基于胆机输出变压器的计算

1．阻抗计算 
    有基础的发烧友都知道，变压器线圈一次侧与二次侧匝数比的平方等于阻抗比，即R1/R2=(n1/n2)2 ，但往往忽略了线圈的铜阻。设一次侧铜阻为r1，二次侧铜阻为r2，变压器由匝数比n把二次侧喇叭阻抗Rx反射回一次侧等效阻抗为R，并与铜阻相串联。输出总阻抗为Ro，则Ro=R+r1+Z2，式中Z2为二次侧铜阻通过变压比n反射回一次侧的等效二次侧铜阻，它等于r2n2，上式即变为Ro=R+r1+r2n2。一只合理布置线圈的变压器，即一次侧与二次侧线圈中电流密度相等的变压器，其一次侧铜阻r1应该等于二次侧铜阻通过电压比n反射回一次侧的铜阻Z2，即r1=Z2，故变压器总铜损r1+Z2=2r1。这样，前式又变为R =R+2r1或R=Ro-2r1，请记住该计算公式，您经常会使用它。 

【例1】某音频输出变压器输出阻抗Ro=5kΩ，r1=350Ω，二次侧负荷为8Ω，求匝数比n。 
n=(R/Rr)1/2=[(Ro-2r1)/Rr]1/2=[(5000-700)/8]1/2=23.2 
如果不考虑铜阻，其结果为n=25，制作出的变压器阻抗将不是5000Ω，而变成了5700Ω，误差由此产生。 

    输出变压器铁心中的磁感应强度很低，远低于电源变压器，铁损较小，故损失主要是铜损。变压器中有效阻抗R=n2R ，无效阻抗r1+Z2=2r1，有效阻抗R在总阻抗Ro中所占比例即为变压器的效率η，故η=(Ro-2r1)/Ro。在例1中η=(5000-700)/5000=86％。 

2．用线直径 
     首先应考虑电流密度，一般不大于2.5A/mm2，考究的选2A/mm2。其次考虑变压器效率，即给直流电阻定出了不大于某值的指标。如Ro=5000Ω的变压器，如果η=90％ ，2r1=10％，则2r1=500Ω，r1=250Ω。通常第一条要服从于第二条。计算时先测量每匝平均长度，乘以匝数，得一次侧线总长度。再查该规格线每米电阻，乘以总长度，即得一次侧直流电阻。若不合格，再选别的规格线径。当一次侧选线决定后，二次侧选线的标准如下： 
在一个有两侧线圈的变压器中，只有当两侧线圈中的电流密度相等时才是最合理用线。设一次侧线径为d1，二次侧线径为d2，匝数比为n， 
根据变压器原理n=U1/U2=I2/I1，电流与电压成反比。而一次侧、二次侧电流密度相等同，导线截面积S与电流I成正比，故I2/I1 =S2/S1，面积比为直径比的平方，S2/S1= (d2/d1)2，连起来为 
n=U1/U2=I2/I1=S2/S1=(d2/d1)2 
故d2=d1·n1/2 ，请牢记此公式，只有按此公式算出的用线直径比，一次侧、二次侧电流密度才相等，用线也最合理。 

【例2】某输出变压器一次侧用线为φ0.25mm，n=25:1。 
二次侧用线直径为d2=d1*n1/2=0.25×251/2 =1.25mm 

3．气隙计算 
    甲类单端输出变压器中有直流电流通过，为避免铁心磁饱和，将铁心由对插改为顺插，同时留有气隙。该气隙大小至关重要，太小则铁心易磁饱和，太大又使电感量不足。在变压器铁心中决定磁感应强度的因素是磁动势，也叫磁场强度，即H=I·n，单位为安·匝(A·T)，n为匝数，I为电流。在磁动势压力作用下，导磁材料中将产生磁感应强度，因此磁动势H越大则铁心中磁感应强度也越高，大到一定程度，铁心导磁率μ迅速下降，铁心便磁饱和了。这时应加大气隙，控制磁感应强度。有气隙的变压器，其气隙宽度δ=I·n·r，式中r为不同导磁材料的实用系数。从前，在冶金技术落后的情况下r=1.8×10-4(cm/A·T)。而对于现在常用的质地优良的硅钢片，r=1×10-4(cm/A·T),气隙宽度与铁心大小无关。 

【例3】某甲类单端输出变压器，一次侧线圈n1＝3000T，由300B推动，板流Ia=80mA,求气隙δ。 
δ=I·n·r=0.08×3000×1×10-4=0.024cm=0.24mm 

电感量的测试条件不同时所测得的数据也不相同，一般有以下几种： 
1 初始电感 
    电感表测得的空载电感则为初始电感。这种数据只对无负载的频率校正网络有用，因为其条件与输出变压器工作条件相差甚远，所以用处不大。 
2 交流电感 
    在变压器一次侧加载交流电压所测出的数据便为交流电感，但必须附加测试条件，如频率、电压。该办法测得的电感对推挽输出变压器有用，因其测试条件符合推挽输出变压器的实际工况。 
3 加载直流工作电流后的电感 
    适合甲类单端机用的有气隙输出变压器、电源滤波抗流圈。该方法测试手段比较复杂，一般可用测得的交流电感数值的70％左右估作加载直流工作电流后的电感。