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工頻變壓器被大家稱(chēng)為低頻變壓器，以示與開(kāi)關(guān)電源用高頻變壓器有區(qū)別，工頻變壓器在過(guò)去傳統(tǒng)的電源中大量使用，而這些電源的穩(wěn)定方式又是采用線性調(diào)節(jié)的，所以那些傳統(tǒng)的電源又被稱(chēng)為線性電源。
工頻變壓器的原理非常簡(jiǎn)單，理論上推導(dǎo)出相關(guān)計(jì)算式也不復(fù)雜，所以大家形成了看法：太簡(jiǎn)單了，就那三、四個(gè)計(jì)算公式，沒(méi)什么可研究的。設(shè)計(jì)時(shí)只要根據(jù)那些簡(jiǎn)單的公式，立馬成功。
我認(rèn)為上面的認(rèn)識(shí)既有可取之處，也有值得研究的地方。可取之處：根據(jù)計(jì)算式，可以很快就計(jì)算出結(jié)果，解決了問(wèn)題;值得研究的地方是：你是否了解自己設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品性能?設(shè)計(jì)合理嗎?設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)嗎?經(jīng)濟(jì)性如何?
舉個(gè)例子吧，根據(jù)功率選鐵芯規(guī)格就是個(gè)很繁雜的問(wèn)題，因?yàn)樯婕暗囊蛩乇容^多。有些書(shū)推薦采用下面的半經(jīng)驗(yàn)公式去選?。?/p>
S = K·Sqrt（P） （1）
定下S后，然后進(jìn)行其它的計(jì)算。這確實(shí)是一種實(shí)用的方法，但也要認(rèn)識(shí)到，這也是一種簡(jiǎn)化了的設(shè)計(jì)方法，大多數(shù)情況下存在著浪費(fèi)。這種設(shè)計(jì)方法對(duì)業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)用不著討論（只是偶爾設(shè)計(jì)一個(gè)變壓器自己用），但對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，值得討論，產(chǎn)品中大批量采用這種設(shè)計(jì)時(shí)，體現(xiàn)的是降低了經(jīng)濟(jì)效益。
那么，在專(zhuān)業(yè)的場(chǎng)合，比如變壓器生產(chǎn)企業(yè)，他們是怎樣的方法?
原理上，是根據(jù)導(dǎo)線在窗口中的占用系數(shù)去選取鐵芯規(guī)格，但這樣的計(jì)算很繁，而且關(guān)系不簡(jiǎn)單，比如相關(guān)計(jì)算式是：
P = 0.0222·f·B·J·Sc·Sm （2）
當(dāng)電流密度由電壓調(diào)整率決定時(shí)，計(jì)算式為：
P = 0.0555（f·f）（B·B）（Sc·Sc）·Sm·ΔU/（Z·Lm） （3）
這樣復(fù)雜的關(guān)系，要人工拿出一個(gè)設(shè)計(jì)方案是非常頭疼的，于是，專(zhuān)家們就根據(jù)實(shí)際情況，將這些關(guān)系結(jié)合數(shù)據(jù)編制成一系列表，設(shè)計(jì)工程師只要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)查對(duì)應(yīng)的表，就可以得到一組實(shí)用的數(shù)據(jù)，比如根據(jù)功率及其它指標(biāo)查表，得到鐵芯規(guī)格等。
這種方法帶來(lái)的便利是如此之大，使得可以較快地拿出一些方案，再結(jié)合經(jīng)驗(yàn)的積累，可以對(duì)方案做適當(dāng)判斷，再作出優(yōu)化。即使如此，這種方法也存在著兩個(gè)大的不足，一是專(zhuān)家們不可能作出所有的系列表，二是工程師們要拿出比較完整的設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品參數(shù)，也得花費(fèi)大量的時(shí)間去一一計(jì)算，一天要搞幾個(gè)方案出來(lái)工程師的頭肯定大了。好在現(xiàn)在的電腦應(yīng)用普及了，專(zhuān)門(mén)的軟件也有了，可讓電腦去做呆板的計(jì)算工作，工程師只關(guān)注方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
再比如，對(duì)于電流密度的選取，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)中一般建議為2.~3A/（mm·mm），但根據(jù)（3）式，小功率調(diào)整率大時(shí)，電流密度可以取的很大，能達(dá)到8~9A/（mm·mm）[參見(jiàn)本欄"會(huì)做低頻EI型變壓器的進(jìn)來(lái)聊一聊"貼，我在那里給樓主提供了六個(gè)方案]，這時(shí)的溫升仍然不大，變壓器可以安全工作，這種設(shè)計(jì)在保證安全的前提下，一般可以減少用銅量，在銅價(jià)很高的情況下，降低了成本;而大功率調(diào)整率受*，電流密度有可能小于 2A/（mm·mm），否則可能使得變壓器溫升過(guò)高燒毀變壓器。需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，電流密度不是隨便可以提高的，是和設(shè)計(jì)時(shí)的指標(biāo)在一起計(jì)算給出的，隨便提高往往導(dǎo)致性能惡化，甚至燒毀變壓器。
也許有人認(rèn)為：何必那樣斤斤計(jì)較?我不這樣認(rèn)為，都說(shuō)國(guó)外的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)如何如何節(jié)約能源、節(jié)約原材料，難道那不是一點(diǎn)一點(diǎn)摳出來(lái)的?開(kāi)關(guān)電源的效率從何而來(lái)，不也是一點(diǎn)一點(diǎn)研究出來(lái)的嗎?既然道理如此，如果真的從事工頻變壓器生產(chǎn)和設(shè)計(jì)，就必須認(rèn)真做好自己的本行，搞清自己的工作相關(guān)內(nèi)容。設(shè)想一下，某企業(yè)產(chǎn)品需要各類(lèi)變壓器，欲招聘一工程師從事設(shè)計(jì)，給幾個(gè)實(shí)例讓當(dāng)場(chǎng)設(shè)計(jì)，甲、乙兩工程師設(shè)計(jì)的結(jié)果都滿(mǎn)足要求，但甲的成本平均比乙的低10%，你說(shuō)企業(yè)會(huì)錄用誰(shuí)?
從節(jié)約能源及原材料的角度，在這里與大家分享：
1、減少銅的用量，有兩個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)，一是減少線徑這就意味著銅阻增大，銅損損耗就會(huì)增大。二是減少圈數(shù)，就會(huì)使空載電流增大，同樣空載損耗就會(huì)加大，如果變壓器長(zhǎng)時(shí)間的處于通電待機(jī)狀態(tài)，電力資源的浪費(fèi)是非常大的。每年我國(guó)因?yàn)榧矣秒娖鞯拈L(zhǎng)期處于待機(jī)通電狀態(tài)造成的電力浪費(fèi)以數(shù)十億元計(jì)。
2、變壓器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使銅損和鐵損相等，這樣變壓器的損耗zui低，工作zui穩(wěn)定，如果一個(gè)變壓器設(shè)計(jì)完后，由于為節(jié)省銅線，而采取小號(hào)的線徑和減少圈數(shù)的方法，使得鐵心窗口還有很多的空間余量，這樣就說(shuō)明鐵心的尺寸選擇的過(guò)大，造成了鐵心的浪費(fèi)，由于鐵心的規(guī)格大，繞線的平均周長(zhǎng)也大，同樣會(huì)造成銅線的用量增加。根據(jù)現(xiàn)在的價(jià)格，鐵心的成本要高于銅線的成本。
所以在設(shè)計(jì)時(shí)，在保證性能滿(mǎn)足客戶(hù)的要求的情況下，應(yīng)盡量選擇小號(hào)的鐵心，能用41的，就絕不用48的。關(guān)于空載電流，從節(jié)省待機(jī)的損耗上考慮，還是盡量低的好。
