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单端输出变压器的磁隙调测方法

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发表于 2018-10-31 15:29:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 WUYZHI 于 2018-11-1 14:39 编辑

      单端输出变压器的磁隙大小决定了磁路工作点在磁化曲线上的位置。磁路工作点位置的正确与否,直接关系到输出信号的带宽与失真大小,是每一个变压器制作者都十分关心的问题。曾有多人提及单端输出变压器磁隙的调测问题,由于说明问题需要较长的篇幅,限于手头事务较忙,一直未能作答,现在有时间谈谈这个问题了。原来想附图详细说明测量原理,考虑到篇幅较长且较啰嗦,附图就省略了,请各位朋友见谅!
     一般情况下制作单端输出变压器都是先通过计算获得磁隙宽度,然后选用合适厚度的电话纸垫于铁心磁路中以控制磁隙宽度。用这种方法获得的磁隙宽度由于计算的偏差、铁心材料的离散性和装配工艺等问题,往往存在较大误差,对于追求极致的音响爱好者来说显然是一种遗憾,因此必须找到一种测量方法来准确确定磁隙宽度。
     测量磁隙宽度的方法有多种,如机械测量法、磁通量测量法、电感量测量法和交流电压测量法等。机械(千分尺)测量法由于不能排除计算偏差、材料离散性偏差和装配工艺误差肯定不合适;磁通量测量法需要专门的磁通测试仪(高斯计)因此无法普及使用;电感量测量法由于一般测试仪器的测量电流微小,显示的结果往往是初始电感量,不是输出变压器实际工作时的电感量,因此也不适用;剩下的就是交流电压测量法了。在输出变压器初级加上合适的交流电压,测出通过线圈的交流电流,然后根据感抗公式计算出输出变压器初级的电感量,由此来确定变压器工作点(磁隙)是否准确。若有偏离可以实时调整铁心磁路间隙,以达到相对准确的磁隙数值。
     电压测量法的关键是怎样获得成品输出变压器初级的电感量,然后根据感抗和所加测量电压求得电流,这个电流就是监测电感量(也是磁隙)的依据。量得的电流偏小说明电感量偏大,需要放松铁心间隙,量得的电流偏大说明电感量偏小,需要缩紧铁心间隙。这就是输出变压器磁隙的测量原理,它是以监测电流的方式监测电感量(磁隙)。需要特别强调的是:磁隙计算一定要准确,否则,后面的监测就是依错就错,失去了监测的意义



发表于 2018-10-31 20:41:08 来自手机 | 显示全部楼层
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发表于 2018-11-1 08:20:20 来自手机 | 显示全部楼层
如果有159Hz的交流电,加上合适的电压,直接读数即可

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发表于 2018-11-1 09:03:43 | 显示全部楼层
工厂测试带直流分量的电感一般用数字电桥加上直流偏置源测试

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发表于 2018-11-1 09:28:14 | 显示全部楼层
准确确定单端输出变压器气隙非常重要,直接影响优质的钢片和辛辛苦苦绕的初级匝数能否充分利用。
为了充分利用钢片和匝数资源,装机完成后通电,用失真仪,我是调整气隙以本机20HZ最大功率附近处,非线性失真最小为准,如果气隙略大或略小反应的失真值比较明显,而此时的幅频特性反应并不明显,利用这一特点个人认为此法比较精准,可以滤除所有计算误差,但需要借助失真仪,没有失真仪还真不知如何精准确定气隙。
一孔之见,不对之处请指教。
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 楼主| 发表于 2018-11-1 10:17:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 WUYZHI 于 2018-11-1 14:40 编辑

     下面给出一个依据磁隙计算输出变压器初级电感量的公式:
     L=2π*N^2*S*10^-8/δ……………………(1);
     如果你不知道磁隙大小,也可以依据磁路工作点的磁通度密度和静态工作屏流求得电感量,然后通过观察监测电流调整磁隙获得准确的磁隙数据,计算公式如下:
     L=B*N*S*10^-8/I………………………(2);
     上述算式中各变量之含意及计量单位
     N:线圈匝数(T)
     B:工作点磁通密度(Gs)
     S:铁心截面积(cm^2)
    δ:磁路间隙(mm)
     I:静态工作电流(A)
    当测量电压为220v时监测电流的计算式:
    I=700/L……………………………………(3);
     式中:
     I:监测电流(mA),
     L:变压器成品电感量(H)。


发表于 2018-11-1 10:22:53 | 显示全部楼层
xjh1963 发表于 2018-11-1 09:28
准确确定单端输出变压器气隙非常重要,直接影响优质的钢片和辛辛苦苦绕的初级匝数能否充分利用。
为了充分 ...

在电路中实测低频下限处非线性失真,我觉得也是一个间接的好办法,虽然并不是直接测量
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发表于 2018-11-1 10:39:07 | 显示全部楼层
20赫兹失真度,学了一招

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发表于 2018-11-1 19:06:18 | 显示全部楼层


应该测试的是加额定偏置下的电感。
为了避免50HZ和100HZ的干扰,我一般选择20HZ,5V的交流信号叠加上去。测量R1上的电压,变压器的电压,总电压,可以结算出自感。我是用EXCEL表格计算的。


过直流测试.jpg

点评

是的,我这个图,平时是拿来模拟各种内阻不同的管加直流测试的。  发表于 2018-11-4 10:36
测量初级的自感,R2应该取消。  发表于 2018-11-4 08:17
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发表于 2018-11-1 19:09:35 | 显示全部楼层
批量生产,条件一致下,测量电感上的电压,就可以选择,配对了。

磁隙的微调,要准备0.01,0.02,0.05,0.1,0.2mm各种厚度的,耐温120度以上的薄膜材料。因为还要浸漆,烘干的。

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 楼主| 发表于 2018-11-2 08:08:50 | 显示全部楼层
     举例:
     一台单端输出变压器,初级2750匝,铁心截面积10cm^2,静态工作电流45mA,工作点磁通密度5000Gs,磁路间隙0.155mm求该变压器初级的成品电感量。
     根据已知磁隙,利用(1)式计算可得:
     L=2π×2750^2×10×10^-8/0.155=30.64(H),
     成品电感量为30.64H。
     如果你不知道最佳磁隙是多少,可以根据工作点磁通密度5000Gs和静态工作电流45mA求得初级电感量。利用(2)式计算可得:
     L=5000×2750×10×10^-8/0.045=30.56(H),
     成品电感量为30.56H。
     给初级加220v交流电压由(3)式可得监测电流:
     I=700/30.56=22.9mA。
     将电表串入输出变压器初级,观察监测电流,如果监测电流偏大,需要缩紧变压器磁隙,相反则应放松变压器磁隙。需要注意的是,测量监测电流时,最好不要将电表直接串入变压器初级电路,以防接触不良造成高反峰压损坏测量仪表。比较稳妥的办法就是在测量电路中串入一支100Ω的电阻(焊接),测量100Ω电阻两端的电压换算成电流,如此例中的正确电压值应该是2.29v。
     若所加电压不正好是220v,可以根据下式求得监测电流:
     I=3.18U/L…………………………………(4)。
     式中:
     U:测试电压(v),
     I:监测电流(mA),
     L:变压器成品电感量(H)。


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发表于 2018-11-2 17:03:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 中山阿惕 于 2018-11-2 17:05 编辑

不加直流偏置,调气隙,我认为是错误的。
实际测量,加不加直流,测试到的电感差异很大。

LL1680,伦达的前级输出牛,接成15K:600方式。
测试条件:5V,20HZ,
测试仪器:日置3522-50 LCR测试仪,自制双隔离直流偏置电源。
DC=0mA,154H
5mA,       103H
10mA,      75H
15mA,      57H
20mA,      24.3H


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发表于 2018-11-2 17:15:56 | 显示全部楼层
LL1677,本身就是大电流设计:

DC=0,初级20.8H,次级,83H
DC=20mA,18H
60mA,       17.9H
80mA,       17.3H
100mA,      16.2H

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发表于 2018-11-2 19:27:02 | 显示全部楼层
中山阿惕 发表于 2018-11-2 17:03
不加直流偏置,调气隙,我认为是错误的。
实际测量,加不加直流,测试到的电感差异很大。

我也实际测试过,不加直流的电感量和加直流的电感差异确实较大。测量阻抗不加直流是可以的。

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 楼主| 发表于 2018-11-3 08:50:02 | 显示全部楼层
中山阿惕 发表于 2018-11-2 17:15
LL1677,本身就是大电流设计:

DC=0,初级20.8H,次级,83H

     “中山阿惕”兄弟所言似乎很有道理,还列出了一组实测数据,看上去无可反驳。其实我们都进入了一个误区,被这种表面现象迷惑了。这里我只想给出一个提示:一台做好的变压器其初级电感量由哪些要素决定?给变压器线圈加上直流电会改变这些要素的数值吗?若想改变一台变压器的电感量应该从哪里下手?这三个问题若能说清楚,加直流是否影响变压器初级电感量就能说清楚了。

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发表于 2018-11-3 10:22:43 | 显示全部楼层
为什么要加间隙?

我们最终需要的是什么?
难道不是加额定偏置下的电感量?电感不足,必然低频响应很差。

间隙减小,电感量必然增大。没用啊,一加直流,就掉下来了。

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 楼主| 发表于 2018-11-3 14:48:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 WUYZHI 于 2018-11-3 14:50 编辑
中山阿惕 发表于 2018-11-3 10:22
为什么要加间隙?

我们最终需要的是什么?

     1.为什么要加间隙?
     给磁路加间隙是为了增加磁路的磁阻,防止铁心磁路饱和。
     2.我们最终需要的是什么?
     我们最终需要的是磁路工作点处于磁化曲线直线段(相对)的中点,在此情况下线圈电感量达到或大于设计要求。
     我还是那样一问,一台做好的变压器影响其电感量的主要因素是什么?再加一问,相对导磁率的含义是什么,怎样才能改变这个相对导磁率?

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发表于 2018-11-3 17:56:47 | 显示全部楼层
实践是检验真理的唯一标准。

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发表于 2018-11-4 05:55:59 | 显示全部楼层
本帖最后由 超人胆 于 2018-11-4 07:02 编辑

理论要结合实际,才有吸引力。

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发表于 2018-11-4 09:13:47 | 显示全部楼层
“我还是那样一问,一台做好的变压器影响其电感量的主要因素是什么?再加一问,相对导磁率的含义是什么,怎样才能改变这个相对导磁率?”

请吴老师解答。
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