十年后再发绕牛帖 看完你就基本入门了!

来源:bbs.hifidiy.net 发布者:zheng1 版权:原创

我们音响用变压器铁芯大约分为EI型、C型、环形、O型、R型,口型等几类,总的来说可归于EI型和环形两大类。一只牛的好坏,与它所有绕组表面积的平米数成正比,音频牛、输出牛也一样。

寒来暑往,一晃过去了十年,zheng1我学饶牛眨眼间就十来年了,现在翻看以前的帖子,有得有失。经过十来年的研究和实验,大约也总结出来一些特性,现在就以这些年的得失经验重新就以业余手工绕牛分几部分来讲述吧!

变压器绕制

先看一下漆包线,纱包线等饶牛用的线料。漆包铜线,随着冶炼技术的提高,铜的纯度越来越高,国家标准也相应的在变化,以导线来说,以前的电工手册上每平方毫米标准通过电流6A,现在实际应用据说达到了9A,用在变压器上EI型是2.5A~3A,环牛3A~3.5A,O型牛3.5A~4A。之所以每种变压器有这么大的差距,并不是铜丝发生变化,6A的铜丝还是那个铜丝,9A的也还是9A,差别变化在铁芯和电感量上——

首先,谈谈电感量。电流的集肤效应是一部分,电流沿导线的表面流动,表面积越大的导线电流也越大,再一个就是磁感应面积,这个面积越大,电感量越大,电流也越大。相同的截面积,如果用铜皮和铜线来做比较,铜皮的表面积几十倍于铜线,切割磁场的面积更大,更多的感应电流产生,载流量也更大,可以最大限度的接近于导线的标定载流量,比如6A,比如9A。

覆盖面积大了,损耗就小了,铁芯负担也轻,无需在很小的面积之内产生很大的磁场,形成磁旋涡,同时引起电压畸变!使铁芯发热和工作不稳定,长久下来,会造成铁芯材质劣化。

所以,理论上来说,不管是输入输出级,绕组最好是覆盖满整个铁芯表面。当然,这个是理论上的,实际用途中,因为输出电压五花八门,满覆盖只是一个相对而言。

个人在绕环牛的时候,遇到低压大电流绕组,喜欢用扁铜条绕制而不是用漆包圆线就是这个原因,而扁铜条的最佳宽厚比为2.5:1~3:1,这样表面积是漆包圆线的2倍左右,有更高的覆盖率和更低的磁漏与损耗。在满负荷运行的时候,无论是铁芯还是绕组,要轻松许多,超负荷运行能达到更高的电流上限。

综上所诉,在不增加阻抗的情况下,电感量是越大越好。电感量大了,覆盖面积也大,损耗更小,效率更高。无论是空载损耗还是带载损耗都能大幅度的降低。而增加电感量的办法就是增加表面积,一般有三种:

第一是增加圈数来加大电感量;第二是用扁线,拉大宽高比;第三就是用粗线来增加表面积。这三种办法要根据实际条件来选择。

限于变压器的窗口、洞眼尺寸,最理想的办法是第二种,而这种办法现在也有一些地方有了应用的例子:比如,喇叭线圈用扁线,一些音箱电感也用铜箔电感等等。其次是第三种,窗口允许的情况下,用线粗了是好处多多。第一种办法更多的是应用在电压变化场合,一般我们设计输入是按照220V来计算,但是我国绝大多数家庭的电压在230V~240V之间,这样,还按照原来设计220V电压设计就不合适了,个人趋向于增加10%左右的圈数。这样对电压变化的适应能力更强。

变压器线圈

再来说说铁芯,我们音响用变压器铁芯大约分为这几类:

EI型、C型、环形、O型、R型,口型等,其实总的来说可归于两大类——EI型和环形,其它的都算是这两种的修改变形版。

EI型是由两片硅钢片对插然后层层叠加而成,每一片都是对接而成,有一道绝缘缝隙,不是一个完整磁路,这种结构磁漏较大,损耗较高,效率偏低,额定6A的铜线用在这个铁芯上只能发挥2.5A的效率?那么这样算下来整体效率只有45%。

当然,空载效率和带载动态效率都在变化,EI型变压器更多的是体现在铁损、磁漏等参数上,如果真是漏掉一半的话,那么,正玄波经过EI变压器转换后波形快没有棱角了,变成(圆波、土丘波)了,嘿嘿!不过这样带来声音上的特性就是暖、慢,声底干净。

因为电网杂波干扰都被损耗掉了,所以声底干净,没有棱角的波形体现在声音上是不是更圆滑了!过半的损耗使得大动态供电时间延长了,是不是就慢了。当然,这个是稍微有些夸张的说法。但是声音特色和声底的取向还是差不多的。很多饶牛高手通过控制插片的间隙来控制效率。调整得到自己想要的效果。间隙越大,效率越低,磁漏越高。

因为EI牛的损耗较高,就需要选用粗一些的线来保证功率,所以EI牛的载流量选择每平方毫米2.5A也算恰当。

再说环形变压器,环形变压器是用一整条硅钢带卷绕成一个环形的封闭的圆,磁路从一点绕了一个圆又回到了起点,这个形状理论上有最小的磁漏和最高的效率。磁场也没有方向性,对周围用电设备的干扰最小。环形变压器的载流量一般能取到3~3.5A/㎜?,(根据整带断带,片厚还有B值不同有差异)就是因为磁损小。

按照6A来计算,效率也有60%左右了,但是环形变压器也有一个问题,就是绕组漆包线在铁芯上的覆盖率,也不能达到100%,综合下来,抛开线与线之间的空隙,也就是个60-70%左右,这样就形成了浪费,同时也不能保证铁芯负载绝对均衡,还有,磁场是放射形状的,而环牛的铁芯截面也是方形的,边边角角还是形成了浪费,这点上来说,O型牛做得更好。所以,O型牛的载流量可以取到4~4.5A/mm?。

当然,出于电感量和损耗还有工作状态,储备功率来考虑,还是用粗线更好。一只牛的好坏,与它所有绕组表面积的平米数成正比,音频牛、输出牛也一样。

变压器绕制

用于音响的变压器,还有两个更影响听感的因素:杂波干扰和分布电容。

我们的电网用电器很多,电视冰箱开关电源等等,还有微波通信等等的干扰电磁波,电流在进入我们的音响设备之前,已经很污浊了,几乎是可以说泥沙俱下,而这部分杂波干扰,整流滤波电路滤除不干净的就直接串进喇叭里变成杂音,刺耳难听。

传导效率越好的变压器,越容易原封不动的把这部分弱能量也给传导过去,效率低的反而有优势。如果想要效率高同时又能滤波的变压器,鱼和熊掌兼得,就需要在矛盾下取舍统一了。以环牛为例,很多人说声音不耐听,刺耳,实际上就是这个原因。

妥协的办法就是中和一下,我们选有限断带的铁芯,10~20个断点,适度片厚让它能产生磁涡流损耗,比如0.25~0.35之间的片子。适度加厚绕组间绝缘的厚度,铁芯绝缘包裹的厚度来衰减磁强度,这样,能把一些弱能量的杂波消耗掉,不传导到次级,这样形成初步滤波,也就是说把EI牛的优点移植过来,同时,再补偿用粗线或者扁线或者多绕圈数,把刻意损耗掉的一些在补回来,以免影响到功率输出。

关于分布电容,众所周知,两个相邻的导线之间产生电容,电容的特性主要有两个:滤波、充放电,而这两个作用在变压器上都是有害的,不需要的。滤波的作用使得变压器交流向直流方向靠近,波形被拉直了,充放电的特性使得电流电压产生干扰,这个是不可控的,因为谁也不知道这厮什么时候充电,什么时候又突然放电来一家伙。它演奏的声音我估计是不好听!所以,在绕制变压器的时候,通过一些有序交叉的绕法来消除这个祸害。

变压器绕制

变压器绕组

变压器绕制

初级和次级之间的屏蔽层也能有效的减小分布电容存在,同时也能隔离一部分杂波干扰。绕组之间层层绝缘也是同样的效果,使得线与线之间的距离拉开一些。

变压器初次级屏蔽

屏蔽层

把这些都做到了,一直瘦环牛也就变成了一只大肥妞,洞眼窗口总是不够用,再大的洞也会填满。尤其是环牛是环形磁路,磁场最强的地方就是洞眼窗口部位,而在这里做文章效果也是最显着的。

最后在通俗的总结一下:铁芯要有断带,但不能太多,片子要厚点,但不能超过0.35,绝缘要厚,但不能太厚,用线要粗,要长(多绕圈数),最好扁线。绕线要分组交叉,但不能完全乱绕,初次级之间要电屏蔽(铜皮最好),最外围要磁屏蔽(包裹硅钢带最好)。绕组要均匀分布在整个铁芯(不能偏载)。

变压器绕制

最后,关于功率的,环牛的功率计算复杂,不好控制,我现在一般是用磅秤来判断铁芯功率的。薄片高矽的每公斤160W,普片,每公斤120~130W,因为,体积和质量决定了它能最终承载的总磁通量,就好像水有多少取决于水桶的大小一样道理。铁芯截面积小的磁路长,大的磁路短,这个计算起来太复杂,用重量来说话更靠谱一些。

匝数的计算也一样,我不计算绕多少匝,只计算总用线长度,有多少圈算多少圈,这样好控制电感量和功率,看似没有依据,其实流氓有文化,说出来的话都是大实话,经验出来的DD。比如600W牛我就用线82米左右,因为,输入电压永远也是按照220V~240V来计算的。每增加或减少100W长度减少或增加3米。

各位看官,如果有心,举一反三,引用到其它方面也是无往而不利的!

变压器绕制

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