小型单相变压器设计与相关计算..

小型单相变压器设计小型单相变压器设计1 .小型单相变压器介绍变压器是通过电磁耦合关系传输电能的设备，用途可以总结为经济的输送电能、合理的分配电能、安全的使用电能。 实际上，可以在变压的同时改变电流，还可以改变阻抗和相数。小型变压器是指容量1000V.A以下的变压器。 最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路)和卷绕在铁心上的两个匝数不同，相互绝缘的绕组(构成电路)构成。 这种变压器在生活中的应用非常广泛。1.1变压器的基本结构一、一、一的主要构成(1)铁心为了减少铁损，变压器是由相互绝缘的硅钢板层叠或者非晶质片构成的。 其中缠绕绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不需要的气隙，将与乡村相邻的2层硅钢板的接缝错开。(2)绕组变压器的绕组用绝缘导线和扁平导线缠绕，实际上变压器的高度，低压绕组不是分为两个铁心柱，而是同心地缠绕在同一个铁心柱上。 为了方便绝缘，通常低压绕组位于内侧，接近铁心柱，高压绕组卷绕在低压绕组的外侧。(三)其他事项除了铁心和绕组外，根据容量和冷却方式的不同，还需要追加油套等零件。一、一、二的主要类型根据相数，变压器分为单向相变压器和三相变压器等。根据各相的绕组数，变压器分为2绕组变压器、3绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。根据结构形式，变压器分为心式和壳式。 心式变压器的特点是绕组围绕铁芯。 脆性变压器用铁量少，结构简单，绕组安装绝缘比较容易，多用于容量大的变压器。 壳式变压器的特点是铁芯包围绕组。 脆性变压器铜量少，多用于小容量变压器。2 .变压器工作原理变压器的功能主要有电压变换即阻抗变换隔离稳定(磁饱和变压器)等，变压器常用的铁心形状一般有e型和c型铁心。变压器是利用电磁感应原理将一个电压的交流电转换为相同频率的另一个电压的交流电的能量的转换设备。变压器的主要部件如图(1)所示，是一个铁心和卷绕在铁心上的两个绕组。 将电源连接到一个绕组，称为初级绕组(初级绕组、初级绕组)，将另一个负载连接到另一个绕组，称为次级绕组(次级绕组、次级绕组)。 初级绕组的各量用下标1表示，次级绕组的各量用下标2表示。 初级绕组的匝数为次级绕组的匝数。图(1)变压器结构图理想情况如下(电阻、铁损、漏磁通除外)，向初级绕组施加电压，产生电流，确立磁通，沿铁心闭合，分别向初级副绕组感应电动势。变压器的二次侧为无负载时，一次侧仅流过主磁通的电流(0)，将该电流称为励磁电流。 当二次侧的负载流过负载电流2时，铁心也产生磁通，要使主磁通变化，但是一次电压不变化时，主磁通不变化，一次侧流过2个部分电流，一部分为励磁电流0，一部分为平衡2，因此该部分电流对应于2而变化。 电流乘以圈数，就变成磁势。上述平衡作用实质上是磁平衡作用，变压器通过磁平衡作用实现了一、二次侧的能量传递.2、1电压转换当在一次绕组的两端施加交流电压时，交流电流流过绕组，在铁心上与一次绕组交链，产生与二次绕组交链的主磁通。(1-1)(1-2)() (1-3)(1-4)说明了只要改变原、副绕组的匝数比，就可以根据需要改变电压。2、2电流转换变压器工作时，二次电流的大小主要依赖于负载阻抗率|的大小，一次电流的大小依赖于的大小。(1-5)(1-6)变压器表示在改变电压的同时，可以改变电流。2.3阻抗变换在变压器的次级绕组上施加阻抗模式|ZL|的负载时，如果忽略Z1、Z2和I0|ZL|=U2/I2=U1/(K2*I1 )U1与I1之比是从变压器初级线圈来看的等效电阻模式|Ze|=k2|Zl|负载直接连接到电源时，电源的负载阻抗为|ZL|，通过变压器连接到电源时，相当于将组的阻抗增加到|ZL|的k2倍，在电子技术中，充分利用变压器的该阻抗变换作用，实现“组的阻抗匹配”2、4电压比N1一次侧绕组的匝数N2次级侧绕组的匝数。N1N2时Kul，此时U1U2 .此时的变压器称为降压变压器。N1N2时Ku1，此时U1U2，此时的变压器称为升压变压器。3 .设计内容计算内容有4个部分：额定容量的决定核心尺寸的选定绕组的圈数和导线的直径绕组(线圈)的排列和核心尺寸的最终决定。3、1额定容量的确定变压器的容量也称为表现功率和视在功率，其指变压器的次级输出的功率，通常由KVA表示。3、1、1一次绕组的容量在小容量变压器中，一次绕组的容量不能认为是二次绕组的总容量，但由于认为变压器有损失，因此一次绕组的容量为S=(单位为VA) (3-2)式中变压器的额定容量变压器的效率约为0.80.9，表3-1给出的数据是生产时间的统计数据，计算时可以初步选择。表3-1小容量变压器计算参考数据变压器容量VA磁通密度10T效率(% )电流密度铁心计算中的值小于1060007000607032.5210507000800070802.5221.5501008000900080852.521.51.310050090001100085902.51.51.31.25500100011000至1200090921.51.21.251.13、1、2二次侧总容量在小容量单相变压器的次级侧为多绕组的情况下，如果不计算各绕组的等效阻抗与其负载阻抗的振幅角之差，则输出总视功率为次级侧的各绕组的输出总视功率的代数和、即(3-1)式中二次侧总容量(VA )，二次侧各绕组电压的有效值(v )，次级侧各绕组的负载电流有效值(a )。确定3、1、3变压器的额定容量变压器的二次电容式中S2变压器二次容量，VA :U2、U3、Un二次各绕组电压有效值，v；I2、I3、In二次绕组电流有效值. a。变压器在传输电力的过程中存在铁损和铜损，因此一次容量大于二次容量。式中变压器的效率。 总是小于1，变压器的容量越小也越小，v的数值如表1:所示表1 :小容量变压器的效率值变压器额定容量：3、2芯尺寸的选择3、2、1计算铁心截面积a为了减少铁损，变压器的铁芯是由相互绝缘的硅钢板制成的。 其中缠绕绕组的部分称为铁芯柱，连接铁芯柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不需要的气隙，变压器铁芯在层叠时与2层硅钢板的接缝相邻偏移。小容量变压器的铁心形式多采用外壳式，在中心柱上绕线，铁心的几何尺寸如图(4)所示。图(4)小容量柱截面积a的大小与其视在功率有关，一般按以下经验公式计算(单位为)。(3-5)A铁心柱净面积，单位为cm2截面计算系数与变压器的额定容量有关，根据表3-2选定，采用优质的冷轧硅钢板时，优选减小截面积计算系数表3-2截面积计算系数估计值/VA 50021.751.751.51.51.351.351.251.251.0计算心柱截面积a可确定心柱的宽度和厚度，由图3可知(3-6)式中a心柱的宽度(mm )b柱的净层厚度(mm) 柱的实际厚度(mm )层叠系数考虑到铁芯层叠间的绝缘所占的空间，引起铁芯面积的减少。 对于厚度0.5mm、双面涂装绝缘热轧硅钢板，=0.93； 对于厚度为0.35mm的双面涂装绝缘热轧硅钢板，=0.91； 厚度为0.35mm，对于未涂装的冷轧钢板，=0.95。用a的值决定a和b的大小，答案很多，一般设定b=(1.22.0)a，尽量选择通用的硅钢板尺寸。 表3-3显示的是通用的小型变压器硅钢板的尺寸。表3-3小型变压器通用的硅钢板尺寸a.ac.chh1316192225283238445058647.5910.51112.5141619222528322224303337.542485766758496405060667584961141321501681923440505562.57080951101251401603、3绕组的圈数和导线直径.计算每3、3、1绕组的圈数假设变压器感应1V电动势所需的圈数为Ni，即对于Bm值，不同的硅钢板不同，在变压器容量为100vA以下的情况下，通常冷轧硅钢板DW24035、DW26535的Bm为1.01.2T，在变压器容量为1001000va的情况下，Bm取1.21.5T . 变压器容量为100vA以下时，热轧硅钢板DR320-35、DR280-35、DR360-50、DR315-50取0.81.0T，变压器容量为1001000VA时，Bm为1.01.2t。如果不知道硅钢板的品牌，就可以经验地扭转硅钢板，硅钢板薄而脆，磁特性好(通称高硅)，Bm可以取较大的硅钢板厚而柔软，磁特性差(通称低硅)，Bm值可以取较小的值。 一般的Bm最好在0.71.0T之间。为了补偿负载时的电压降，请将次级侧绕组的匝数增加5%进行设计。计算3、3、2导线直径d在小型变压器的线圈上多缠绕漆包圆铜线(QZ型或QQ型)。 为了限制铜的损耗和发热，根据各绕组的负载电流选择导线截面，小的话电流密度大，可以节约材料，但铜的消耗增加，温度上升增加。 小容量变压器是自然冷却的干式变压器，容许电流密度低，根据实践经验，通过导线的电流密度j不能大，对于一般的空气自然冷却工作条件，J=23A/mm2。在连续工作的情况下，J=2.5A/mm2是理想的导线截面积： Ac=I/j导线直径：=0.715导线直径可根据工作电流计算，式中： d原、副边各线圈的导线直径、单位： mm；I-原、副边各线圈中的动作电流、单位： a；选择计算出的直径检查电工手册或与表3-4相近的标准线径。 线圈电流超过10A时，请并列使用多根导线，或选择扁平铜线。表3-4导线材料的选择贝线直直径领导线商品种植种子0.060.140.150.210.230.330.350.490.510.620.640.720.740.961.01.741.812.022.12.44高强度聚酯漆包线0.030.040.050.060.070.080.090.110.120.13硅有机单玻璃丝0.200.220.220.24硅有机双玻璃包复线0.250.270.270.283、4绕组和铁芯尺寸的最终决定。确定绕组的匝数和导线的直径后，可以排列绕组。 每层绕组的圈数(3-11 )式中-绝缘导线外径(mm )h核心窗高度(mm )考虑0.9绕组架两端厚度系数(24)考虑裕度系数。各绕组所需层数(3-12 )各绕组厚度(3-13 )I=1，2，n式中层间绝缘厚度(mm )、导线细(0.2mm以下)、厚度为0.020.04mm玻璃纸、导线粗(0.2mm以上)、厚度为0.050.07mm的电缆纸(或牛皮纸)、更粗的导线、厚度为0.12mm的蓝壳纸绕组之间的绝缘厚度(mm )，在电压不超过500V