小型单相变压器的设计计算(精选文档)

1、小型单相变压器的设计计算（精选文档）（文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用 ，可编辑欢迎下载）小型单相变压器的设计计算一、小型单相变压器计算内容小型单相变压器的计算一般有六个内容：1. 计算变压器的输出视在功率S2. 计算变压器的输入视在功率S和输入电流113. 确定变压器铁心截面积 F及选用硅钢片尺寸4. 计算每个绕组匝数 N5. 计算每个绕组直径 d及选择导线规格型号6. 计算绕组的总尺寸并核实铁心窗口面积。二、小型单相变压器设计计算方法1 .变压器的输出视在功率S2变压器的二次侧为多个绕组时，则输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率之和。S=U2l 2+U313+Unln( VA

2、)式中U2、U3Un二次侧各绕组电压有效值，V;12、丨3In二次侧各绕组电流有效值，A。2.变压器输入视在功率 S和输入电流li由于变压器运行时，存在着铜损和铁损，因此输入视在功率与输出视在功率之间的关系是:S2(VA)，式中n变压器的效率,总是小于1。容量为1kVA以下的变压器，一般 n =0.80.9。S输入电流丨1=(1.11.2)1 (A),U1式中U 1次侧电压(即外加电压)的有效值，V1.11.2 变压器因存在励磁电流分量的经验系数。3确定变压器铁心截面积F和选用硅钢片尺寸小型变压器铁心一般都采用壳式，中间铁心柱放置绕组，其几何尺寸如图1-4-10所示。tl o中间铁心柱截面积

3、F与变压器输出总视在功率的关系一般为：FK0. 5 (cm )式中F 铁心估算面积， K经验系数，可参考表 1选用。S2 (VA)1000K021.75 2.01.4 1.51.2 1.41(a)(c)图1小型变压器硅钢片(F形)尺寸根据图2-4-10所示得出： F=ab (cm2)式中 a中间铁心柱宽 cm; b铁心叠片净厚 cm F 铁心估算面积 cm ;在实际中，铁心叠片间绝缘所占空间引起铁心面积的减小，因此实际铁心厚度b应为:b 一(cm)Ke式中Ke叠片系数。对于热硅钢片：0.5mm厚，两面涂绝缘 Ke=0.93 ; 0.35mm厚，两面涂漆绝缘 Ke =0.91。 对于冷轧硅钢片：

4、0.35mm厚，两面涂漆绝缘 Ke =0.92 ; 0.35mm厚，不涂漆绝缘 Ke=0.95。根据计算所得的F值，可由F a b和b=(12)a的关系确定铁心宽 a和铁心净叠厚b。其中a可根据小型变压器标准铁心硅钢片尺寸选用。目前，小型单相变压器硅钢片各部分尺寸见表1-4-14。表1小型变压器通用硅钢片的尺寸achAH137.52240341692450401910.530605022113366552512.537.57562.528144284703216489680381957114954422661321105025751501255628841681406432961921604.

5、每个绕组匝数 N从变压器基本公式 E 4.44fNBm F可导出每伏所需匝数 N0。K1 N 1104 亦八八N0(匝/V)E 4.44 fFBm式中f 电源频率，Hz;2F铁心截面，cm；Bm 铁心磁通密度，T。一般冷硅钢片 Bm=1.21.4T，热轧硅钢片 Bm=11.2T。 每个绕组匝数为：Ni=UN0N2=1.05U2NdN3=1.05U3Nd 其中系数1.05是为补偿负载时变压器内部的阻抗压降，使二次侧在额定负载也保持额 定电压。5绕组的导线直径 d及选择规格I 2导线的截面积Fd(mm2)由计算出的Fd值查表1-4-15选取相近截面积的导线直径d,再由表1-4-16查得漆包线带漆膜

6、的线径d。电流密度一般选用 J=23 A/mm2表2圆导线规格裸线直径截面积裸线直径截面积裸线直径截面积裸线直径截面积d(mm)Fd(mrri)d(mm)Fd(mrri)d(mm)Fd(mrri)d(mm)Fd(mm)0.060.002830.270.05730.690.3741.351.4310.070.003850.290.06610.720.4071.401.5390.080.005030.310.0.740.4301.451.6510.090.006360.330.08550.770.4661.501.7670.100.007850.350.09620.800.5031.561.911

7、0.110.009500.380.11340.830.5411.622.060.120.011310.410.13200.860.5811.682.220.130.01330.440.15210.900.6361.742.380.140.01540.470.17350.930.6791.812.570.150.017670.490.18860.960.7241.882.780.160. 10.510.2041.000.7851.952.990.170.02270.530.2211.040.8492.023.200.180.02550.550.2381.080.9162.103.460.190.

8、02840.570.2551.120.9852.264.010.200.03140.590.2731.161.0572.444.680.210.03460.620.3021.201.1310.230.04150.640.3221.251.2270.250.04910.670.3531.301.327表3圆截面漆包线漆膜厚度（mr）i裸二导线品种mm-.高强度聚脂漆包线硅有机单玻璃丝包线硅有机双玻璃丝包线0.06 0.140.03-0.15 0.210.04-0.23 -0.330.05-0.35 -0.490.06-0.51 -0.620.07-0.64 -0.720.080.200.250.

9、74 -0.960.090.220.251.01.740.110.220.271.812.020.120.240.282.12.440.13-6绕组的总尺寸和铁心窗口面积绕组的层数、线径及选用绝缘材料总的厚度E应小于铁心窗口宽度 c。按选定的铁心窗口高h计算每层绕组的匝数 Na。鮎（24）（匝/层）d式中d 包括绝缘厚度的导线外径，mmh铁心窗口高，mm;0.9-绕组框架两各空出24考虑裕度系数。求出每个绕组层数为:N卄m（层）Ne整个绕组加绝缘材料的厚度为：IIIE Eo mi） r m?） r（mm式中E o 绕组框架厚度，mmg、m2各绕组的层数d1 d2 各绕组导线的直径， mm每层绕

10、组间绝缘材料的厚度，mmr不同绕组之间绝缘材料的厚度，mm实际厚度E应在计算厚度E的基础上增加1.11.2的裕度系数，即为：E=（1.1 1.2 ） E （ mm如果E小于铁心窗口 c,说明是可行的。否则，方案不可行，应调整设计。调整思路有二：一是加大铁心厚 b,使铁心截面积 F加大，以减少绕组匝数。 但经验表明b为（12）a 为较合适的尺寸配合，故不能任意增大叠厚b。二是重新选取大一些的铁心型号按原法计算和核算直到合适。通过以上步骤计算出来的尺寸，一般不会出现制造和运行上的问题。目录任务书 .2开题报告 .3论文摘要 .4前言 .5第一章 弓丨言 .6第二章变压器的基本原理和结构7第三章变压

11、器的运行17第四章变压器的试验20第五章变压器的运行维护22第六章变压器的不正常运行和处理25第七章变压器的维修及故障原因27第八章电力变压器32第九章变压器的常用参数 37参考文献 .40结束语 .41意见书 .43答辩委员会评语 .44毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：中小型变压器的运行与维修专业： 电气自动化 姓名： 王芳毕业设计（论文）工作起止时间：2021年3月1日至2021年6月1日毕业设计（论文）的内容要求： 1. 了解中小相信变压器的基础理论知识2. 熟悉中小型变压器的结果原理3. 熟练掌握中小型变压器的运行、管理知识及维护、检修等实际操作技能指导教师：教研室主任：毕

12、业设计开题报告设计题目中小型变压器的运行与维修选题目的随着改革开放的不断深入和农村经济的蓬勃发展，我国农村电力事 业取得了令人瞩目的成就，农村用电水平、通电率和电网技术水平 得到很大提高，农村电网规模发展很快，农村用电结构也得到了不 断的改善。所以此次设计所选的题目的出发点就是为了了解中小型 变压器的基础理论知识，熟悉中小型变压器的原理结构，熟练掌握中小型变压器的运行、管理知识及维护、检修等实际操作技能。设计内容1. 变压器的基本乐理核结构2. 变压器的运行情况及运行时对变压器的试验3. 对变压器进行的维护及变压器的不正常运行和对此情况的处理4. 中小型变压器的常见故障、原因及维修5电力变压器

13、的全面介绍6变压器的常见参数时间安排1至2周：选定毕业设计题目，填写毕业设计开题报告3至4周：与指导老师取得联系，确定毕业设计题目5至9周：搜集资料，撰写论文10至12周：指导老师进行论文审查，学生进行论文修改、定稿17周：回学校进行毕业答辩参考资料1. 李发海主编，王岩编，电机与拖动基础，北京：中央广播电视大 学出版社，1994年2. 艾维超主编，电机学（上，下册），北京：机械工业出版社，1991 年3. 涂会田主编，中小型变压器，北京：中国电力出版社，1998年4. 电力变压器运行规程，北京：中国电力出版社，1996年指导教 师意见内容摘要变压器是电力系统中极其重要的输变电设备， 它可以将

14、一种电压的电能转换 为另一种电压的电能。本报告主要介绍了中小型变压器的基本原理和结构、变压器的运行情况、对变压器进行的维护及变压器的不正常运行和对此情况的处理，除此之外，还针对中小型变压器会出现的故障进行了研究， 寻找出了故障原因和维修方法。在全面 介绍中小型变压器的同时，还以电力变压器为例，对变压器进行了更为深入的了 解。最后，对变压器常见参数的详细解释，使我们能够对变压器有更清晰的理解。全文从浅显到深入，从理论到实践，让我们在全面了解中小型变压器的同时， 更深刻的了解到理论与实践相结合的重要性。关键词：中小型变压器、运行维护、故障、维修、电力变压器、参数、试验、八 、，前言随着改革开放的不

15、断深入和农村经济的蓬勃发展 ,我国农村电力事业取得了 令人瞩目的成就， 农村用电水平、 通电率和电网技术水平得到很大提高， 农村电 网规模发展很快，农村用电结构也得到了不断的改善。在输配电系统中占着重要地位的变压器是一种静止的电气设备，它是利用电 磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能。 变压 器理论是电机学的分支， 尽管电压器是一种静止设备， 但它作为一种能量转换器 已广泛地应用于国民经济各部门、各领域。使用变压器，可使得发电机、传输电 力的电网以及应用电力的用电设备， 都有可能选择最合适的工作电压， 安全而经 济的运行。 随着社会经济的不断发展， 电气产品的种类越

16、来越多， 对电源电压等 级和质量的要求也日益增加，并且现代化的工业企业广泛的采用电力作为能源， 而电力传输，电压等级的改变等都必须由变压器来完成。中小型变压器就是农村电网中的主要设备。 近年来，随着农村用电负荷的增 长，农用中小型变压器的单台额定容量和总容量在不断提高， 乡镇企业、 行政村 使用小型变压器已不再能满足符合需求， 正逐步上升到使用中型变压器供电， 自 然村及以下用户则仍以小型变压器供电为主。纵观整篇论文整理得出了以下几个特点： 特点之一是兼顾了中型变压器用户和小型变压器用户的需要， 在重点讲述小 型变压器有关知识的基础上对中型变压器也做了较深入的论述。目前农村电网的管理以安全运行

17、为基础， 以经济运行为目标。 在电网运行管 理中，经常要进行变压器有关经济运行参数的计算， 因此， 在本论文中也重点介 绍了变压器常常用的几种参数。这是本论文特点之二。本论文的特点之三是充分吸取了目前最新的科技成果。 在讲述中小型变压器 的维护和检修时， 尽量介绍现行采用的新材料、 新工艺。在引用有关规程条文时， 均以符合国家现行规程规范为准则， 另外，论文中的图形符号、 文字符号和计量 单位也符合现行的国家标准。本论文的主要内容是了解中小型变压器的基础理论知识， 熟悉中小型变压器 的原理结构， 熟练掌握中小型变压器的运行、 管理知识及维护、 检修等实际操作 技能。变压器的种类有很多， 为避免

18、出现思绪上的混乱， 本论文中会以电力变压 器为例进行介绍。本次设计除了参考了大量的相关资料外， 还得到了多方帮助， 但由于本人水 平有限，加之时间仓促，错漏之处在所难免，诚希老师批评指正。王芳2021年 5月 24日第一章 引言变压器 - 利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传 输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件变压器几乎在所有的电子产品中都要用到，它原理简单但根据不同的 使用场合（不同的用途）变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的 功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变 压器常用的铁芯形状一般有 E 型和 C 型铁芯。变压器是变换交

19、流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流 电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或 电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕 组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、 全密封变压器、 组合式变压器、干式变压器、 单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电 抗器、抗用变压器、防雷变压器、箱式变压器、箱式变电器。变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方 式称合一起。当一交流电流 （ 具有某一已知频率 ） 流于其中之一组线圈时， 于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交

20、流电压，而感应的电压大小取 决于两线圈耦合及磁交链之程度。一般指连接交流电源的线圈称之为一 次线圈 ; 而跨于此线圈的电压称之为一次电压 . 。在二次线圈的感应电 压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈问的匝数比所 决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。大部份的变压器均有固定的铁芯，其上绕有一次与二次的线圈。基于 铁材的高导磁性，大部份磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈藉此可以 获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中，线圈与铁芯二者间紧密地结 合，其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此，变压 器之匝数比，一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与

21、降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物，提升输 电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方 面更加多元化，吾人可以如是说，倘无变压器，则现代工业实无法达到目 前发展的现况。各种电子装备常用到变压器， 理由是： 提供各种电压阶层确保系统正常 操作 ; 提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离 ; 对交流电流提供高阻 抗，但对直流则提供低的阻抗 ; 在不同的电位下，维持或修饰波形与频率响 应。阻抗其中之一项重要概念，亦即电子学特性之一，其乃预设一种设 备，即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时，其间即使用 到一种设备 - 变压器。针对变压器 , 本

22、报告将进行较为全面的研究和叙述 .第二章变压器的基本原理和结构2- 1变压器-静止的电磁装置变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能。 变压器的主要部件是一个铁芯和套在铁芯上的两个绕组。与电源相连的线圈，接受交流电能，称为一次绕组。 与电源相连的线圈，送出交流电脑，称为二次绕组。 一次绕组：电压相量U1、电流相量I1、电动势相量E1、匝数N1 二次绕组：电压相量U2、电流相量I2、电动势相量E2、匝数N2同时交链一次、二次绕组的磁通量的相量为 m该磁通量称为主磁通。2- 2变压器的基本原理图1变压器示意图图1是变压器的简体示意图，但一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，

23、 导线中就有交变电流I1并产生交变磁通 巾1,它沿着铁芯穿过初级线圈和次级 线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2,同时 巾1也会在次级线圈上感应出一个自感电势 E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近， 从而限制了 I1的大小。为了保持磁通 巾1的存在就需要有一定的电能消耗，并 且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的 电流，这个电流我们称为“空载电流”。如果次级接上负载，次级线圈就产生电流 I2,并因此而产生磁通 巾2，巾2 的方向与巾1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少， 从而 使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，

24、可见初级电流与次级负载有密切关 系。当次级负载电流加大时11增加，巾1也增加，并且 巾1增加部分正好补充 了被巾2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器 的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得 的电功率。 变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压， 但是不 能改变允许负载消耗的功率。变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的，一个线圈跟电源连 接，叫原线圈（也叫初级线圈） ；另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（也叫次级 线圈），两个线圈都是用绝缘导线绕制成的，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而 成。在原线圈上加交变电压U1,原线圈

25、中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的 磁通量，这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引 起感应电动势， 如果副线圈电路是闭合的， 在副线圈中就产生交变电流， 它也在 铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、 副线圈中同样要引起感应电动势， 在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相 感应现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础。由于互感现象，绕制 原线圈和副线圈的导线虽然并不相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线 圈。原线圈和副线圈中的电流共同产生的磁通量， 绝大部分通过铁芯， 只有一小 部分漏到铁芯之外， 在通常的计算中可以忽略漏掉的

26、磁通量， 认为穿过这两个线 圈的交变磁通量相同， 因而这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。 设原线圈 的匝数是n 1,副线圈的匝数是n2,穿过铁芯的磁通量是 ，原、副线圈中产 生的感应电动势分别是E仁n 1/ t，E2=n2 / t，由此可得E1/E2=n1/n2在原线圈中，感应电动势 E1 起着阻碍电流变化的作用，跟加在原线圈两端 的电压U1的作用相反，原线圈的电阻很小，如果忽略不计，则有5= E1畐寸线圈相当于一个电源，感应电动势E2相当于电源的电动势。副线圈的电阻也很小， 如果忽略不计，畐懺圈就相当于无内阻的电源，因而副线圈的端电压U2=E2于是得到U1/U2=n1/n2这种忽略原、

27、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器， 称为理想变压器 （即不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 的变压器）。描述理想变压器的电动势平衡方程式为e1（t） = -N1 d /dte2（t） = -N2 d /dt若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则由 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得。由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系，令K=N1/N2 ，称为匝比(亦称电压比)。可见，理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数比。n2n1时，U2U1变压器使电压升高，这种变压器叫做升压变压器。n2n1时，U2252千伏，还应做局部放电试验。技术参数试验包括空载损耗、短路损耗、变比、联结组标号等试验。根据上述试验 结果，确定变压器能否出厂。（2）预防性试验。这时一种对运行中的变压器周期性进行的试验。主要试 验项目有：绝缘电阻、 tg &、直流电阻及油耐压试验。（ 3）检修试验。试验项目视具体情况确定。（ 4）安装试验。这种试验在变压器安装前、后进行。试验项目有绝缘 电阻、 tg &、泄漏电流、变比、联结组标号、油耐压及直流电阻等。对大中 型变压器还必须进行吊芯检查。在吊芯检查过程中，必须对夹件