小型单向变压器的设计-最新整理版

1、概观变压器作为电能传输或信号传输的装置，已经广泛应用于电力系统和自动化控制系统中。在国民经济的其他部门，变压器作为一种特殊的电源或为了满足特殊的需要，也起着重要的作用。它有很多种，小容量只有几千伏安，大容量可达几十万伏安；电压低至几伏，高至几十万伏。根据变压器的用途，使用最广泛的变压器有：电力变压器、仪表变压器和其他专用变压器；根据相数，可分为单相变压器和三相变压器。无论如何分类，它的工作原理和性能都是一样的。变压器是通过电磁耦合关系传输电能的装置。其用途可概括为：电能的经济传输、电能的合理分配和电能的安全使用。事实上，它不仅能转换电压，还能改变电流、阻抗和相数。小型变压器是指容量低于1000

2、伏的变压器。答：最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁芯(构成一个磁路)和两个不同匝数的绕组组成，这两个绕组缠绕在铁芯上并相互绝缘(构成一个电路)。这种变压器在生活中广泛使用。1.变压器结构1.1铁芯为了减少铁损，变压器的铁芯是由相互绝缘的硅钢片或由非晶材料制成的。覆盖绕组的部分称为铁心柱，与铁心柱相连的部分称为铁轭。为了减少磁路中不必要的气隙，堆叠变压器铁芯时，相邻的两片硅钢片应错开。铁芯是变压器的磁路部分。为了减少铁芯中的磁滞损耗和涡流损耗，铁芯通常由高硅含量的热轧或冷轧硅钢片制成，厚度为0.35或0.5毫米，表面涂有绝缘漆。核心结构有两种基本类型：核心型和壳型。1.2绕组变压器的绕组用绝缘

3、圆导体缠绕，它是变压器电路的主要部分。初级绕组和次级绕组通常用铜丝或铝丝缠绕在铁芯柱上。高压绕组具有高电压和高绝缘要求。如果高压绕组靠近变压器铁芯，应加强绝缘，这将增加变压器的成本。因此，为了绝缘方便，低压绕组靠近铁芯，而高压绕组套在低压绕组外面。两个绕组之间有一个油道，它不仅可以绝缘，还可以使油带走热量。在单相变压器中，高压绕组和低压绕组分为两部分，分别缠绕在两个铁心柱上，两部分可以串联或并联。属于同一相的三相变压器的高低压绕组都绕在同一个铁心柱上，这在图1-1中没有显示。只有绕组和铁芯的变压器称为干式变压器。大容量变压器的主体被放置在充满绝缘油的油箱中。这种变压器被称为油浸式变压器。图1-

4、 11.3其他除了铁芯和绕组之外，由于容量和冷却方式的不同，还有其他一些部件，如外壳、油箱、绝缘套管等。需要添加。2.变压器的工作原理2.1电压转换当交流电压施加到初级绕组时，交流电流将与铁芯中的初级绕组交叉连接，并且由于主磁通量与次级绕组交叉连接，将产生与初级绕组交叉连接的初级绕组的少量泄漏磁通量，其主要被非磁性物质如空气封闭。(2-1)(2-2)(2-3)结果表明，只要改变初级绕组和次级绕组的匝数比，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取决于负载阻抗模式的大小，而一次电流的大小取决于。(2-4)(2-5)这表明变压器可以改变电流和电压。小型变压器的原理：小

5、型单相变压器一般是指小容量的单相变压器变压器容量，也称为视在功率和视在功率，是指从变压器二次侧输出的功率，通常用KVA表示。3.1.1二次侧总容量当小容量单相变压器的二次侧为多绕组时，如果不计算各绕组的等效阻抗与其负载阻抗的幅值之差，可以认为总输出视在功率是二次侧各绕组输出视在功率的代数和，即(3-1)型二次侧总容量(va)。次级侧每个绕组电压的均方根值(v)；次级侧(a)各绕组负载电流的均方根值。3.1.2初级绕组的容量对于小容量变压器，我们不能仅仅认为初级绕组的容量等于次级绕组的总容量，因为考虑到变压器的损耗，初级绕组的容量应该是(单位为伏安)(3-2)变压器的额定容量；-变压器效率约为0

6、.8 0.9，表3-1给出的数据为生产时间的统计数据，可初步选择进行计算。表3-1小容量变压器计算参考数据变压器容量价值分析磁通量密度10T效率 (%)电流密度在核心计算中价值小于1060007000607032.5210507000800070802.5221.5501008000900080852.521.51.310050090001100085902.51.51.31.255001000110001200090921.51.21.251.13.1.3变压器额定容量由于本设计为小型单相变压器，因此仅考虑小型单相变压器，而非三相变压器。小型单相变压器的额定容量取第一和第二绕组容量的平均值，

7、(单位为伏安)(3-3)3.1.4初级电流的测定(3-4)公式(1.1 1.2)中考虑了励磁电流的经验系数，小容量变压器应取大系数。3.2核心尺寸的选择3.2.1计算铁芯横截面积为了减少铁损，变压器的铁芯是由相互绝缘的硅钢片或无定形材料制成的。覆盖绕组的部分称为铁心柱，与铁心柱相连的部分称为铁轭。为了减少磁路中不必要的气隙，变压器铁心相邻两块硅钢片的接头应错开。小容量变压器的铁心形式多为壳式，绕组套在中间铁心柱上。核心的几何尺寸如图3-1所示。图3- 2小容量芯柱的截面积与其视在功率有关，一般按下式(单位)计算。(3-5)A芯柱的净面积为：截面计算系数，与变压器的额定容量有关，根据表3-2选择

8、。当使用高质量冷轧硅钢片时，可以采用较小的截面计算系数表3-2横截面积计算系数的估计值/VA 50021.751.751.51.51.351.351.251.251.0芯柱的宽度和厚度可以在计算芯柱的横截面积后确定(3-6)公式中a芯柱的宽度(mm)；B芯柱净堆厚(mm)；芯柱的实际厚度(mm)；的叠片系数是考虑到铁芯叠片之间的绝缘所占据的空间所导致的铁芯面积的减少而引入的。=0.93，0.5毫米厚热轧硅钢片，两面涂漆并绝缘；=0.91，为0.35毫米厚的热轧硅钢片，两面涂有绝缘层；对于未涂漆的0.35毫米厚冷轧钢板，=0.95。根据a的值，确定a和b的尺寸，答案很多，一般取，并尽可能选择一般

9、硅钢片的尺寸。表3-3列出了小型变压器用硅钢片的一般尺寸。表3-3小型变压器用硅钢片的尺寸achH1316192225283238445058647.5910.51112.5141619222528322224303337.542485766758496405060667584961141321501681923440505562.57080951101251401603.3匝绕组和导线直径3.3.1计算每伏的匝数根据变压器的电势公式，如果频率f=50Hz，可以得到每伏的匝数(3-7)在公式中，对应于每伏特的匝数，单位为匝数/伏特。铁芯柱的最大工作磁密度，单位：t芯柱截面面积，单位：当芯材为热

10、轧硅钢片时，取=1.0 1.2t当使用冷轧硅钢片时，可视为=1.21.5T然后根据N和每个线圈的额定电压计算每个线圈的匝数(3-8)(3-9)(3-10)哪里，是每个线圈的匝数。为了补偿负载下的泄漏阻抗压降，次级侧每个线圈的匝数增加了5%10%。3.3.2计算钢丝直径d小型变压器的线圈大多用漆包圆铜线缠绕(QZ或QQ)。为了限制铜损耗和发热，根据各绕组的负载电流选择导体截面。如果选择的截面较小，电流密度会较大，这样可以节省材料，但是铜的损耗会增加，温升会增加。小容量变压器为自然冷却干式变压器，允许电流密度低。根据实际经验，通过导体的电流密度不应该太大。对于一般空气自然冷却工作条件，J=2-3a

11、/。对于连续操作，J=2.5/导线的横截面积：电线直径：导线直径可根据工作电流计算：d初级侧和次级侧每个线圈导体的直径，单位为毫米；I一次侧和二次侧各线圈的工作电流，单位：a；根据计算出的直径，查看电工手册或表3-4，选择相似的标准线径。当线圈电流大于10A时，可以并联多根导线或选择扁平铜线。表3-4线材的选择蜗牛线条直的小路向导线条制品种类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有机

12、硅单玻璃丝0.200.220.220.24有机硅双玻璃丝0.250.270.270.283.4绕组(线圈)排列和铁芯尺寸的最终确定。在确定了绕组的匝数和导线的直径之后，就可以进行绕组布置。每层绕组的匝数为(3-11)其中绝缘线的外径(毫米)；H芯窗高度(mm)；0.9考虑绕组框架两端厚度的系数；(2 4) 考虑边际系数。每个绕组所需的层数为(3-12)每个绕组的厚度为(3-13)i=1，2，n型夹层绝缘厚度(mm)，导线较薄(0.2mm以下)，有一层白色玻璃纸，厚度为0.020.04mm，导线较厚(0.2mm以上)，有一层电缆纸(或牛皮纸)，厚度为0.050.07mm，导线较厚，可用厚度为0.

13、12mm绕组之间的绝缘厚度(毫米)。当电压不超过500伏时，2 3层电缆纸可夹1 2层黄腊布等。总绕组厚度为(3-14)绕组框架的厚度(mm)；1.1 1.2考虑边际的系数。计算出的总绕组厚度t必须略小于铁芯窗口宽度c，如果为tc，则可以增加铁芯堆叠厚度，减少绕组匝数或重新选择硅钢片尺寸，并可以根据上述步骤重复计算和核算，直到合适为止。4.设计要求计算一台36伏安、220/55伏的电力变压器，并确定其主要数据。解决方案1。如果硅钢片B=0.9 t，可以计算出铁芯的横截面积2.每伏匝数=45/()=45/(0.99.6)=5.2匝/伏初级线圈匝数=2205.2=1144匝/伏次级线圈匝数=555.2=286匝/伏考虑到电压损失，次级侧线圈的匝数增加了5%，即N2=105(6=300圈3.找出电线直径初级电流=36/220=0.164安培次级电流=36/55=0.655安培5.结论从以上设计可以看出，一般小容量单相变压器的计算内容有四个部分：(1)