小功率变压器的设计和制作变压器指导书

1、实训项目一 小功率变压器的设计和制作一、 实训目的通过对变压器的设计和制作，提高学生的理论设计能力和实践动手制作能力，同时使学生学会分析和设计并完成一个电器产品或项目的制作过程。二、 实训内容设计一个初级电压为220v、次级电压为12v双电压、额定电流为1a的小功率单相壳式变压器。图一变压器外形1.设计步骤1.1容量的确定变压器的二次绕组可能是多个绕组，每个绕组需供给负载的电压、电流分别为u2、i2、u3、i3、u4、i4等等。则二次侧输出的总功率为：s2=u2i2+u3i3+u4i4+考虑变压器的损耗，一般1kva的小功率变压器效率=0.80.9.则一次侧的输入功率s1为: s1=s2/变压

2、器效率与功率的对照表功率s2（va）4000.60.70.80.850.90.95变压器的设计功率s应取一次侧和二次侧的平均功率. s = (s1+s2 )/21.2确定铁心尺寸铁心芯柱截面积a的计算,采用经验公式: a=kk为系数,它与容量有关,可根据下表选取。变压器容量（va）磁通密度bm电流密度k值106000700032.521050700080002.52.221.550100800090002.221.51.310050090001000021.51.31.25500100010000120001.51.21.251.1由a可决定铁心芯柱宽度a和叠片厚度b,原则上ab=a即可。(b

3、=0.35mm)铁心窗口面积a0=ch，可用下式估算： a0=1.6s/a1.3绕组计算（1）匝数计算有感应电动势有效值的基本公式： e=4.44fmn可以得到e=4.44fbmakfen10-8vbm为铁心磁密,单位gs.根据铁心材料选取.铁心常用d4或者d2热轧或冷轧硅钢片冲制,厚度一般为0.35cm或0.5cm。kfe为铁心叠压时叠片间隙的叠压系数。一般取0.920.95。0.35cm片取较小值，0.5cm片去较大值。涂漆时取较小值，不涂去较大值。由于ue，f取50hz，则近似得到电压每伏匝数为： n0=（4.5105u）/bmakfe所以一次侧匝数为：n1=n0u1考虑到内部漏阻抗压降

4、，二次侧匝数为： n2=n0u2（1.051.10）（2）绕组导线截面积的计算 导线截面积可以根据电流和电流密度来决定。由于一、二次绕组电流分别为：i1=s1/yu1 i2=s2/u2考虑i1中还包括励磁分量，i1修正为：i1=（1.11.2）s1/u1则一次绕组截面积为： f1=i1/11为原边绕组导线电流密度，对于干式自冷变压器可取1.82.5a/mm2。具体可以查有关手册。从而得出导线直径d1（绝缘后外径有所增大，一般绝缘层厚度为0.04mm）。二次侧导线截面积为 f2=i2/22与1的取值相同。从而得出导线直径d2。（3）绕组总厚度计算 e=（+h1+h2+r）1.2mm为线圈 框架厚

5、度 ，一般为0.5mm。h1为一次侧绕组厚度：h1=n1（d1+）+r1 （r1:绝缘纸；d1+：应是隔离纸和漆包线的厚度） n1为 绕组层数；为绝缘漆厚度；r1为隔离层厚度。 h2为二次侧绕组厚度：h2= n2（d2+）。 n2为 绕组层数。 e c ，绕组总 厚度 小于并接近与窗口厚度，可以认为设计可行。1.4 简单查表计算法 1、按变压器计算容量s（查下表）可以得到 铁心尺寸、铁心截面积sr、每伏匝数n0、电流密度。ge型铁心尺寸系列表（单位mm）ge14ge16ge19ge22ge26ge30ge35ge400a1216192226303540c916121417192226e9101

6、21417192226l5056677894106123144h252833.539475361.272h454857.5678191105.5124ge型铁心尺寸系列计算数据表容量铁心尺 寸ab磁 路长 度铁心截面积s每伏匝数n0电流密度356814*1814*2114*2414*288.042.292.683.063.5716.41412.310.54101112.51416*2016*2416*2816*329.152.913.494.094.6612.910.79.178.0541820232619*2419*2819*3219*3810.94.154.845.536.579.047.

7、756.795.7143035404522*2822*3322*3822*4412.65.626.617.618.816.675.684.934.2635565738026*3226*3926*4526*52157.579.2310.712.34.954.063.503.0539210512013030*3830*4530*5230*6017.210.412.314.216.43.63.052.642.2315016519522035*4435*5235*6035*7020.01416.519.123.32.682.261.961.68326030034037540*5040*6040*704

8、0*802318.221.825.520.12.061.721.471.2932.、变压器绕制与测试 2.1准备工作绕制前根据前面计算步骤选择绕组骨架、铁心、导线和绝缘材料等。如下图所示：2.2绕线（1）层间绝缘 层间绝缘宽度稍长于骨架的长度，其总长度应稍长于骨架的周长，而且要考虑到逐渐增加厚度的裕量。 （2）绕制方法 方法一：绕线机绕制。方法二：手工绕制。绕线骨架套住木心固定在绕线机上之后，起绕时在导线头处压入一条反折的绝缘带，端部留套以便抽紧绕组的线端，。导线起绕不能太靠近骨架边缘，以免漆包线滑出或插片时碰伤导线绝缘。若采用有框骨架，导线可紧靠边框板不必留空隙。绕制要求：排列整齐、紧密、不

9、能有叠线的现象，每绕完一层应包上一张层间绝缘。当每一组绕组将要结束，最好在剩下56圈时再垫上一个反折的绝缘带，在线尾一侧留圈套，待绕线结束时把线尾插入圈套，拉紧绝缘带的 另一端将线尾紧固。线圈绕制的顺序：先绕一次侧，再绕二次高电压侧，最后绕二次低电压侧。2.3铁心片的镶嵌镶嵌时应该从绕组骨架的两侧一片一片的交叉对镶，如图a。镶嵌时注意不要碰伤绕组线圈；铁心片要整齐紧密。完成后要装上外壳,如图b。（四）测试（1）绝缘电阻测试 用兆欧表测量各独立绕组间的绝缘电阻，在分别测试它们的对铁心绝缘电阻，其阻值应大于500m.（2）空载电压测试 在一次侧输入额定电压，测量二次侧的空载电压，其允许误差为5%,中心抽头电压误差2%.（3）空载电流测试 当变压器一次侧输入额定电压时，其空载电流约为额定电流的 58%，若空载电流超过额定电流的10%时，变压器损耗较大；当空载电流超过额定电流的 20%时，它的温升将超过允许数值，此时变压器不能使用。