电力电子与电机拖动综合课程设计

1、电力电子与电机拖动综合课程设计 课题名称 一台小型变压器的设计 所在院系 班 级 学 号 姓 名 老 师 时 间 景德镇陶瓷学院目     录 一课程设计计划书3二摘要4三变压器的基本知识（5，6） 变压器的结构5 变压器的铭牌参数6 变压器的工作原理64 小型变压器的设计（7，11） 变压器原理框图7 系统原理框图7 主要参数设计（7,11） 变压器电流元器件选择与电路原图12五总结13六参考文献14电力电子与电机拖动综合课程设计任务书班级： 11自动化（2班） 姓名： 计巧兵 指导教师： 曹利刚 2014年 6 月 8 日设计题目

2、： 一台小型单相变压器的设计设计任务和要求设计一台小型单相变压器取 1 计算主要参数。2 设计铁芯尺寸、绕组导线的匝数和导线截面积。设计成果1、根据课题，查阅相关资料 2、画出系统原理框图； 3、参数计算和元器件选择 4、画出单元电路图； 5、撰写说明书参考资料1. 李海发编著。 电机学。 北京：科学出版社，2001年 2. 唐介编著。 电机与拖动。 北京：高等教育出版社，2003年3. 许实章主编。 电机学（下册）（第2版）。北京：L机械工业出版社，1990年 4. 汤蕴璆等编。 电机学。 西安：西安交通大学出版社，1993年 5. 周励志编。 实用电工计算手册。 辽宁科学技术出版社，199

3、0年摘要变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。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、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。大部分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，大部分磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈借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

4、考指标。由于此项升压与降压的功能，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，可以这样说，没有变压器，工业实无法达到发展的现状。设计一个小型变压器便需要了解变压器的基本结构，工作原理以及相关参数。设计铁芯尺寸、绕组导线的匝数和导线截面积也是必要的步骤。变压器又有其做试验而用的，称之为试验变压器，分别可以分为充气式，油浸式，干式等试验变压器，是发电厂、供电局及科研单位等广大用户的用来做交流耐压试验的基本试验设备，通过了国家质量监督局的标准，用于对各种电气产品、电器元件、绝缘材料等进行规定电压下的绝缘强度试验。关

5、键词：变压器、电磁感应、铭牌参数、铁芯尺寸、绕组线圈匝数、导线截面积变压器的基本知识变压器的结构变压器的基本结构是相同的，现以电力变压器为例。组成电力变压器的主要部件有：由铁芯和绕组装配组成的器身；放置器身且盛有变压器油的油箱。此外还有检测保护装置等。主要部件功能如下：1、 铁芯铁芯既是变压器的磁路，又是器身的机械骨架。为减少磁滞损耗和涡流损耗，铁芯由很薄的硅钢片叠装而成，硅钢片两面涂上绝缘漆而彼此绝缘。叠装时为使铁芯磁路不形成间隙，相邻两层铁芯叠片的接缝要互相错开，这样做可以减少铁芯磁路的磁阻，从而减少励磁电流。铁芯由铁芯柱和铁轭组成。铁芯中套装绕组的部分是铁芯柱，连接铁芯柱形成闭合磁路的部

6、分成为铁轭。用夹紧装置把铁芯柱和铁轭夹紧以形成坚固的整体，用来支持和卡紧绕组。2、 绕组绕组是变压器的电路部分，一般用包有绝缘的铜导线绕制而成。双绕组变压器的每个铁芯柱放置两个绕组，接电源的绕组成为一次绕组（初级绕组），接负载的绕组称为二次绕组（次级绕组）。绕组采用同心式绕组，即两个绕组同心地套装在铁芯柱上，通常低压绕组在里面，高压绕组在外面，这样做可以节省材料，也有利于绝缘。3、 油箱油箱充满了变压器油，由铁芯和绕组组成的器身浸泡在变压器油中，这种变压器称为油浸变压器。变压器油有绝缘和冷却作用。变压器还有气体继电器、安全气道等，用作监视和保护作用，保护变压器安全运行。变压器的铭牌参数1、额定

7、容量额定容量就是变压器的额定视在功率，单位是V.A或KV.A。由于变压器效率高，常把一次、二次绕组的容量设计为相等的。2、 额定电压/额定电压都是指线电压，一次绕组额定电压是加到一次绕组的电源电压的额定值；二次绕组额定电压是当一次绕组接额定电压、变压器空载运行时二次绕组的线电压。3、 额定电流/额定电流是变压器在额定运行时一次、二次绕组中的线电流，单位是A。根据额定容量和额定电压/，可以计算出额定电流/。对于单相变压器,对于三相变压器,4、 额定频率我国规定工业用电标准频率为50HZ。此外在变压器的铭牌参数还标有额定效率,额定温升，短路电压,联结组标号和接线图等。变压器的工作原理变压器是变换交

8、流电压、交变电流和阻抗的器件，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）。小型变压器的设计变压器原理框图取，系统原理框图 输入 电力电子变频器 工频信号 高频原边变压器 控制 电力电子变频器 高频信号 输出如该系统原理框图所示，输入的工频电压经过原边变压器调制为高频交流电压，通过高频变压器耦合至副边，再通过副边的功率变压器将其转化成所要求的电压。主要参数计算额定电压/根据已给出的数据可得：=220V;=300V;=50V额定电流/=;=0.2A;=0.1A变压器线圈匝数之比通过计算可得,我们可以给定匝数为：一次绕组电流计算根据上述计算式子可以得

9、到一次绕组电流(对于二次绕组而言） （对于二次绕组而言）容量计算经验系数 K 与变压器次级容量的关系如下表变压器次级容量为：S2=U2I2+U3I3+式中；U2、U3和 I2、I3分别是要求的各级次绕组的额定电压和额定电流。由于变压器在传递过程中有损耗，其初级容量要比次级容量大，式为：S1=S2/K其中 K 为经验系数，其大小与变压器容量有关，可上表选取一般小型变压器的额定功率为：S=(S1+S2)/2（VA）。根据综合课程设计表中的数据可以得到额定容量：对于单向变压器 铁心尺寸 计算铁心截面积A=1.25 sqrt s（cm ²），

10、式中1.25是系数，为一经验数据。适用于变压器硅钢片，如选用质量好的冷轧硅钢片，系数可取小点。如选用质量差的普通黑铁片系数应取2. 知道截面积A后就可确定铁心中心柱的宽度a 和铁心的叠厚b。A=kab，k为间隙系数，其数值与硅钢片所涂绝缘漆的厚度及片间间隙有关铁芯叠装越紧，k值越高。一般k=0.9绕组导线截面积的计算计算步骤：，取b=2a,由于A=0.9ab=0.9*2,所以：，则：计算线径已知原边电流，副边电流，.可得原边线径；副边线径。校核窗口面积原边导线横截面积副边导线横截面积窗口面积：，查下表2，铁芯实际窗口面积，表明铁芯实际窗口可容纳绕组。制作时的工艺技术要求在电

11、子电路中，使用的电源变压器，为了避免 50 Hz交流电对放大部分的干扰，应在变压器的初、次级绕组间绕一静电屏蔽层。其绕法有两种：一种是在绕完初级绕组后，先包一层绝缘纸，再包一层薄铜皮，铜皮外边再包一层绝缘纸，然后开始绕次级绕组。铜皮不宜太宽，以兔与上下端导线相碰，铜皮始、末边不能搭起来，应留一条空隙，以免引起很大的短路电流而使变压器烧坏。在绕制之前，应在铜皮上先焊出一条引出线。另一种是用较细的漆包线在初级线圈的外边稀疏地绕一层，引出一个头，另一个头用绝缘包好后就埋在里边空着。变压器使用时，静电屏蔽层的引出线应与机壳相连。变压器电流元器件选择与电路原理图器件数目交流源1个电容3个负载电阻2个在该

12、电路原理图中我们可以看出交流源提供原边电压为220V，电容起过滤直流和保护作用。在副边电路中有两个负载电阻，其中R1处的端电压为300V,流经的电流为0.2A，R2处的端电压为50V流经的电路为0.1A。总结本次电力电子与电机拖动综合课程设计我选择了“小型变压器的设计”是因为当今社会中电力仍然是最重要的能源，任何电子器件都需要电力来驱动，任何能源最终都要被转换成电力，然后进入人们的生活；然而变压器就如同滑动变阻器可以改变电阻值一样改变人们需要的不同的电压值，这种技术能为不同地域、不同电器的电力驱动提供电压。本次设计我不但掌握了变压器的基本结构、工作原理等基本知识，而且还掌握了变压器的一些参数的计算，运用这些知识，我也可以自己设计制造出个小型变压器，为以后我的其他设计提供一个器件。课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的，合作的原则就是要利益均沾，责任公担。如果让任务交给一个人，那样既增加了他的压力，也增大了完成任务的风险，降低了工作的效率。所以在集体工作中，团结是必备因素，要团结就是要让我们在合作的过程中：真诚，自然，微笑；说礼貌用语；不斤斤计较；多讨论，少争论，会谅解对方；对他人主动打招呼；会征求同学的意见，会关心同学，会主动认错，找出共同点；会接受帮助，信守诺言，尊重别人，保持自己的特色