小型单相变压器设计与相关计算

小型单相变压器设计与相关计算..小型单相变压器设计与相关计算..19/19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、小型单相变压器简介变压器是经过电磁耦合关系传达电能的设备，用途可综述为：经济的输送电能、合理的分配电能、安全的使用电能。实质上，它在变压的同时还能够改变电流，还可改变阻抗和相数。小型变压器指的是容量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断念(组成磁路)和绕在断念上的两个匝数不同样、相互绝缘的绕组(组成电路)组成。这种变压器在生活中的应用特别广泛。1.1变压器的基本构造1、1、1主要组成断念为了减少铁耗费，变压器的贴心是用相互绝缘的硅钢片叠成或非晶体片制成。此中套有绕组的部分称为断念柱，连接断念柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不用要的气隙，乡邻两层硅钢片的接缝要相互错开。（2）绕组变压器的绕组用绝缘导线或扁导线绕成，实质变压器的高，低压绕组并不是分装在两个断念柱上，而是齐心地套在同一个断念柱上的。为了绝缘的方便，平常低压绕组在里面，凑近断念柱，高压绕组套在低压绕组外面。3）其余除断念和绕组外，因容量和冷却方式的不同样，还需要增添一些其余部件，比方外油绝缘套等等。1、1、2主要种类1小型单相变压器设计按相数的不同样，变压器可分为单向相变压器和三相变压器等。按每相绕组数目的不同样，变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。按构造形式的不同样，变压器可分为心式和壳式两种。心式变压器的特色是绕组包围着断念。脆变压器用铁量较少，构造简单，绕组的安装和绝缘比较简单，多用于容量较大的变压器中。壳式变压器的特色是断念包围绕组。脆变压器用铜量少，多用于小容量变压器中。2、变压器的工作原理变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；间隔；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的断念形状一般有E型和C型断念。变压器（transformer）是利用电磁感觉原理将某一电压的交流换成频率同样的另一电压的交流电的能量的变换装备。变压器的主要部件是一个断念和套在断念上的两个绕组，如图（1）所示。一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。原绕组匝数为N1，副绕组匝数为N2。图（1）变压器构造表示图理想情况以下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压u1，产生电流i1，建立磁通，沿断念闭合，分别在原副绕组中感觉电动势e1和e2。2小型单相变压器设计当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流í0，一部分为用来平衡í2，所以这部分电流随着í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是经过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传达。2、1电压变换当一次绕组两端加上交流电压u1时，绕组中经过交流电流i1，在断念中将产生既与一次绕组交链，又与二次绕组交链的主磁通。（1-1）（1-2）（）（1-3）（1-4）说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。2、2电流变换变压器在工作时，二次电流I2的大小主要取决于负载阻抗模|Z1|的大小，而一次电流I1的大小则取决于I2的大小。又U1I1U2I2（1-5）3小型单相变压器设计I1U2I2I2U1K（1-6）说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。2.3阻抗变换变压器的二次绕组接有阻抗模|ZL|的负载时，若忽略Z1，Z2和I0，则|ZL|=U2/I2=U1/(K2*I1)U1与I1之比相当于从变压器一次绕组看进去的等效电阻模|Ze|=k2|Zl|可见，当负载直接接电源时，电源的负载阻抗模为|ZL|，经过变压器接电源时，相当于将组抗模增添到|ZL|的k2倍，在电子技术中经常利用变压器的这一阻抗变换作用来实现“组抗般配”2、4电压比N1——一次侧绕组的匝数；N2——二次侧绕组的匝数。当N1＞N2时，Ku＞l，此时U1＞U2．这时的变压器称为降压变压器。当N1＜N2时,Ku＜1，此时U1＜U2，这时的变压器称为升压变压器。3、设计内容计算内容有四部分：额定容量确实定；断念尺寸的选定；绕组的匝数与导线直径；绕组（线圈）摆列及断念尺寸的最后确立。3、1额定容量确实定变压器的容量又称表现功率和视在功率，是指变压器二次侧输出的功率，平常用KVA表示。4小型单相变压器设计3、1、1一次绕组的容量关于小容量变压器来说，我们不能够就以为一次绕组的容量等于二次绕组的总容量，因为考虑到变压器中有耗费，所以一次绕组的容量应该为S2S1=（单位为V·A）（3-2）式中S1——变压器的额定容量；——变压器的效率，约为0.8～0.9，表3-1所给的数据是生产时间的统计数据，可供计算时初步采纳。表3-1小容量变压器计算参照数据断念计算中变压器容量磁通密度效率η（%）电流密度S1V·ABm×104Tj(Amm2)的K0值小于106000～700060～703～2.5210～507000～800070～802.5～22～1.550～1008000～900080～852.5～21.5～1.3100～5009000～85～902.5～1.51.3～1.2511000500～100011000～90～921.5～1.21.25～1.1120003、1、2二次侧总容量小容量单相变压器二次侧为多绕组时，若不计算各个绕组的等效的阻抗及其负载阻抗的幅角的差别，能够为输出总视在功率为二次侧各绕组输出视5小型单相变压器设计在功率之代数和，即S2U2I2U3I3UnIn（3-1）式中S2——二次侧总容量（V·A）U2,U3,,,Un——二次侧各个绕组电压的有效值（V）；I2,I3,,,In——二次侧各个绕组的负载电流有效值（A）。3、1、3确立变压器的额定容量变压器的二次容量为式中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——二次仍各绕组电流有效值．A。变压器在传达功率过程中，自己存在着铁损和铜损，故一次容量比二次容量大。式中η——变压器的效率。η总是小于1，变压器的容量越小，η也越小，v的数值见表1:表1：小容量变压器效率值变压器的额定容量：6小型单相变压器设计3、2断念尺寸的选定3、2、1计算断念截面积A为了减小铁耗费，变压器的断念是用相互绝缘的硅钢片叠成或非晶资料制成。此中套有绕组的部分称为断念柱，连接断念柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不用要的气隙，变压器断念在叠装时相临两层硅钢片的接缝要相互错开。小容量变压器断念形式多采纳壳式，中间心柱上套放绕组，断念的几何尺寸如图（4）所示。图（4）小容量心柱截面积A大小与其视在功率相关，一般用以下经验公式计算（单位为㎝2）。AK0S（3-5）A——断念柱的净面积，单位为cm2K0——截面计算系数，与变压器额定容量Sn相关，按表3-2采纳，当采用优异冷轧硅钢片晌K0可取小些截面积计算系数K0表3-2截面积计算系数K0的预计值7小型单相变压器设计Sn/VA＜1010～5050～100100～500＞500K02～1.751.75～1.51.5～1.351.35～1.251.25～1.0计算心柱截面积A后，即可确放心柱的宽度和厚度，依据图3可知Aabab'Kc（3-6）式中a——心柱的宽度（mm）；b——心柱的净叠厚（mm）；b'——心柱的实质厚度（mm）；Kc——叠片系数，是考虑到断念叠片间的绝缘所占空间引起断念面积的减小所引入的。关于0.5mm厚，两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，Kc=0.93；关于0.35mm厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，Kc=0.91；关于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，Kc=0.95。按A的值，确立a和b的大小，答案是好多的，一般取b=(1.2~2.0)a，,并尽可能采纳通用的硅钢片尺寸。表3-3列出了通用的小型变压器硅钢片尺寸。表3-3小型变压器通用的硅钢片尺寸achAH137.52240341692450401910.530605022113366552512.537.57562.528144284703216489680381957114958小型单相变压器设计4422661321105025751501255828841681406432961921603、3绕组的匝数与导线直径3、3、1计算每个绕组的匝数设Ni表示变压器每感觉1V电动势所需绕的匝数，即关于Bm值，不同样的硅钢片是不同样样的，当变压器容量在100vA以下，平常冷轧硅钢片DW240—35、DW265—35的Bm取1.0—1.2T；当变压器容量为100一1000VA时，Bm可取1.2—1.5T。当变压器容量在100vA以下，热轧硅钢片DR320-35、DR280-35、DR360-50、DR315-50的Bm取0.8—1.0T；当变压器容量为100—1000VA时，Bm取1.0一1.2T。若是不知道硅钢片的牌号，按经验能够将硅钢片扭一扭，如硅钢片薄而脆，则磁性能较好(俗称高硅)，Bm可获得大些；若硅钢片厚而软，则磁性能较差(俗称低硅)，Bm值可获得小些。一般Bm可取在0.7—1.0T之间。设计时二次侧的绕组应增添5％的匝数，以便补偿负载时的电压降。3、3、2计算导线直径d小型变压器的线圈多采纳漆包圆铜线(QZ型或QQ型)绕制。为限制铜耗费及发热，按各个绕组的负载电流，选择导线截面，如选的小，则电流密度大，可节约资料，但铜耗增添，温升增高。小容量变压器是自然冷却的干式变压器，赞同电流密度较低，依据实践经验，经过导线的电流密度J不能够过大，2关于一般的空气自然冷却工作条件，J=2—3A/mm。关于连续工作时可取J=2.5A/mm2导线的截面积：Ac=I/j.9小型单相变压器设计d4I1.13Imm导线的直径：jj=0.715I导线直径可依据工作电流计算，式中：d—原、副边各线圈导线直径，单位：mm；I—原、副边各线圈中的工作电流，单位：A；依据算出的直径查电工手册或表3-4采纳周边的标准线径。当线圈电流大于10A时，可采纳多根导线并联或采纳扁铜线。螺线

表3-4导线资料的采纳2.1导直线径6~5~3~5~1~4~4~~1~~品种0.10.20.30.40.60.70.91.72.02.44139226424高强度聚酯漆0.00.00.00.00.00.00.00.10.10.1包线3456789123硅有机单玻璃—————0.20.20.20.2—丝包线0224硅有机双玻璃——————10小型单相变压器设计丝包线57783、4绕组及断念尺寸的最后确立。绕组的匝数和导线的直径确立后，可作绕组摆列。绕组每层匝数为0.9[h(2~4)]Ncd'（3-11）式中d—绝缘导线外径（mm）；h——断念窗高（mm）；0.9——考虑绕组框架两端厚度的系数；（2～4）——考虑裕度系数。各绕组所需层数为NmNc（3-12）各绕组厚度为timi(dii)（3-13）i=1,2,,,n式中——层间绝缘厚度（mm），导线较细（0.2mm以下），用一层厚度为0.02～0.04mm白玻璃纸，导线较粗（0.2mm以上），用一层厚度为0.05～0.07mm的电缆纸（或牛皮纸），更粗的导线，可用厚度为0.12mm的青壳纸；——绕组间的绝缘厚度（mm），当电压不高出500V时，可用2～3层电缆纸夹1～2层黄蜡布等。11小型单相变压器设计绕组总厚度为t(t0t1t2...tn)(1.1~1.2)（3-14）式中t0——绕组框架的厚度（mm）；1.1～1.2——考虑裕度的系数。计算所得的绕组总厚度t必定略小于断念窗口宽度c，若t>c,可加大铁心叠装厚度，减小绕组匝数或重选硅钢片的尺寸，按上述步骤重复计算和核算，至合合时为止。4、实例计算如上图所示，取U1220VU2300VU350VI20.2AI30.1A计算变压器的主要参数，并选择可行的资料。解：1、计算变压器的额定容量SN1）计算副边的容量：S2=U2I2+U3I3=300*0.2+50*0.1=65(V·A)12小型单相变压器设计计算原边的容量：S1S2/η依据表1：小型单相变压器的效率η的预计值能够取η=0.82所以，S1S2/η=65/0.82=79.3(V·A)）计算变压器的额定容量SN=1/2（S1S2）=0.5*（65+79.3）=72.2(V·A)考虑到存在着必定的耗费，故能够定变压器的额定容量近似取75V·A2、断念尺寸的选定1）计算断念截面积AA＝κ0SN依据表2.截面积计算系数K0的预计值能够取K0=1.40所以，A＝κ0SN=1.4075=12.1（cm2）2）断念中柱宽度a与断念叠厚b的计算依据表3.参数a、b的采纳能够近似取a=28mm所以，b=110F/a=110*12.1/28=47.5mm.此时b/a=47.5/28=1.7知足b=(1.2~2)a的平常要求。3、计算绕组线圈匝数）求出每伏电压应绕的匝数N0N103450000AE4.44fBmABm=3.4（匝/V）式中的Bm=1.1T(断念资料国热轧硅钢片)依据N0和各线圈额定电压求出各线圈的匝数13小型单相变压器设计N1=N0U1=3.4*220=748N2=（1.05~1.10）N0U2=1.10*3.4*300=1122N3=（1.05~1.10）N0U3=1.10*3.4*50=1874、计算导线直径d导线的截面积：Ac=I/j.SI1(1.1~1.2)U1=1.15*79.3/220=0.415(A)Ac1=0.415/2.5=0.17mm2d14I1.13Ijj=0.715I=0.46mm同理：Ac2=0.08mm2d2=0.32mmAc3=0.04mm2d3=0.23mm依据所求解的数据：能够取原边的资料为高强度聚酯包线QZ0.06副边的资料为高强度聚酯包线QZ0.0514小型单相变压器设计五、结论经过上边的设计可知：一般的小容量单相变压器的计算内容有四种部分：容量确实定；断念尺寸确实定；绕组的计算；绕组摆列及断念尺寸的最后确定。变压器的效率80%~90%。对小容量变压器应试虑内部压降，为使在额定负载时二次侧有额定电压应适合的增添二次侧绕组匝数，约增添5%~10%的匝数。经过铜损的测定可知，小型变压器的的质量能够从他的空载耗费和短路耗费判断出来，越小越好，同时工作温度也会低，并有很好的负载，经过空载电流的测定，铁损较大的变压器，发热量大，安培匝数设计若是不合理，空载电流会大增，就会造成温升增大，有损寿命。单相变压器是拥有两个线圈的变压构造：变压器主若是由断念和绕组组成：1断念是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。断念分断念柱和铁轨15小型单相变压器设计两不分，断念柱上装有绕组，铁轨是联系两个贴心柱的部分。2变压器绕组组成设备的内部电路，它与外界的电网直接相接，是变压器中最重要的部件，常把绕组比做变压器的核心。16小型单相变压器设计六、心喜悦会此次课程设计是我第一次做课程设计，经过此次设计，我感觉到这不只是对前面所学知识的一种查验，更是对自己实践着手能力的一种提升。经过课程设计我有了一些自己的理解，在这里我要对整个课程设计的过程做一下简单的总结。选题是毕业设计的初步，更是对自己学习东西查验的一个目击，同学们都会依据自己掌握的比较好的知识段去选择适合的、感兴趣的题目，这关于整个课程设计可否能够顺利进行而且获得好成绩关系极大。这开始的第一步是拥有决定意义的，第一步迈向何方，需要谨慎考虑。不然，即可能走好多弯路、费