单相变压器毕业设计
小型单相变压器的设计和绕制报告

小型单相变压器的设计和绕制班级:姓名:学号:**教师:***日期:6月21日目录一、小型单相变压器简介二、变压器的基本结构及工作原理三、实例计算四、结论五、心得体会一、小型单相变压器简介变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备,它的用途非常广泛变压器是电能输配的主要电器设备。
实际上,它在变压的同时还能改变电流,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铁心和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组构成。
二、变压器的基本结构及工作原理一般的电力变压器是由铁心、绕组及其附件组成的。
铁心构成变压器的磁路部分,绕组构成变压器的电路部分。
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,变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。
变压器是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同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铁心和套在铁心上的两个绕组,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1N,副绕组匝数为2N 。
图(1)变压器结构示意图理想状况如下(不计电阻、铁耗和漏磁),原绕组加电压1u ,产生电流1i ,建立磁通φ,沿铁心闭合,分别在原副绕组中感应电动势21e e 和。
三、实例计算如上图所示,已知:VAS N 100= V U 2201= V U 242= V U 363=V U 1104= 1、计算变压器的额定容量VA S N 100=2、铁芯截面的计算及铁芯片的选择(磁密的选择)①计算铁心截面积A A =κ0N S截面积计算系数K0的估算值可以取K0=1.35因此,A =κ0N S =1.35100=13.5(cm2)② 铁心中柱宽度a 与铁心叠厚b 的计算,根据表3.参数a 、b 的选取可以近似取a=28mm因此,b=110F/a=110*13.5/28=53.03 mm此时b/a=53.03/28=1.89满足b=(1.2~2)a 的通常要求。
毕业设计(550W LLC变压器设计)

毕业设计(LLC变压器部分)一.变压器设计计算1.输入输出参数输入电压:400VDC(PFC输出电压)输出电压:55VDC输出电流:10A开关频率:70KHz2.变压器设计计算1)变压器磁芯选择变压器尺寸选择要满足在工作频率想,温升在允许范围内、输出功率的要求。
选择磁芯使用AP(面积乘积)计算方法,设原边匝数Np,副边Ns,Np匝上以电压V1工作时,根据法拉第定律:V1=Kf*fs*Np*Bw*Ae式中fs---开关工作频率(Hz)Bw---工作磁通密度(T)Ae---磁芯有效面积(m2)Kf---波形系数,有效值与平均值之比,方波时为4 整理得:N P=V1/K f f s B W A e铁芯窗口面积Aw乘上使用系数K0为有效面积,该面积为原边绕组N P占据的窗口面积N P Ap,与副边绕组Ns占据的窗口面积NsAs,之和,即K0A W= N P Ap,+ NsAs,式中K0---窗口使用系数(K0小于1);Ap,---原边绕组每匝所占用面积;Aw---铁芯窗口面积;As,---副边绕组每匝所占用面积。
每匝所占用面积与流过该匝的电流值Ⅰ和电流密度J有关,如下式所示:Ap,=Ⅰ1/JAs,=Ⅰ2/J根据上面整理得:K0 Aw= V1/K f f s B W A e*(Ⅰ1/J)+ V2/K f f s B W A e*(Ⅰ2/J)即 A w A e=(V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1)/ K0 K f f s B W J (表达式1)A w A e 即变压器窗口面积和铁芯截面的乘积。
V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1为原边和副边功率。
上式表明工作磁密Bw、开关工作频率f s、窗口面积使用系数K0、波形系数K f和电流密度J都影响到面积的乘积。
电流密度直接影响到变压器的温升,亦影响到A w A e,可表示为:J=K j(A w A e)X A式中K j---电流密度比例系数;X---常数,由所用磁芯决定。
上面的表达式1又可表示为: A w A e=P T/ K0 K f f s B W K j(A w A e)X整理得:AP=(P T104/ K0 K f f s B W K j)1/1+X式中 AP---为Aw和Ae两面积的乘积(cm4)P T---为V1Ⅰ1+ V2Ⅰ1变压器的视在功率(W);Bw---工作磁通密度(T);fs---开关工作频率(Hz)从上式说明,磁芯的选择就是选择一合适的AP值,使它输送功率P T时,铜损和铁损引起的温升在温升之内。
毕业设计(论文)变压器的应用与维护

黑龙江交通职业技术学院毕业设计(论文)题目:电力机车主变压器的应用与维护专业班级:铁道机车车辆****班姓名:xxx****年** 月** 日中期进展情况检查表目录前言 (4)摘要 (5)1 概述 (6)1.1 主变压器的特点 (6)1.2 主变压器的基本结构 (6)1.3 TBQ8型主变压器的结构特点 (6)1.3.1 器身 (9)1.3.2油箱 (11)1.3.3保护装置 (11)1.3.4冷却系统 (12)1.3.5出线装置 (13)2 主变压器的维护 (14)2.1 电力机车变压器的维护方法 (14)2.2 电力机车变压器检查方法 (15)2.2.1变压器室检查给油顺序 (15)2.2.2变压器室重点检查给油处所 (15)2.2.3主要检查部件的技术要求 (15)3 运行中的常见故障类型 (16)3.1 按故障发生部位分类 (16)3.2 按故障性质分类 (17)参考文献 (18)附录 (19)前言铁路运输是我国经济运行的大动脉,在我国交通体系中占有重要的地位。
随着国民经济的迅速发展,我国铁路加快了以高速、重载、安全为主题的发展步伐。
但行车安全是铁路运输的永恒主题,铁路提速后对机车的安全性提出了更高更严的要求。
机车主变压器是电力机车的心脏部分,它的好坏直接影响到机车的行车安全。
从电力机车主变压器多年来运行的状况来看,主变压器的故障率虽然不高,可是一旦出现故障就会造成很大损失。
主变压器(又称为牵引变压器),是交-直流传动电力机车中的重要电器设备,用来将接触网上取得的单相工频交流25KV高压电降为机车各电路所需的电压,以满足机车各种电机、电器工作的需要。
主变压器的工作原理与普通单相降压电力变压器基本相同,但由于其工作条件特殊,特别是为了满足机车调压、整流电路的特殊要求,故在主变压器的设计及结构型式上均有自身的特点。
我国电力牵引变压器设计及工艺技术起源于20 世纪50 年代从前苏联引进的6Y2 机车牵引变压器技术, 代表产品为SS4 型电力机车用TBQ8 型牵引变压器。
关于小型单相变压器的设计

一、变压器的结构及工作原理1.铁心铁心是变压器中主要的磁路部分。
通常由含硅量较高,厚度为 0.35 或 0.5 mm,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成 ,铁心分为铁心柱和铁轭俩部分;铁心柱套有绕组,铁轭闭合磁路之用 ;铁心结构的基本形式有心式和壳式两种。
2.绕组绕组是变压器的电路部分,它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成3、变压器的工作原理:变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。
小型变压器指的是容量1000VA以下的变压器。
这种变压器在日常生活中应用非常广泛。
其基本工作原理如下:在同一铁芯上分别绕有匝数为 N1和 N2的两个高、低压绕组,其中接电源的、从电网吸收电能的 AX 绕组称为原绕组(一次绕组),接负载的、向外电路输出电能的 ax 绕组称为副绕组(二次绕组)。
当原绕组外加电压 U1时,原边就有电流 I1流过,并在铁芯中产生与 U1 同频率的交变主磁通Φ,主磁通同时链绕原、副绕组,根据电磁感应定律,会在原、副绕组中产生感应电势 E1、 E2,副边在 E2的作用下产生负载电流 I2 ,向负载输出电能。
根据电磁感应定律则有:在一次绕组上外施一变流电压U1便有I0流入,因而在铁心中激励一交流磁通φ,磁通φ同时也与二次绕组匝链。
由于磁通φ的交变作用在二次绕组中便感应出电势ez。
根据电磁感应定律可知,绕组的感应电势正比于安的匝数。
因此只要改变二次绕组的匝数,便能改变电势ez 的数值,如果二项绕组接上用电设备,二次绕组便有电压输出,这就是变压器的工作原理。
假设初次、次级绕组的匝数分别为W1,W2,当变压器的初级接到频率为f,电压为V1的正弦变流电源时,根据电磁感应原理,铁心中的交变磁通φ将分别在一、二次绕组中感应出电势。
一次绕组感应电势为:e1- W1*dφ/dt 式中的dφ/dt为磁通的变化率,负号表示磁通增大时,电势e1的实际方向与电势的正方向相反。
如果不计漏阻抗,根据回路电势平衡规律可得:U1=- E1 其数值V1=E1=4.44fW1φm (1)在二次侧同理可以得出:U2= E2= 4.44fW2φm(2) 由(1),(2)式之比得U1/U2= E1/E2= W1/W2 = K式中K就是变压器的变比,或称匝数比,设计时选择适当的变比就可以实现把一次侧电压变到需要的二次电压。
单相变压器毕业设计

目錄摘要 (2)前言 (2)1.变压器的工作原理及分类 (3)1.1变压器的基本工作原理 (3)1.2变压器的分类 (4)2.变压器的基本结构 (4)2.1铁芯 (4)2.2绕组 (5)2.3其他 (5)3.设计的内容 (5)3.1 额定容量的确定 (5)3.1.1 二次侧总容量 (5)3.1.2一次绕组的容量 (6)3.1.3变压器的额定容量 (6)3.1.4一次电流的确定 (6)3.2铁芯尺寸的选定 (7)3.2.1计算铁芯截面积A (7)3.3 绕组的匝数与导线直径 (9)3.3.1绕组的匝数计算 (9)3.3.2导线直径的计算 (9)3.4 绕组(线圈)排列及铁心尺寸的最后确定 (11)4.结论 (12)参考文献 (13)單相變壓器的設計摘要:本次設計的課題是單相變壓器,基本要求是輸入電壓範圍在24V到60V,功率為100W 的單相升壓變壓器。
首先要瞭解變壓器的工作原理、結構和分類,其次是變壓器的設計步驟包括額定容量的確定;鐵芯尺寸的選定;繞組的匝數與導線直徑;繞組(線圈)排列及鐵芯尺寸的確定。
關鍵字:變壓器基本原理設計步驟前言隨著科學技術進步,電工電子新技術的不斷發展,新型電氣設備不斷湧現,人們使用電的頻率越來越高,人與電的關係也日益緊密,對於電性能和電氣產品的瞭解,已成為人們必需的生活常識。
變壓器是一種靜止的電氣設備,它是利用電磁感應原理把一種電壓的交流電能轉變成同頻率的另一種電壓的交流電能,以滿足不同負載的需要。
在電力系統中,變壓器是一個重要的電氣設備,它對電能的經濟傳輸,靈活分配和安全使用具有重要的作用,此外,也使人們能夠方便地解決輸電和用電這一矛盾。
輸電線路將幾萬伏或幾十萬伏高電壓的電能輸送到負荷區後,由於用電設備絕緣及安全的限制,必需經過降壓變壓器將高電壓降低到適合於用電設備使用的低電壓。
當輸送一定功率的電能時,電壓越低,則電流越大,電能有可能大部分消耗在輸電線路的電阻上。
為此需採用高壓輸電,即用升壓變壓器把電壓升高輸電電壓,這樣能經濟的傳輸電能。
小型单相变压器的设计

※§ 小型单相变压器的设计
一、小型单相变压器的设计 1.变压器的视在功率和一次输入电流 式中,η 为变压器的效率。小型变压器的效率可按表选取。
式中,U1 为一次侧电压,即电源电压(V)。(1.1~1.2)为考虑到
变压器空载励磁电流大小的经验系数。
特殊用途的变压器
2.变压器的结构形式 小型变压器的铁心结构多采用壳式。 小型变压器常用的标准铁心硅钢片有两种:一种是GEI
小型变压器的绕线方法
特殊用途的变压器
(4)线尾的固定
垫上对折的棉线 将线尾插入对折棉线的折缝
抽紧绝缘带
线尾绕在引脚上
特殊用途的变压器
(5)引出线的处理 引出线可利用原线绞合后,再将表面的绝缘漆刮掉,最后将引出线 焊在引角上。 (6)外层绝缘 线包绕制好后,外层绝缘用青壳纸缠绕2~3层,写上要求的 电压值,用胶水粘牢。
2.绕线 (1)裁剪好各种绝缘纸 (2)起绕
特殊用途的变压器
(3)绕线方法 导线要求绕得紧密、整齐,不允许有叠线现象。绕线的要 领是:绕线时将导线稍微拉向绕线前进的相反方向约5°,如 图所示。拉线的手顺绕线前进方向而移动,拉力大小应根据导 线粗细而掌握,导线就容易排列整齐,每绕完一层要垫层间绝 缘。
变压器的心子
硅钢片的尺寸
特殊用途的变压器
(4)选用骨架 绕线芯子及骨架除起支撑绕组的作用外,还对铁心起到绝缘 作用。它应具有一定的机械强度和绝缘强度。 变压器采用有框骨架,框架可用钢纸板或玻璃纤维板等材料 制成。板材不宜过厚,过厚会减小铁心窗口的有效绕线面积。
有骨框架
夹板有骨框架的 结构
特殊用途的变压器
型,窗口较小;一种是KEI型,窗口较大。用前者制作变压 器时,用铜少、用铁多,价廉,但体积大;用后者则正好相 反。
周俭节变压器“毕业设计”-论文正文、结论、致谢、参考文献-3

1 引言(或绪论)随着国民经济的增长,社会生产力水平的提高,电力事业迅速发展,装机容量和电网规模在日益增大。
一个大型的电网往往由大量的电气设备组成,不同的设备之间互相关联,紧密耦合。
一方面提高了系统的自动化水平,为生产带来了可观的经济效益。
另一方面,由于影响系统运行的因数剧增,使其产生故障或失效的潜在可能性越来越大。
一个设备的故障常常会引起整个电网的链式反应,导致整个电网不能正常运行乃至瘫痪。
各行业对电力的需求日益增加,而且对供电稳定性和可靠性的要求也越来越高,这些无不在提醒人们对电力系统中设备的运行可靠性的要求不断提高。
电力变压器是电力系统的重要输变电设备,其运行状况直接关系到发电、供电系统的安全性和供电可靠性。
根据统计资料分析,电力变压器的内部故障主要有过热性故障、短路故障、放电性故障及绝缘受潮等多种类型。
对359台故障变压器的统计表明:过热性故障占63%;高能量放电故障占18.1%;过热兼高能量放电故障占10%。
而在过热性故障中,分接开关接触不良占50%;铁心多点接地和局部短路或漏磁环流约占33%;导线过热和接头不良或紧固件松动引起过热约占14.4%;其他故障占2.1%。
可见,如何监视变压器的内部过热故障是变压器绝缘监督的重点,变压器绝缘油测试是发现该类故障十分有效的一种测试手段,配合其他测试方法,往往能准确判断出故障点位置,避免事故发生。
本文主要通过一次最近发生变压的器事故来对变压器匝间短路故障进行分析和处理,最后指出维护变压器正常运行的措施。
2 概述变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。
2.1 变压器的基本工作原理和结构2.1.1 基本工作原理和分类1.基本工作原理变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。
两绕组只有磁耦合没电联系。
在一次绕组中加上交变电压,产生交链一、二次绕组的交变磁通,在两绕组中分别感应电动势。
4000kVA电力变压器的设计毕业设计

***大学本科毕业设计(论文)4000kV A电力变压器的设计学生姓名: XXX XXX学生学号:院(系):电气信息工程学院年级专业:指导教师:讲师二〇一〇年六月***大学本科毕业设计(论文)摘要摘要电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。
变压器不仅能升高电压把电能送到用电地区,还能把电压降低为各级使用电压,以满足各级用电的需求。
变压器的设计工作,关键在于材料的选取和变压器结构的优化。
为满足完成低损耗的变压器任务,本设计选取磁通密度高、铁损低、磁化容量小的冷匝硅钢片作为铁心,减少了变压器的铁心重量和空载损耗;选取电阻小,单位电流密度大的铜导线作为线圈,降低了线圈的负载损耗;在结构上合理安排线圈的排列,尽量使高低压线圈间的距离沿圆周方向一致;为使导线不出现太大的涡流损耗,导线的绕线方式采用多根并绕。
通过以上的调整,就可以得到一台空载损耗低、负载损耗低、满足空载电流百分数和阻抗电压百分数条件的变压器。
关键词电力变压器,线圈,铁心,温升,损耗***大学本科设计(论文)ABSTRACTABSTRACTPower'S transformer substation is the main power plant and equipment. Not only can increase the voltage transformer, electric power, but also to the area can use voltage levels reduced voltage for, in order to meet the needs of various electricity.Transformer design work, the key lies in the material selection and transformer structure optimization. To meet the completion of tasks, low loss, and the design of transformer selecting magnetic flux density high, low loss, iron capacity of cold coils magnetic core manufacturing as core transformer, reduce weight and no-load loss, Selecting resistance, the current density of the big unit of copper wires and reduce the coil winding as the load loss, In the structure of reasonable arrangement of coil, try to make the distance between the winding high along the circumference direction, For wire does not appear too big, the winding wires vortex around the root and more. Through the above, can get a load of no-load loss, low loss and satisfy idle current and impedance voltage percentage of transformer percentage conditions.Key words:Power'S transformer,coil ,core,temperature,loss录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1研究意义 (1)1.1.2变压器的国内外发展历史 (1)1.1.3变压器发展趋势 (1)2 变压器设计的任务和要求 (3)2.1设计计算的要求 (3)2.2设计计算的基本步骤 (3)2.3变压器设计前的准备 (4)2.3.1主要材料 (4)2.3.2变压器主要结构的确定 (4)3 电磁设计 (5)3.1额定电压和额定电流的计算 (5)3.2铁心直径的选择 (6)3.2.1影响铁芯直径选择主要因素 (6)3.2.2铁芯直径计算 (7)3.2.3铁心截面的设计 (7)3.3线圈匝数的计算 (9)3.3.1每匝电压的确定 (9)3.3.2初选每匝电压 (10)3.3.3低压线圈匝数的确定 (10)3.3.4高压线圈各分接匝数的确定 (10)3.3.5电压比校核对 (11)3.4线圈型式的选择及线圈排列 (11)3.4.1线圈高度的估计 (12)3.4.2线圈撑条数的确定 (12)3.5导线的选择 (13)3.5.1导线的尺寸的选择 (13)3.5.2段间油道 (13)3.5.3线圈高度的计算 (14)3.6线圈辐向尺寸的计算 (15)3.7绝缘半径 (15)3.8阻抗电压计算 (17)3.9线圈数据计算 (18)3.9.1高压线圈数据计算 (18)3.9.2低压线圈数据计算 (19)3.10铁心计算 (19)录3.11空载损耗Po的计算 (21)3.12空载电流的计算 (21)3.13涡流百分数的计算 (22)3.14线圈对油温升的计算 (22)3.15油箱尺寸的估计 (24)3.16杂散损耗计算 (24)3.17总损耗计算 (25)3.18箱壁散热面计算 (26)3.19散热器的选择 (26)3.20油的温升 (27)3.20.1油平均温升的计算 (27)3.20.3线圈平均温升的计算 (27)3.21安匝分布 (28)3.22各区域安匝占总安匝百分数 (29)3.23机械力计算 (30)3.24变压器重量计算 (33)结论 (37)参考文献 (38)附录A:变压器结构安装 (39)附录B:变压器主要产品部件使用说明书 (40)致谢 (45)1 绪论1.1课题背景1.1.1研究意义现代化的工业企业,广泛地采用了电力作为能源,电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。
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单相变压器毕业设计 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】目录单相变压器的设计摘要:本次设计的课题是单相变压器,基本要求是输入电压范围在24V到60V,功率为100W的单相升压变压器。
首先要了解变压器的工作原理、结构和分类,其次是变压器的设计步骤包括额定容量的确定;铁芯尺寸的选定;绕组的匝数与导线直径;绕组(线圈)排列及铁芯尺寸的确定。
关键词:变压器基本原理设计步骤前言随着科学技术进步,电工电子新技术的不断发展,新型电气设备不断涌现,人们使用电的频率越来越高,人与电的关系也日益紧密,对于电性能和电气产品的了解,已成为人们必需的生活常识。
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,以满足不同负载的需要。
在电力系统中,变压器是一个重要的电气设备,它对电能的经济传输,灵活分配和安全使用具有重要的作用,此外,也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。
输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后,由于用电设备绝缘及安全的限制,必需经过降压变压器将高电压降低到适合于用电设备使用的低电压。
当输送一定功率的电能时,电压越低,则电流越大,电能有可能大部分消耗在输电线路的电阻上。
为此需采用高压输电,即用升压变压器把电压升高输电电压,这样能经济的传输电能。
它的种类很多,容量小的只有几伏安,大的可达到数十万千伏安;电压低的只有几伏,高的可达几十万伏。
如果按变压器的用途来分类,几种应用最广泛的变压器为:电力变压器、仪用互感器和其他特殊用途的变压器;如果按相数可以分为单相和三相变压器。
不管如何进行分类,其工作原理及性能都是一样的。
变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备,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。
实际上,它在变压的同时还能改变电流,还可改变阻抗和相数。
小型变压器指的是容量以下的变压器。
最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁芯(构成磁路)和绕在铁芯上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组(构成电路)构成。
这类变压器在生活中的应用非常广泛。
1.变压器的工作原理及分类变压器的基本工作原理变压器是利用电磁感应原理工作的,如图1-1所示图1-1变压器工作原理示意图在一个闭合的铁芯上,套有两个绕组。
这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘,两绕组间只有磁的耦合而没有电的联系。
其中,接于电源测的绕组称为原绕组或一次绕组,一次绕组各量用下标“1”表示;用于接负载的绕组称为副绕组或二次绕组,二次绕组各量用下标“2”表示。
若将绕组1接到交流电源上,绕组中便有交流电流1i流过,在铁芯中产生交变磁通 ,与外加电压1u相同频率,且与原、副绕组同时交链,分别在两个绕组中感应出同频率的电动势1e和2e。
由式可知,原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数,而绕组的感应电动势又近似于各自的电压,因此,只要改变一次或二次绕组的匝数比,就能达到改变电压的目的,这就是变压器的工作原理。
变压器的分类为适应不同的使用目的和工作条件,变压器中类很多,因此变压器的分类的方法有多种,通常可按用途、绕组数目、相数、铁芯结构、调压方式和冷却方式等划分类别。
按用途分:有电力变压器(升压变压器、降压变压器、配电变压器、联络变压器等)和特种变压器(如实验变压器、仪用变压器、电炉变压器和整流变压器等)。
按绕组数目分:有单绕组(自耦)变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。
按相数分:有单项变压器、三项变压器和多项变压器。
按铁芯结构分:有心式变压器和壳式变压器。
按调压方式分:有无励磁调压变压器和有载调压变压器。
按冷却介质和冷却方式分:有干式变压器、油浸变压器和充气式冷却变压器。
2.变压器的基本结构变压器的基本结构部件有铁芯、绕组、油箱、冷却装置、绝缘套管和保护装置等。
铁芯铁芯是变压器的主磁路,又是它的支撑骨架。
为了减少铁损耗,变压器的铁芯是用彼此绝缘的硅钢片叠成或用非晶材料制成。
其中套有绕组的部分称为铁芯柱,连接铁芯柱的部分称为铁轭,为了减少磁路中不必要的气隙,变压器铁芯在叠装时相邻两层硅钢片要相互错开。
铁芯是变压器磁路部分。
为减少铁芯内磁滞损耗涡流损耗,通常铁芯用含硅量较高的、厚度为或0.5mm、表面涂有绝漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。
铁芯结构有两种基本形式:心式和壳式。
绕组变压器的绕组用绝缘圆导线绕成,是构成变压器电路的主要部分。
原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。
高压绕组电压高,绝缘要求高,如果高压绕组在内,离变压器铁芯近,则应加强绝缘,提高了变压器的成本造价。
因此,为了绝缘方便,低压绕组紧靠着铁芯,高压绕组则套装在低压绕组的外面。
两个绕组之间留有油道,既可以起绝缘作用,又可以使油把热量带走。
在单相变压器中,高、低压绕组均分为两部分,分别缠绕在两个铁芯柱上,两部分既可以串联又可以并联。
其他除了铁芯和绕组之外,因容量和冷却方式的不同,还需要增加一些其他部件,例如外壳、油箱、绝缘套管等。
3.设计的内容计算内容有四部分:额定容量的确定;铁芯尺寸的选定;绕组的匝数与导线直径;绕组(线圈)排列及铁芯尺寸的最后确定。
额定容量的确定变压器的容量又称表现功率或视在功率,是指变压器二次侧输出的功率,通常用VA表示。
3.1.1 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,可认为输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率之代数和,即:3.1.2一次绕组的容量对于小容量变压器来说,我们不能就认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损耗,所以一次绕组的容量应该为式中S--变压器的额定容量;η--变压器的效率,取,表3-1 所给的数据是生产1时间的统计数据,可供计算时初步选用。
表3-1 小容量变压器计算参考数据3.1.3变压器的额定容量由于本次设计是功率为100W的单项变压器,所以不考虑在三相变压器中的情况,只考虑单相变压器的情况。
小容量单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值,考虑到存在一定的损耗,可视变压器的额定容量近似取115VA3.1.4一次电流的确定式中是励磁电流的经验系数铁芯尺寸的选定3.2.1计算铁芯截面积A为了减小铁损耗,变压器的铁芯是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶材料制成。
其中套有绕组的部分称为铁芯柱,连接铁芯柱的部分称为铁轭,为了减少磁路中不必要的气隙,变压器铁芯在叠装时相临两层硅钢片的接缝要相互错开。
图3-1铁芯的几何尺寸小容量变压器铁芯形式多采用壳式,中间芯柱上套放绕组,铁芯的几何尺寸如图3-1所示。
小容量芯柱截面积A大小与其视在功率有关,一般用下列经验公式计算(单位为2cm)。
A ——铁芯柱的净面积,单位为2cm ;0K ——截面计算系数,与变压器额定容量n S 有关,按表3-2选取,当采用优质冷轧硅钢片时0K 可取小些截面积计算系数0K表3-2 截面积计算系数0K 的估算值计算芯柱截面积A 后,就可确定芯柱的宽度和厚度 式中 a ——芯柱的宽度(cm ); b ——芯柱的净叠厚(cm );按A 的值,确定a 和b 的大小,一般取a b )0.2~2.1( ,并尽可能选用通用的硅钢片尺寸。
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所以根据表3-3可知,a 可以近取28mm 绕组的匝数与导线直径 3.3.1绕组的匝数计算从变压器的电势公式m fNB E 44.4=A,若频率f=50Hz,可得出每伏所需的匝数 式中0N ——对应于每伏电压的匝数,单位:匝/V m B ——铁芯柱内工作磁密最大值,单位:T A ——铁芯柱截面积,单位:2cm采用冷轧硅钢片时,可取m B =~ 根据N 和各线圈额定电压求出各线圈的匝数 式中1N 、2N 为各线圈的匝数。
为补偿负载时漏阻抗压降,本次设计副边各线圈的匝数均增加了10%。
3.3.2导线直径的计算小型变压器的线圈多采用漆包圆铜线(QZ 型或QQ 型)绕制。
为限制铜损耗及发热,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,可节省材料,但铜耗增加,温升增高。
小容量变压器是自然冷却的干式变压器,容许电流密度较低,根据实践经验,通过导线的电流密度J 不能过大,对于一般的 气自然冷却工作条件,J=2—3A/2mm 。
对于连续工作时可取J=A 2mm 导线的截面积:()2176.15.241.4mm J I A C === 导线的直径:()mm JId 5.141.4715.041=⨯==π副边电流:()A ===29.034010022U S I导线截面:()222116.05.229.0mm J I A c ===导线直径:()mm d 385.029.0715.02== 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 ;根据计算出导线的直径查表3-4,可选原边材料厚度为0.11mm 的高强度聚酯漆包线,副边材料厚度为0.06mm 的高强度聚酯漆包线。
因为高强度聚酯漆包线导电性能好,绝缘漆有足够的耐热性能,并且有一定的耐腐蚀能力,所以选用高强度聚酯漆包线。
根据算出的导线直径查表3-4选取相近的标准线径。
当线圈电流大于10A 时,可采用多根导线并联或选用扁铜线。
表3-4导线材料的选取绕组(线圈)排列及铁心尺寸的最后确定:绕组的匝数和导线的直径经计算并确定后,就可以做绕组排列了。
绕组每层所需的匝数为:()/29.0d h N C -=式中 d '—绝缘导线外径(mm ); h ——铁芯窗高(mm );——考虑绕组框架两端厚度的系数;(2~4)——考虑裕度系数绝缘外径是裸导线的直径加上所选导线材料的厚度 根据表4-3可知h=42,所以:原边绕组每层的匝数:()2311.05.12429.01=+-⨯=C N 副边绕组每层的匝数:()8106.0385.02429.02=+-⨯=C N 各绕组所需层数为:CN N m = 原边层数:423891==m 副边层数:12819732==m 原边绕组的厚度为:()()64.7105.061.141/111=++⨯=++=γδd m t副边绕组的厚度为:()()94.6105.0445.0122?112=++⨯=++=γδd m tσ——层间绝缘厚度(mm ),导线较粗(0.2mm 以上),用一层厚度为~0.07mm 的电缆纸(或牛皮纸),γ——绕组间的绝缘厚度(mm ),当电压不超过500V 时,可用2~3层电缆纸夹1~2层黄蜡布等。
绕组总的厚度为:()()161.194.664.71.121=⨯+=⨯+=t t t 式中为裕度系数绕组的厚度约等于窗宽16毫米,此方案可行,绕组必须紧密缠绕。