电气工程--小型单相变压器设计原理bveh.docx

《电气工程--小型单相变压器设计原理bveh.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气工程--小型单相变压器设计原理bveh.docx（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、东北石油油大学课程报告告课 程 电气工程CAD 题 目 小型单相变压器设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 学生姓名 学生学号 20111年7月15日目录1、小型型单相变变压器12、变压压器的工工作原理理12.1 电压变变换12.2 电流变变换23、变压压器的基基本结构构24、设计计内容34.1 额定容容量的确确定34.2 铁心尺尺寸的选选定44.3 绕组的的匝数与与导线直直径64.4 绕组（线线圈）排排列及铁铁心尺寸寸的最后后确定75、实例例计算86、结论论107、心得得体会10参考文献献12附录1131、小型型单相变变压器变压器是是通过电电磁耦合合关系传传递电能能的设备备，用

2、途途可综述述为：经经济的输输送电能能、合理理的分配配电能、安安全的使使用电能能。实际际上，它它在变压压的同时时还能改改变电流流，还可可改变阻阻抗和相相数11。小型变压压器指的的是容量量10000V.A以下的的变压器器。最简简单的小小型单相相变压器器由一个个闭合的的铁心(构成磁磁路)和绕在在铁心上上的两个个匝数不不同、彼彼此绝缘缘的绕组组(构成电电路)构成。这这类变压压器在生生活中的的应用非非常广泛泛。2、变压压器的工工作原理理变压器的的功能主主要有：电压变变换；阻阻抗变换换；隔离离；稳压压（磁饱饱和变压压器）等等，变压压器常用用的铁心心形状一一般有E型和C型铁心心。变压器（traansffor

3、mmer）是利利用电磁磁感应原原理将某某一电压压的交流流换成频频率相同同的另一一电压的的交流电电的能量量的变换换装备2-44。文献55所述，变变压器的的主要部部件是一一个铁心心和套在在铁心上上的两个个绕组。一一个绕组组接电源源，称为为原绕组组（一次次绕组、初初级），另另一个接接负载，称称为副绕绕组（二二次绕组组、次级级）。原原绕组各各量用下下标1表示，副副绕组各各量用下下标2表示。原原绕组匝匝数为，副副绕组匝匝数为。理想状况况如下（不不计电阻阻、铁耗耗和漏磁磁），原原绕组加加电压，产产生电流流，建立立磁通，沿沿铁心闭闭合，分分别在原原副绕组组中感应应电动势势。2.1电电压变换换当一次绕绕组两端

4、端加上交交流电压压时，绕绕组中通通过交流流电流，在在铁心中中将产生生既与一一次绕组组交链，又又与二次绕绕组交链链的主磁磁通。（1）（2）（3）（4）说明只要要改变原原、副绕绕组的匝匝数比，就能按按要求改改变电压压。2.2电电流变换换变压器在在工作时时，二次电电流的大小主要要取决于于负载阻阻抗模|的大小小，而一一次电流流的大小小则取决决于的大大小。（5）（6）说明变压压器在改改变电压压的同时时，亦能改改变电流流。小型变压压器的原原理：小小型单相相变压器器一般是是指工频频小容量量单相变变压器。3、变压压器的基基本结构构变压器基基本结构构如图1所示。图1变压压器绕组组结构1、铁心心：铁心心是变压压器

5、磁路路部分。为为减少铁铁心内磁磁滞损耗耗涡流损损耗，通通常铁心心用含硅硅量较高高的、厚厚度为0.335或0.55mm、表表面涂有绝绝漆的热热轧或冷冷轧硅钢钢片叠装装而成。铁心分为为铁柱和和铁轭两两部分，铁铁柱上套套装有绕绕组线圈圈，铁轭轭则是作作为闭合合磁路之之用，铁铁柱和铁铁轭同时时作为变变压器的的机械构构件。铁心结构构有两种种基本形形式：心心式和壳壳式。2、绕组组：绕组组是变压压器的电电路部分分。一般般采用绝绝缘纸包包的铝线线或铜线线绕成。为为了节省省铜材，我我国变压压器线圈圈大部分分是采用用铝线。3、其它它结构部部件：储储油柜、气体继继电器、油箱。图2单相相心式变变压器1铁柱柱；2铁轭；

6、3高压线线圈；4低压线线圈4、设计计内容计算内容容有四部部分：额额定容量量的确定定；铁心心尺寸的的选定；绕组的的匝数与与导线直直径；绕绕组（线线圈）排排列及铁铁心尺寸寸的最后后确定。4.1 额定容容量的确确定变压器的的容量又又称表现现功率和视视在功率率，是指指变压器器二次侧侧输出的的功率，通通常用KVA表示。（1）二二次侧总总容量小容量单单相变压压器二次次侧为多多绕组时时，若不不计算各各个绕组组的等效效的阻抗抗及其负负载阻抗抗的幅角角的差别别，可认认为输出出总视在在功率为为二次侧侧各绕组组输出视视在功率率之代数数和，即即（7）式中，二次次侧总容容量（VA），二次次侧各个个绕组电电压的有有效值（

7、V）；，二次次侧各个个绕组的的负载电电流有效效值（A）。(2)一一次绕组组的容量量对于小容容量变压压器来说说，我们们不能就就认为一一次绕组组的容量量等于二二次绕组组的总容容量，因因为考虑虑到变压压器中有有损耗，所所以一次次绕组的的容量应应该为（单位为为VA）（8）式中变压器器的额定定容量；变压压器的效效率，约约为0.80.9，表1所给的的数据是是生产时时间的统统计数据据，可供供计算时时初步选选用。表1小容容量变压压器计算算参考数数据变压器容容量VA磁通密度度10T效率（%）电流密度度铁心计算算中的值小于10060000700006077032.52105507000080000708802.5

8、221.55011008000090000808852.521.51.33100500090000110000859902.51.551.31.22550010000110000120000909921.51.221.2551.11(3)变变压器的的额定容容量由于本次次设计为为小型单单相变压压器，所所以不考考虑在三三相变压压器中的的情况，只只考虑在在小型单单相变压压器的情情况。小型单相相变压器器的额定定容量取取一、二二绕组容容量的平平均值，S=*（S+S）（单单位为VA）（9）(4)一一次电流流的确定定（10）（10）式中(1.11.22)考虑虑励磁电电流的经经验系数数，对容容量很小小的变压压

9、器应取取大的系系数。4.2铁铁心尺寸寸的选定定(1)计计算铁心心截面积A为了减小小铁损耗耗，变压压器的铁铁心是用用彼此绝绝缘的硅硅钢片叠叠成或非非晶材料料制成。其其中套有有绕组的的部分称称为铁心心柱，连连接铁心心柱的部部分称为为铁轭，为为了减少少磁路中中不必要要的气隙隙，变压压器铁心心在叠装装时相临临两层硅硅钢片的的接缝要要相互错错开。小容量变变压器铁铁心形式式多采用用壳式，中中间心柱柱上套放放绕组，铁铁心的几几何尺寸寸如图4所示。图3变压压器铁心心小容量心心柱截面面积A大小与与其视在在功率有有关，一一般用下下列经验验公式计计算（单单位为）。（11）A铁铁心柱的的净面积积，单位位为cm2截面面

10、计算系系数，与与变压器器额定容容量有关关，按表表3-2选取，当当采用优优质冷轧轧硅钢片片时可取取小些截截面积计计算系数数表2 截截面积计计算系数数的估算算值/VA10105505011001005000500021.751.7551.551.51.3351.3551.2251.2551.00计算心柱柱截面积积A后，就就可确定定心柱的的宽度和和厚度，根根据图3可知（12）式中 a心柱的的宽度（mm）；b心心柱的净净叠厚（mm）；心柱柱的实际际厚度（mm）；叠片片系数，是是考虑到到铁心叠叠片间的的绝缘所所占空间间引起铁铁心面积积的减小小所引入入的。对对于0.55mm厚，两两面涂漆漆绝缘的的热轧硅硅

11、钢片，=0.93；对于0.35mm厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，=0.91；对于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，=0.95。按A的值值，确定定a和b的大小小，答案案是很多多的，一一般取b=(1.222.00)a，并尽可可能选用用通用的的硅钢片片尺寸。表3列出了通用的小型变压器硅钢片尺寸。表3小型型变压器器通用的的硅钢片片尺寸achH1316192225283238445058647.5910.551112.55141619222528322224303337.5542485766758496405060667584961141321501681923440505562.557080951101

12、251401604.3绕绕组的匝匝数与导导线直径径(1)计计算每伏伏电压应应绕的匝匝数从变压器器的电势势公式E=44.444fNBBmA，若频率f=550Hzz，可得出出每伏所所需的匝匝数（13）式中对应于于每伏电电压的匝匝数，单单位：匝匝/VBm铁心柱柱内工作作磁密最最大值，单位：TA铁铁心柱截截面积，单位：cm2当铁心材材料国热热轧硅钢钢片时，取Bm=1.01.2T；采用冷轧硅钢片时，可取Bm=1.21.5T。然后根据据N和各线线圈额定定电压求求出各线线圈的匝匝数（14）（15）（16）式中N11、N2Nn各线线圈的匝匝数。为补偿负负载时漏漏阻抗压压降，副副边各线线圈的匝匝数均增增加了5%

13、10%。（2）计计算导线线直径d小型变压压器的线线圈多采采用漆包包圆铜线线(QZ型或QQ型)绕制。为为限制铜铜损耗及及发热，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，对于一般的空气自然冷却工作条件，J=23A/mm2。对于连续续工作时时可取J=22.5AA/mmm2导线的截截面积：Ac=II/j。导线的直直径：=0.7715导线直径径可根据据工作电电流计算算，式中：dd原、副边各各线圈导导线直径径，单位位：mmm；I原原、副边各各线圈中中的工作作

14、电流，单位：A；根据算出出的直径径查电工工手册或或表4选取相相近的标标准线径径。当线线圈电流流大于10A时，可可采用多多根导线线并联或或选用扁扁铜线。表4导线线材料的的选取螺线直径导线品种螺线直径导线品种螺线直径径导线品种种0.0660.1440.1550.2110.2330.3330.3550.4990.5110.6220.6440.7220.7440.9661.01.7441.8112.0222.12.444高强度聚聚酯漆包包线0.0330.0440.0550.0660.0770.0880.0990.1110.1220.133硅有机单单玻璃丝丝包线0.2000.2220.2220.244硅

15、有机双双玻璃丝丝包线0.2550.2770.2770.2884.4 绕组（线线圈）排排列及铁铁心尺寸寸的最后后确定绕组的匝匝数和导导线的直直径确定定后，可可作绕组组排列。绕绕组每层层匝数为为（17）式中绝缘导导线外径径（mm）；h铁铁心窗高高（mmm）；0.9考虑虑绕组框框架两端端厚度的的系数；（244）考虑裕裕度系数数。各绕组所所需层数数为（18）各绕组厚厚度为（19）i=1，2，n式中层间间绝缘厚厚度（mm），导导线较细细（0.22mm以下），用用一层厚厚度为00.0220.004mmm白玻璃璃纸，导导线较粗粗（0.22mm以上），用用一层厚厚度为0.0050.007mmm的电缆缆纸（或或

16、牛皮纸纸），更更粗的导导线，可可用厚度度为0.112mmm的青壳壳纸；绕组组间的绝绝缘厚度度（mm），当当电压不不超过5000V时，可可用23层电缆缆纸夹12层黄蜡蜡布等。绕组总厚厚度为（20）式中绕组框框架的厚厚度（mm）；1.11.22考虑虑裕度的的系数。计算所得得的绕组组总厚度度t必须略略小于铁铁心窗口口宽度c，若tcc，可加大大铁心叠叠装厚度度，减小小绕组匝匝数或重重选硅钢钢片的尺尺寸，按按上述步步骤重复复计算和和核算，至至合适时时为止。5、实例例计算图4三绕绕组变压压器如图4所所示，取取计算变压压器的主主要参数数，并选选择可行行的材料料。解：1、计计算变压压器的额额定容量量SN1）计

17、算算副边的的容量：S2=U2I2+U3I3=3000*00.2+50*0.11=655(VA)2)计算算原边的的容量：/根据表11：小型型单相变变压器的的效率的估算算值可以以取=0.82因此，/=655/0.82=79.3(VVA)3）计算算变压器器的额定定容量=1/22（）=0.5*（65+79.3）=722.2(VAA)考虑到存存在着一一定的损损耗，故故可以定定变压器器的额定定容量近近似取75VA2、铁心心尺寸的的选定1）计算算铁心截截面积AAAk00根据表22.截面积计计算系数数K0的估算算值可以以取K00=1.40因此，AAk0=11.400=122.1（cm22）2）铁心心中柱宽宽度

18、a与铁心叠叠厚b的计算算根据表33.参数a、b的选取取可以近近似取a=228mmm因此，bb=1110F/a=1110*12.1/228=447.55mm.此时b/a=447.55/288=1.7满足b=(1.22)aa的通常常要求。3、计算算绕组线圈圈匝数1）求出出每伏电电压应绕绕的匝数数=3.44（匝/V）式中的=1.11T(铁铁心材料料国热轧轧硅钢片片)2)根据据和各线线圈额定定电压求求出各线线圈的匝匝数=U1=3.44*2220=7748=（1.051.110） U2=1.10*3.44*3000=111222 =（1.051.110）U3=1.10*3.44*500=18874、计算

19、算导线直直径d导线的截截面积：Ac=I/j=1.115*779.33/2220=00.4115(AA)Ac1=0.4415/2.55=0.17mmm2=0.7715=0.446mmm同理：AAc2=0.008mmm2=0.32mmmAc3=0.004mmm2=0.23mmm根据所求求解的数数据：可可以取原原边的材材料为高高强度聚聚酯包线线QZ00.066副边的的材料为为高强度度聚酯包包线QZ00.0556、结论论在本次的的课程设设计也是是以电电机与拖拖动我我们的教教材为主主线，我我们基本本能按照照设计任任务书、指指导书、技技术条件件的要求求进行。通过上面面的设计计可知：一般的的小容量量单相变变

20、压器的的计算内内容有四四种部分分：容量量的确定定；铁心心尺寸的的确定；绕组的的计算；绕组排排列及铁铁心尺寸寸的最后后确定。变变压器的的效率80%90%。对小小容量变变压器应应考虑内内部压降降，为使使在额定定负载时时二次侧侧有额定定电压应应适当的的增加二二次侧绕绕组匝数数，约增增加5%10%的匝数数。通过铜损损的测定定可知，小小型变压压器的的的质量可可以从他他的空载载损耗和和短路损损耗判断断出来，越越小越好好，同时时工作温温度也会会低，并并有很好好的负载载，通过过空载电电流的测测定，铁铁损较大大的变压压器，发发热量大大，安培培匝数设设计要是是不合理理，空载载电流会会大增，就就会造成成温升增增大，

21、有有损寿命命。单相变压压器是具具有两个个线圈的的变压结结构：变变压器主主要是由由铁心和和绕组组组成：1、铁心心是变压压器的主主磁路，又又作为绕绕组的支支撑骨架架。铁心心分铁心心柱和铁铁轨两不不分，铁铁心柱上上装有绕绕组，铁铁轨是联联系两个个贴心柱柱的部分分。2、变压压器绕组组构成设设备的内内部电路路，它与与外界的的电网直直接相接接，是变变压器中中最重要要的部件件，常把把绕组比比做变压压器的核核心。7、心得得体会一周的时时间很快快就要过过去了，本本次的课课程设计计我是以以电机机与拖动动教材材为主要要参考主主线，我我基本能能按照设设计要求求进行，参参考了大大量的复复习资料料，用大大量的时时间图书书

22、馆中查查阅资料料。在设计过过程中我我认真理理解并掌掌握了每每一个相相关知识识点，就就是在掌掌握这些些知识点点的前提提下，我我才能有有这个规规范的设设计。在在此次的的设计中中，我感感受了同同学们认认真完成成课程设设计的态态度和热热情。设设计中，同同学们积积极交流流，找出出设计中中的不足足，完善善提高自自己的作作品质量量。从无无形之中中增加了了同学们们之间的的凝聚力力。大家家积极合合作，共共同提高高。在做做课程设设计的过过程中，我我感到自自己学到到的知识识十分有有限，所所以查阅阅了大量量书籍，通通过这次次书记的的学习，我我的知识识增长了了很多。更更深刻地地了解有有关变压压器的知知识，同同时也弄弄明

23、白了了以前不不明白的的知识点点。通过本次次课程设设计我掌掌握了查查阅资料料的本领领，在编编辑公式式与排版版过程中中大量应应用了计计算机文文化基础础知识，我我也系统统的对起起进行了了学习。另另外，在在本次设设计过程程在中，我我深深的的感受到到合作在在工作中中的作用用。这次课程程设计使使我受益益匪浅，让让我认识识到了自自己还要要学的东东西还有有很多，比比如实践践的重要要性，培培养了我我们的探探究能力力。参考文献献1李李海发.电机机学M.北京：科学出出版社，20012汤汤蕴璆.电机学学（下册册）（第2版）.北京：机械工工业出版版社，1199003 周励志志.实用电电工计算算手册M.西安：西安交交通大

24、学学出版社社，199934祝祝富林.电机引引用技术术J.电子世界界，19995，20（1）：4-885唐唐介.电机机与拖动动MM.北京：高等教教育出版版社，220033 6彭彭介华.电子技技术课程程设计指指导M.北京:高等教教育出版版社，19997附录东北石油油大学课程程报告成绩绩评价表表课程名称称电气工程程CADD题目名称称小型单相相变压器器设计学生姓名名学号09-1109-22指导教师姓名刘伟赵玉峰职称教授副教授序号评价项目目指标满分评分1工作量、工工作态度度和出勤勤率按期圆满满的完成成了规定定的任务务，难易易程度和和工作量量符合教教学要求求，工作作努力，遵遵守纪律律，出勤勤率高，工工作作风风严谨，善善于与他他人合作作。202报告质量量选题合理理，计算算过程简简练准确确，分析析问题思思路清晰晰，结构构严谨，文文理通顺顺，撰写写规范，图图表完备备正确。453解决问题能力力文献检索索，设计计、实验验方案论论证、收收集资料料、综合合总结、计计算机应应用、社社会调查查及经济济分析等等解决实实际问题题能力。304创新工作中有有创新意意识，对对前人工工作有一一些改进进或有一一定应用用价值。5总分评语：指导教师师：年月日