工频变压器设计计算

《工频变压器设计计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、深圳金三科电子有限公司工频变压器的设计计算赵一强2010-9-15一、变压器的结构和工作原理1、变压器的结构变压器是一种电磁元件，主要由铁芯和线圈绕组组成。图1变压器结构示意图；图2是变压器原理电路图。图1变压器结构示意图图2变压器原理电路图2、变压器的工作原理变压器是一个传输交流电功率的器件，同时起着变压和隔离作用。工作原理如下：在初级线圈N1上加电源电压U1时,初级线圈N1中将产生电流I1（空载电流），这个电流将在铁芯中建立磁场，产生磁通Φ。磁通Φ穿过次级线圈时，又在次级线圈中产生电势（电压U2），如果

2、次级线圈接有负载RL，则负载中将产生电流IL。就这样，交流电功率就从变压器的初级电路传到了次级电路。在空载下，其输出电压：U2=U1*N2/N1输出电压与输入电压之比等于次级匝数与初级匝数之比。从上可知，变压器是通过铁芯的磁场来传递电功率的。借助于磁场实现了初级电路和次级电路的电隔离；又通过改变绕组匝比，来改变次级的输出电压。二、变压器特性参数和设计要求1、磁通密度B和电流密度J磁通密度（又叫磁感应强度）B和电流密度J是变压器设计的关键参数，直接关系着变压器的体积和重量，B、J值越高，变压器越轻，但是B、J

3、的取值受到一定条件的限制，因此，变压器的体积和重量也受到这些条件的限制。⑴磁通密度B磁通密度B：磁路单位截面积的磁通量，单位：高斯(Gs)或特斯拉（T）。1T=10Gs。磁性材料的磁性可用基本磁化曲线表示。基本磁化曲线是磁通密度B与磁场强度H的关系曲线，在基本磁化曲线开始阶段,磁通密度B与磁场强度H基本上成正比，随后增加越来越慢，最后趋于饱和，如图3所示。图3铁芯磁化曲线6深圳金三科电子有限公司图3中，Bs—饱和磁感应强度；Bs—过压保护磁感应强度Bm—最大磁感应强度（计算值）导磁率：饱和磁通密度为Bs和导

4、磁率μ是曲线的两个重要参数。对于磁性材料，要求Bs、μ越高越好。Bs高，变压器体积可减小；μ高，变压器空载电流小。另外，还要求电阻率ρ高，这样损耗小、发热小。⑵电流密度J电流密度J:电路单位截面积的电流量，单位：安/厘米²（A/cm²）。变压器绕组导线的电阻：电流导线中所产生的损耗（铜损）：可以看出，铜损与电流和电流密度的乘积成正比，就是说，随着电流增加，要保持同样的绕组损耗和温升，必须相应地降低电流密度。2、铁心、导线和绝缘材料⑴铁心形状和材料铁心形状：卷绕的有O型、CD/XCD型、ED/XED型、R型、

5、HSD型(三相)，冲片的有EI、CI型；这是我们常用两种冲片。铁心材料牌号：硅钢（含硅量在2.3~3.6%）冷轧无取向硅钢带：含硅量低（在0.5~2.5%）；厚0.35、0.5、0.65mm,我们常用0.5mm；B高、μ高，铁损大，价格较低，多用于小功率工频变压器。冷轧取向硅钢带：含硅量较高（在2.5~3%），厚0.27、0.3、0.35mm,我们常用0.35mm；B高、μ高，铁损小，价格较高，多用于中大功率工频变压器。⑵线圈导线材料油性漆包线Q0.05~2.5耐温等级A105℃塑醛漆包线QQ0.06~2.

6、5耐温等级E120℃聚酯漆包线QZ0.06~2.5耐温等级B130℃耐压均在600V以上。最常用的是QZ漆包线。线圈允许的平均温升⊿τm=线圈绝缘所允许的最高工作温度-最高环境温度-（5—10K）,通常不超过60℃。5—10K是考虑线圈最高温度与平均温度之差，功率大取大值。⑶层间绝缘材料500V以下不需要层间绝缘。各绕组间应垫绝缘0.03聚酯薄膜2~3层。1、电源变压器的主要技术参数⑴输出功率（视在功率、容量、VA数）⑵输出电压及电压调整率和要求⑶电源电压、频率及变化范围⑷效率⑸空载电流及空载损耗⑹绕组平均

7、温升⑺输入功率因数6深圳金三科电子有限公司⑴耐压⑵环境温度、湿度等⑶其他（体积、成本、重量、漏磁、噪音等）四、变压器的基本关系式以下是工频变压器常用计算公式。利用这些公式可以在没有手册的情况下计算所需要的变压器，只要Bm和J取的合适，误差不大。Bm和J的选取主要决定于输出功率，Bm的选取还与铁芯材料有关。1、初级电压U1=4.44fBmScN1×10式中：U1---初级电压（有效值），V；f---电源频率，Hz；Bm---磁感应强度（幅值），Gs；Sc---净铁面积，cm；N1---初级绕组匝数。2、初级功

8、率（有功功率）P1=2.22fBmJSmSc×10式中：P1---初级功率,w；J---电流密度，A/mm；Sm---净铜面积，cm。3、初级伏安（视在功率）VA1=4.44fBmJSmSc×10/（1+COSφ）---磁化电流较大时VA1=2.22fBmJSmSc×10=P1--磁化电流可忽略时4、功率因数COSφ=P1/VA1=1/1+（Iφ/I1）式中：Iφ---初级磁化电流，A；I1---初级电流，A。5