电拖课程设计小型单片变压器设计

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1、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，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(构成磁路)和绕在铁心上的两个匝数不同、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。二、变压器的基本结构1、主要部件（1）铁心为了减少铁损耗，变压器的贴心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶体片制成。其中套有绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路

2、中不必要的气隙，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，实际变压器的高，低压绕组并不是分装在两个铁心柱上，而是同心地套在同一个铁心柱上的。为了绝缘的方便，通常低压绕组在里面，靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。（3）其他除铁心和绕组外，因容量和冷却方式的不同，还需要增加一些其他部件，例如外油绝缘套等。三、变压器的基本原理   图1是单相变压器原理因，当交流电压U1加到一次绕组后，交流电流I1，流入该绕组，产生励磁作用，在铁心中产生交变磁通φ，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次测绕组，它分别在两

3、个绕组中产生感应电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交变电流I2流出，负载端电压即为U2。图1   根据电磁感应定律可以推导出：   一次侧绕组感应电动势   二次侧绕组感应电动势   式中Bm——铁心中最大的磁通密度，T；        A——铁心截面积，cm2；        f——电源频率，工频为50Hz；        N1——一次侧绕组的匝数；        N2——二次侧绕组的匝数。   将上面两式相比得     忽略一、二次绕组本身的阻抗压降，可认为U1≈E1、U2≈E2，于是上式可以化成当N1＞N2，Ku＞l，此时U1

4、＞U2．这时的变压器称为降压变压器。当N1＜N2,Ku＜1，此时U1＜U2，这时的变压器称为升压变压器。四、额定值（1）额定电压单相变压器的额定电压是指电压器在空载运行时高低绕组电压的值。三相变压器的额定电压是指变压器在空载运行时高低绕组线电压的额定值。（2）额定电流单相变压器的额定电流是指变压器在满载运行时高低绕组的电流值。三相变压器的额定电流是指电压器在满载时高低绕组的线电流值。（3）额定容量在单相变压器中在三相变压器中（4）额定频率我国规定的工业标准频率为。五、额定容量的确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，

5、通常用KVA表示。（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，即式中——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）。(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（单位为V·A）式中——变压器的额定容量；——变压器的效率，约为0.8～0.9，

6、表1所给的数据是生产时间的统计数据，可供计算时初步选用。表1小容量变压器计算参考数据变压器容量V·A磁通密度×10T效率η（%）电流密度铁心计算中的值小于106000～700060～703～2.5210～507000～800070～802.5～22～1.550～1008000～900080～852.5～21.5～1.3100～5009000～1100085～902.5～1.51.3～1.25500～10001100～1200090～921.5～1.21.25～1.1(3)变压器的额定容量由于本次设计为小型单相变压器，所以不考虑在三相变压器中的情

7、况，只考虑在小型单相变压器的情况。小型单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值（单位为V·A）(4)一次电流的确定式中(1.1～1.2)考虑励磁电流的经验系数，对容量很小的变压器应取的系数。六、相关参数的确定方法1、铁心尺寸的选定(1)计算铁心截面积A为了减小铁损耗，变压器的铁心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心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不必要的气隙，变压器铁心在叠装时相临两层硅钢片的接缝要相互错开。小容量变压器铁心形式多采用壳式，中间心柱上套放绕组，铁心的几何尺寸如图2所示。图2小容量心柱

8、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㎝）。A——铁心柱的净面积，单位为cm2——截面计算系数，与变压器额定容量有关，按表2选取