变压器指导书 - 图文

小功率变压器

实 训 指 导 书

温州职业技术学院电气电子工程系

2009-2

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实训项目一 小功率变压器的设计和制作

一、 实训目的

通过对变压器的设计和制作，提高学生的理论设计能力和实践动手制作能力，同时使学生学会分析和设计并完成一个电器产品或项目的制作过程。

二、 实训内容

设计一个初级电压为220V、次级电压为12V双电压、额定电流为1A的小功率单相壳式变压器。

图一变压器外形

1.设计步骤 1.1容量的确定

变压器的二次绕组可能是多个绕组，每个绕组需供给负载的电压、电流分别为U2、I2、U3、I3、U4、I4···等等。 则二次侧输出的总功率为：

S2=U2I2+U3I3+U4I4+···

考虑变压器的损耗，一般1KVA的小功率变压器效率η=0.8～0.9.则一次侧的输入功率S1为: S1=S2/η 变压器效率与功率的对照表 功率S2（V·A） η

变压器的设计功率S应取一次侧和二次侧的平均功率. S = (S1+S2 )/2

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<10 0.6 10~30 0.7 30~80 0.8 80~200 0.85 200~400 0.9 >400 0.95

1.2确定铁心尺寸

铁心芯柱截面积A的计算,采用经验公式: A=KS K为系数,它与容量有关,可根据下表选取。 变压器容量（V·A） 磁通密度Bm <10 10~50 50~100 100~500 500~1000 6000~7000 7000~8000 8000~9000 9000~10000 10000~12000 电流密度Δ 3~2.5 2.5~2.2 2.2~2 2~1.5 1.5~1.2 K值 2 2~1.5 1.5~1.3 1.3~1.25 1.25~1.1 由A可决定铁心芯柱宽度a和叠片厚度b,原则上a×b=A即可。(b=0.35mm)

铁心窗口面积A0=ch，可用下式估算： A0=1.6S/A

1.3绕组计算

（1）匝数计算

有感应电动势有效值的基本公式： E=4.44fФmN可以得到

E=4.44fBmAKFeN10-8V

Bm为铁心磁密,单位Gs.根据铁心材料选取.铁心常用D4或者D2热轧或

冷轧硅钢片冲制,厚度一般为0.35cm或0.5cm。

KFe为铁心叠压时叠片间隙的叠压系数。一般取0.92~0.95。0.35cm片取较小值，0.5cm片去较大值。涂漆时取较小值，不涂去较大值。

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由于U≈E，f取50Hz，则近似得到电压每伏匝数为： N0=（4.5×105U）/BmAKFe 所以一次侧匝数为：N1=N0U1

考虑到内部漏阻抗压降，二次侧匝数为： N2=N0U2（1.05~1.10） （2）绕组导线截面积的计算

导线截面积可以根据电流和电流密度来决定。由于一、二次绕组电流分别为：

I1=S1/YU1 I2=S2/U2

考虑I1中还包括励磁分量，I1修正为：I1=（1.1~1.2）S1/U1 则一次绕组截面积为： F1=I1/Δ1

Δ1为原边绕组导线电流密度，对于干式自冷变压器可取1.8~2.5A/mm2。具

体可以查有关手册。从而得出导线直径d1（绝缘后外径有所增大，一般绝缘层厚度为0.04mm）。 二次侧导线截面积为 F2=I2/Δ2

Δ2与Δ1的取值相同。从而得出导线直径d2。 （3）绕组总厚度计算 E=（θ+H1+H2+r）×1.2mm

θ为线圈 框架厚度 ，一般为0.5mm。

H1为一次侧绕组厚度：H1=n1（d1+δ）+r1 （r1:绝缘纸；d1+δ：应是隔离纸

和漆包线的厚度）

n1为 绕组层数；δ为绝缘漆厚度；r1为隔离层厚度。 H2为二次侧绕组厚度：H2= n2（d2+δ）。 n2为 绕组层数。

E < c ，绕组总 厚度 小于并接近与窗口厚度，可以认为设计可行。

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1.4 简单查表计算法

1、按变压器计算容量S（查下表）可以得到

铁心尺寸、铁心截面积Sr、每伏匝数n0、电流密度Δ。

GE型铁心尺寸系列表（单位mm） GE14 GE16 GE19 GE22 GE26 GE30 GE35 a 12 16 19 22 26 30 35 c 9 16 12 14 17 19 22 e 9 10 12 14 17 19 22 L 50 56 67 78 94 106 123 h 25 28 33.5 39 47 53 61.2 H 45 48 57.5 67 81 91 105.5 GE400 40 26 26 144 72 124 第 5 页 共 9 页

容量 3 5 6 8 10 11 12.5 14 18 20 23 26 30 35 40 45 55 65 73 80 92 105 120 130 150 165 195 220 260 300 340 375

铁心尺 寸a×b 14*18 14*21 14*24 14*28 16*20 16*24 16*28 16*32 19*24 19*28 19*32 19*38 22*28 22*33 22*38 22*44 GE型铁心尺寸系列计算数据表 磁 路 铁心截面积S 每伏匝数长 度 N0 8.04 2.29 2.68 3.06 3.57 2.91 3.49 4.09 4.66 4.15 4.84 5.53 6.57 5.62 6.61 7.61 8.81 16.4 14 12.3 10.5 12.9 10.7 9.17 8.05 9.04 7.75 6.79 5.71 6.67 5.68 4.93 4.26 电流密度 4 9.15 4 10.9 4 12.6 3 26*32 26*39 26*45 26*52 30*38 30*45 30*52 30*60 35*44 35*52 35*60 35*70 40*50 40*60 40*70 40*80 15 17.2 20.0 23 7.57 9.23 10.7 12.3 10.4 12.3 14.2 16.4 14 16.5 19.1 23.3 18.2 21.8 25.5 20.1 4.95 4.06 3.50 3.05 3.6 3.05 2.64 2.2 2.68 2.26 1.96 1.68 2.06 1.72 1.47 1.29 3 3 3 3 第 6 页 共 9 页

2.、变压器绕制与测试 2.1准备工作

绕制前根据前面计算步骤选择绕组骨架、铁心、导线和绝缘材料等。如下图所示：

2.2绕线

（1）层间绝缘

层间绝缘宽度稍长于骨架的长度，其总长度应稍长于骨架的周长，而且

要考虑到逐渐增加厚度的裕量。 （2）绕制方法

方法一：绕线机绕制。方法二：手工绕制。

绕线骨架套住木心固定在绕线机上之后，起绕时在导线头处压入一条反

折的绝缘带，端部留套以便抽紧绕组的线端，。导线起绕不能太靠近骨架边缘，以免漆包线滑出或插片时碰伤导线绝缘。若采用有框骨架，导线可紧靠边框板不必留空隙。

绕制要求：排列整齐、紧密、不能有叠线的现象，每绕完一层应包上一

张层间绝缘。当每一组绕组将要结束，最好在剩下5~6圈时再垫上一个反折的绝缘带，在线尾一侧留圈套，待绕线结束时把线尾插入圈套，拉紧绝缘带的 另一端将线尾紧固。

线圈绕制的顺序：先绕一次侧，再绕二次高电压侧，最后绕二次低电压

侧。

2.3铁心片的镶嵌

镶嵌时应该从绕组骨架的两侧一片一片的交叉对镶，如图a。镶嵌时注意不要碰伤绕组线圈；铁心片要整齐紧密。完成后要装上外壳,如图b。

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（四）测试

（1）绝缘电阻测试 用兆欧表测量各独立绕组间的绝缘电阻，在分别测试它们的对铁心绝缘电阻，其阻值应大于500MΩ.

（2）空载电压测试 在一次侧输入额定电压，测量二次侧的空载电压，其允许误差为±5%,中心抽头电压误差±2%.

（3）空载电流测试 当变压器一次侧输入额定电压时，其空载电流约为额定电流的 5～8%，若空载电流超过额定电流的10%时，变压器损耗较大；当空载电流超过额定电流的 20%时，它的温升将超过允许数值，此时变压器不能使用。 习题： 1、

对初级电压为220V、次级电压为12V、24双电压、额定电流为1A的小功率单相壳式变压器进行相关计算。

2、 对初级电压为220V、次级电压为9V双电压、额定电流为1A的小功率单

相壳式变压器进行相关计算。 三、 实训设备：

四、 绕线机、螺丝刀、尖嘴钳、剪刀、万用表。

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