點(diǎn)拖課程設(shè)計(jì)及小型單相變壓器

1、課程設(shè)計(jì)名稱： 電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì) 題 目： 小型單相變壓器設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電子 班 級(jí)： 09 姓 名： 王成 學(xué) 號(hào)： 040116遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)期2010-2011學(xué)年第2學(xué)期姓名專業(yè)班級(jí)課程名稱電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目小型單相變壓器設(shè)計(jì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)分值得分知識(shí)創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15結(jié)合實(shí)際性10知識(shí)掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績(jī)100評(píng)語(yǔ)：任課教師時(shí)間 備 注課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目單相變壓器設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)三、設(shè)計(jì)計(jì)劃 電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)時(shí)間共計(jì)一周第1-2天：查找資料，熟悉課題；第3-5天：方案分析，具體按步

2、驟進(jìn)行設(shè)計(jì)及整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書；第6天：準(zhǔn)備答辯；第7天：答辯。四、設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)工作量為完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份；2.設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃按期完成；3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書必須經(jīng)指導(dǎo)老師審查簽字方可答辯。指 導(dǎo) 教 師：汪玉鳳 王巍教 研 室 主 任：汪玉鳳時(shí) 間：2011年10月26日摘要本文設(shè)計(jì)內(nèi)容為單相變壓器，包括單相變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)確定。根據(jù)單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，先通過(guò)測(cè)量計(jì)算二次側(cè)總?cè)萘亢鸵淮蝹?cè)總?cè)萘康贸鲎儔浩鞯念~定電容，然后通過(guò)測(cè)量鐵心的寬度和厚度來(lái)確定鐵心截面積，繼而選定鐵芯尺寸，再者測(cè)量繞組扎數(shù)和導(dǎo)線的直徑，最后通過(guò)前幾步的測(cè)量計(jì)算，繞組（線圈）排列及鐵心尺寸的最后確定。待各參數(shù)確

3、定后就可根據(jù)所計(jì)算參數(shù)選擇合適參數(shù)，組成單相變壓器。因此，在單相變壓器的設(shè)計(jì)中，只有了解單相變壓器的結(jié)構(gòu)和原理，正確計(jì)算參數(shù)，才能最終設(shè)計(jì)出合理，實(shí)用的單相變壓器。關(guān)鍵詞：變壓器；基本結(jié)構(gòu)；額定容量；鐵心尺寸；繞組匝數(shù)；導(dǎo)線直徑。 目錄1、62、變壓器的工作原理72.1 電壓變換72.2電流變換7 3、變壓器的基本結(jié)構(gòu)84、設(shè)計(jì)內(nèi)容94.1 額定容量的確定 94.2鐵心尺寸的選定 104.3繞組的匝數(shù)與導(dǎo)線直徑124.4 繞組（線圈）排列及鐵心尺寸的最后確定135、實(shí)例計(jì)算14心得體會(huì)16參考文獻(xiàn)17小型變壓器指的是容量1000V.A以下的變壓器。最簡(jiǎn)單的小型單相變壓器由一個(gè)閉合的鐵心(構(gòu)成磁

4、路)和繞在鐵心上的兩個(gè)匝數(shù)不同、彼此絕緣的繞組(構(gòu)成電路)構(gòu)成。這類變壓器在生活中的應(yīng)用非常廣泛。單相變壓器由鐵心，繞組，儲(chǔ)油柜，氣體繼電器，油箱等部件構(gòu)成，是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，在電器設(shè)備和無(wú)線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器的功能主要有：電壓變換；電流變換，阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）;自耦變壓器；高壓變壓器（干式和油浸式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯，XED型，ED型CD型。單相變壓器是多種變壓器中的一個(gè)，相比較與其它種類的變壓器，具有更節(jié)能，線損更少的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變

5、換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有E型和C型鐵心。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理將某一電壓的交流換成頻率相同的另一電壓的交流電的能量的變換裝備。變壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。一個(gè)繞組接電源，稱為原繞組（一次繞組、初級(jí)），另一個(gè)接負(fù)載，稱為副繞組（二次繞組、次級(jí)）。當(dāng)一次繞組兩端加上交流電壓u1時(shí)，繞組中通過(guò)交流電流i1，在鐵心中將產(chǎn)生既與一次繞組交鏈，又與交鏈的主磁通. u1=-e1=N1 (2-1)u2=-e2=N2 (2-2)U2= (2-3)說(shuō)明只要改變?cè)崩@組的匝數(shù)比，就能按要求改變電壓 變壓器在工作時(shí)，的主要取決于負(fù)載阻抗模|的大小，而一次電流

6、的大小則取決于的大小。又 (2-4)I1=I2= (2-5)說(shuō)明變壓器在改變電壓的同時(shí)，亦能改變電流。小型變壓器的原理：小型單相變壓器一般是指工頻小容量單相變壓器。1、鐵心：鐵心是變壓器磁路部分。為減少鐵心內(nèi)磁滯損耗渦流損耗，通常鐵心用含硅量較高的、厚度為0.35或0.5mm、表面涂有絕漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。鐵心分為鐵柱和鐵，鐵柱上套裝有繞組線圈，鐵軛則是作為閉合磁路之用，鐵柱和鐵軛同時(shí)作為變壓器的機(jī)械構(gòu)件。鐵心結(jié)構(gòu)有兩種心式和殼式。2、繞組：繞組是變壓器的電路部分。一般采用絕緣紙包的鋁線或銅線繞成。為了節(jié)省銅材，我國(guó)變壓器線圈大部分是采用鋁線。計(jì)算內(nèi)容有四部分：額定容量的確定；鐵心尺

7、寸的選定；繞組的匝數(shù)與導(dǎo)線直徑；繞組（線圈）排列及鐵心尺寸的最后確定。變壓器的容量又稱表現(xiàn)和視在功率，是指變壓器二次側(cè)輸出的功率，通常用KVA表示。小容量單相變壓器二次側(cè)為多繞組時(shí)，若不計(jì)算各個(gè)繞組的等效的阻抗及其負(fù)載阻抗的幅角的差別，可認(rèn)為輸出總視在功率為二次側(cè)各繞組輸出視在功率之代數(shù)和，即S2=U2I2+U3I3+UnIn (4-1) 式中 S2二次側(cè)總?cè)萘浚╒·A） U2,U3,Un二次側(cè)各個(gè)繞組電壓的有效值（V）； I1,I2,In二次側(cè)各個(gè)繞組的負(fù)載電流有效值（A）。對(duì)于小容量變壓器來(lái)說(shuō)，我們不能就認(rèn)為一次繞組的容量等于二次繞組的總?cè)萘?，因?yàn)榭紤]到變壓器中有損 （4-2）式

8、中 S1變壓器的額定容量； 變壓器的效率，約為，表所給的數(shù)據(jù)是生產(chǎn)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可供計(jì)算時(shí)初步選用。變壓器容量磁通密度效率電流密度鐵心計(jì)算中的值由于本次設(shè)計(jì)為小型單相變壓器，所以不考慮在三相變壓器中的情況，只考慮在小型單相變壓器的情況。小型單相變壓器的額定容量取一、二繞組容量的平均值， （單位為） A為了減小鐵損耗，變壓器的鐵心是用彼此絕緣的硅鋼片疊成或非晶材料制成。其中套有繞組的部分稱為鐵心柱，連接鐵心柱的部分稱為鐵軛，為了減少磁路中不必要的氣隙，變壓器鐵心在疊裝時(shí)相臨兩層硅鋼片的接縫要相互錯(cuò)開。小容量變壓器鐵心形式多采用殼式，中間心柱上套放繞組，鐵心的幾何尺寸如圖所示。小容量心柱截面積A

9、大小與其視在功率有關(guān)，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算（單位為）。A= (4-5)鐵心柱的凈面積，單位為K0截面計(jì)算系數(shù)，與變壓器額定容量有關(guān)，按表3-2選取，當(dāng)采用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片時(shí)可取小些截面積計(jì)算系數(shù)計(jì)算心柱截面積A后，就可確定心柱的寬度和厚度，根據(jù)圖3可知 （4-6）式中 a心柱的寬度（mm）；b心柱的凈疊厚（mm）；心柱的實(shí)際厚度（mm）；疊片系數(shù)，是考慮到鐵心疊片間的絕緣所占空間引起鐵心面積的減小所引入的。對(duì)于厚，兩面涂漆絕緣的熱軋硅鋼片，；對(duì)于厚兩面涂漆絕緣的熱軋硅鋼片，；對(duì)于厚，不涂漆的冷軋鋼片, 。按的值，確定和的大小，答案是很多的，一般取，并盡可能選用通用的硅鋼片尺寸。表列出了通用的小

10、型變壓器硅鋼片尺寸。從變壓器的電勢(shì)公式，若頻率，可得出每伏所需的匝數(shù) 式中 對(duì)應(yīng)于每伏電壓的匝數(shù)，單位：匝/鐵心柱內(nèi)工作磁密最大值，單位：鐵心柱截面積，單位：當(dāng)鐵心材料國(guó)熱軋硅鋼片時(shí)，取Bm=1.01.2T；采用冷軋硅鋼片時(shí)，可取Bm=1.21.5T。然后根據(jù)N和各線圈額定電壓求出各線圈的匝數(shù) 式中 各線圈的匝數(shù)。為補(bǔ)償負(fù)載時(shí)漏阻抗壓降，副邊各線圈的匝數(shù)均增加了。d小型變壓器的線圈多采用漆包圓銅線(型或型)繞制。為限制銅損耗及發(fā)熱，按各個(gè)繞組的負(fù)載電流，選擇導(dǎo)線截面，如選的小，則電流密度大，可節(jié)省材料，但銅耗增加，溫升增高。小容量變壓器是自然冷卻的干式變壓器，容許電流密度較低，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通

11、過(guò)導(dǎo)線的電流密度J不能過(guò)大，對(duì)于一般的空氣自然冷卻工作條件，J=23A/mm2。對(duì)于連續(xù)工作時(shí)可取導(dǎo)線的截面積：。導(dǎo)線的直徑：導(dǎo)線直徑可根據(jù)工作電流計(jì)算，式中： 原、副邊各線圈導(dǎo)線直徑，單位：根據(jù)算出的直徑查電工手冊(cè)或表選取相近的標(biāo)準(zhǔn)線徑。當(dāng)線圈電流大于時(shí)，可采用多根導(dǎo)線并聯(lián)或選用扁銅線。螺線直徑導(dǎo)線品種螺線直徑導(dǎo)線品種螺線直徑導(dǎo)線品種高強(qiáng)度聚酯漆包線硅有機(jī)單玻璃絲包線繞組的匝數(shù)和導(dǎo)線的直徑確定后，可作繞組排列。繞組每層匝數(shù)為 （4-11）式中 絕緣導(dǎo)線外徑（；鐵心窗高（）；考慮繞組框架兩端厚度的系數(shù)；（24）考慮裕度系數(shù)。各繞組所需層數(shù)為 （4-12）各繞組厚度為式中層間絕緣厚度（mm），導(dǎo)

12、線較細(xì)（0.2mm以下），用一層厚度為0.020.04mm白玻璃紙，導(dǎo)線較粗（0.2mm以上），用一層厚度為0.050.07mm的電纜紙（或牛皮紙），更粗的導(dǎo)線，可用厚度為0.12mm的青殼紙；繞組間的絕緣厚度（mm），當(dāng)電壓不超過(guò)500V時(shí)，可用23層電纜紙夾12層黃蠟布等。繞組總厚度為 t0=(t0+t1+t2+tn)*(1.11.2) (4-14)式中 t0繞組框架的厚度（mm）考慮裕度的系數(shù)。計(jì)算所得的繞組總厚度t必須略小于鐵心窗口寬度c，若t>c，可加大鐵心疊裝厚度，減小繞組匝數(shù)或重選硅鋼片的尺寸，按上述步驟重復(fù)計(jì)算和核算，至合適時(shí)為止。如上圖所示，取計(jì)算變壓器的主要參數(shù)，并選

13、擇可行的材料。解：1、計(jì)算變壓器的額定容量1）計(jì)算副邊的容量：2)計(jì)算原邊的容量：根據(jù)表1：小型單相變壓器的效率的估算值可以取因此， 3）計(jì)算變壓器的額定容量考慮到存在著一定的損耗，故可以定變壓器的額定容量近似取2、鐵心尺寸的選定1）計(jì)算鐵心截面積根據(jù)表2.截面積計(jì)算系數(shù)K0的估算值可以取因此2）鐵心中柱寬度與鐵心疊厚的計(jì)算根據(jù)表3.參數(shù)的選取可以近似取因此，此時(shí)滿足的通常要求。3、計(jì)算繞組線圈匝數(shù)1）求出每伏電壓應(yīng)繞的匝數(shù)=3.5（匝/V）式中的(鐵心材料國(guó)熱軋硅鋼片)2)根據(jù)和各線圈額定電壓求出各線圈的匝數(shù) = ;4、計(jì)算導(dǎo)線直徑導(dǎo)線的截面積：同理根據(jù)所求解的數(shù)據(jù)：可以取原邊的材料為高強(qiáng)度

14、聚酯包線副邊的材料為高強(qiáng)度聚酯包線。按照變壓器的結(jié)構(gòu)，有些部分對(duì)于小容量的變壓器來(lái)說(shuō)沒(méi)有多大的意義，反而加大了變壓器的體積，所以我們?cè)诳梢允÷缘那闆r先，將一些不必要的東西省略，這就是化繁為簡(jiǎn)，既對(duì)變壓器本身有好處，又能減低成本。設(shè)計(jì)個(gè)單相小容量的變壓器，首先要想到的就是變壓器的基本結(jié)構(gòu)，只有將參數(shù)設(shè)置的很好，才能讓變壓器更好的工作。當(dāng)參數(shù)設(shè)定不正確的時(shí)候，變壓器就會(huì)發(fā)生異常，甚至不工作或出現(xiàn)危險(xiǎn)。按照上問(wèn)我所寫出的計(jì)算過(guò)程計(jì)算變壓器的各個(gè)參數(shù)是很科學(xué)的，能很正確又快捷的計(jì)算出它們的理論值，對(duì)變壓器的大概形象有個(gè)初步的定性1. 我們也不能不考慮變壓器的安全性與穩(wěn)定性。變壓器是為我們服務(wù)的電氣，如

15、果反到傷害到我們的健康與生命，那都是我們不愿意見(jiàn)到的。其實(shí)貴在防范，如果我們正確的操作，并加大安全防范措施，那么我們就能安心的讓它為我們服務(wù)了。事在人為，其實(shí)只要我們平時(shí)多看點(diǎn)課外的文獻(xiàn)、書籍，我們就能多懂得一些關(guān)于我們學(xué)到的東西的真正用處。當(dāng)老師給我們講完了我們不明白的問(wèn)題的時(shí)候，我們就想撥開了云霧看見(jiàn)了藍(lán)天一樣，難題也變的簡(jiǎn)單了。其實(shí)也不得不承認(rèn)我們學(xué)習(xí)知識(shí)的局限性。平時(shí)我們學(xué)習(xí)的東西都只是書本上的死知識(shí)，我們只懂得原理不，卻不懂得應(yīng)用，到了我們做設(shè)計(jì)的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)我們真的是不會(huì)用我們學(xué)到的東西，知識(shí)到了我們的大腦里，我們卻不知道怎么才能把它叫出來(lái)。看似很簡(jiǎn)單的東西，到了真正自己做的時(shí)候才知道，其實(shí)也不是那么簡(jiǎn)單。知識(shí)是為了用而存在的，不是為了存而存在的。只有用，我們才能真正知道它的價(jià)值，也才能知道我們到底行不行經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，給我我最大的感受就是科學(xué)的