教案三变压器的应用与设计
一．教学目标
终极目标：能够使用变压器与设计、制作小型电源变压器。
促成目标：1、能正确理解变压器的铭牌数据；
2、能根据要求列出变压器的主要参数；
3、能掌握小型电源变压器的铁芯结构、绕组结构及绝缘材料的使用；
4、能知道变压器的简单制作工序；
5、能根据要求掌握小型电源变压器的分析计算方法。
二．工作任务
1、根据电路的要求，确定变压器的主要参数并根据参数能正确选用变压器；
2、设计、制作一个小型电源变压器。
三．学时安排
模块１变压器的应用6学时
模块2 变压器的设计3学时
小型电源变压器制作与测试4学时
学生总结讨论发言及相互提问1学时
四．教学内容
模块１变压器的应用
变压器的主要作用是实现电压变换、电流变换和阻抗变换。
1、电压变换(降压变压器)：如图3-1，通过变压器可把网电压变为所需的低电压。
图3-1
2、电流变换：如图3-2，通过电流互感器可把大电流变为小电流，方便测量。
图3-2
3、阻抗变换：如图3-3，通过变压器能实现扬声器阻抗与电源内阻匹配，获得最大功率。
图3-3
其工作任务是：（1）读懂电路中标明的是哪类变压器，在电路中起什么作用？
（2）根据电路的要求，确定变压器的主要参数并根据参数能正确选用变压器；
（3）理解变压器为什么能实现电压变换、电流变换和阻抗变换，掌握变压器是怎么实现电压变换、电流变换和阻抗变换的。
（一）相关实践知识
1、变压器的认识
变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止的电气设备，是将某一种电压、电流、相数的电能转变成另一种电压、电流、相数的电能。它具有电压变换、电流变换、阻抗变换
和电气隔离的功能，在工程的各个领域获得广泛的应用。
1.1变压器的基本结构：由铁芯与绕组两部分构成。（如图3-4所示）
1.2变压器的用途：（1）变换交流电压：电力系统传输电能的升压变压器、降压变压器、配电变
压器等电力变压器及各类电气设备电源变压器；
（2）变换交流电流：电流互感器及大电流发生器；
（3）变换阻抗：电子线路中的输入输出变压器。
（4）电气隔离：隔离变压器
图3-4
2、变压器的种类
（1）按用途分：电力变压器、电源变压器、整流变压器（整流电路用）、电炉变压器（给电炉供电，二次側电压较低，电能→热能）、电焊变压器（给电焊机供电）、矿用变压器（干式防爆）、
仪用变压器（用在测量设备中）、船用变压器、电子变压器（用在电子线路中）、电流互感器、电压互感器等；
（2）按相数分：单相变压器、三相变压器；
（3）按频率分：高频变压器（开关电源）、中频变压器（中频加热、淬火）、工频变压器；（4）按冷却介质分：油浸变压器、干式变压器（空气自冷）、水冷变压器；
（5）按铁心形式分：心式变压器、壳式变压器；
（6）按绕组数分：双绕组变压器、自耦变压器、三绕组变压器、多绕组变压器。
3、变压器的铭牌数据
变压器的铭牌主要标示变压器的额定值，变压器的额定值是制造厂对变压器正常使用所作的规定，变压器在规定的额定值状态下运行，可以保证长期可靠的工作，并且有良好的性能。变压器的铭牌标注的额定值主要包括以下几方面：
（1）额定容量：是变压器在额定状态下的输出能力的保证值，单位用伏安(VA)、千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)表示，额定容量是视在功率, 是指变压器副边额定电压和额定电流的乘积. 它不是变压器运行时允许输出的最大有功功率, 后者和负载的功率因数有关. 所以输出功率在数值上比额定容量小.由于变压器有很高运行效率，通常原、副绕组的额定容量设计值相等。（2）额定电压：是指变压器空载时端电压的保证值，根据变压器的绝缘强度和允许温升而规定的电压值，单位用伏(V)、千伏(kV)表示。三相变压器原边和副边的额定电压系指线电压。原边额定电压U1是指原边绕组上应加的电源电压(或输入电压),副边额定输出电压U2通常是指原边加U1时副边绕组的开路电压. 使用时原边电压不允许超过额定值(一般规定电压额定值允许变化±5%).考虑有载运行时变压器有内阻抗压降, 所以副边额定输出电压U2应较负载所需的额定电压高5-10%. 对于负载是固定的电源变压器, 副边额定电压U2有时是指负载下的输出电压. （3）额定电流：额定电流是指变压器按规定的工作时间(长时连续工作或短时工作或间歇断续工作)运行时原副边绕组允许通过的最大电流, 是根据绝缘材料允许的温度定下来的. 由于铜耗, 电流会发热. 电流越大,发热越厉害, 温度就越高. 在额定电流下, 材料老化比较慢. 但如果实际的电流大大超过额定值, 变压器发热就很厉害, 绝缘迅速老化, 变压器的寿命就要大大缩短.
（4）额定频率：使用变压器时, 还要注意它对电源频率的要求. 因为在设计变压器时, 是根据给定的电源电压等级及频率来确定匝数及磁通最大值的. 如果乱用频率, 就有可能变压器损坏. 例如一台设计用50Hz, 220V电源的变压器, 若用25Hz, 220V电源, 则磁通将要增加一倍, 由于磁路饱和, 激磁电流剧增,变压器马上烧毁. 所以在降频使用时, 电源电压必须与频率成正比下降。另外, 在维持磁通不变的条件下, 也不能用到400Hz, 1600V的电源上. 此时虽不存在磁路的饱和问题, 但是升频使用时耐压和铁耗却变成了主要矛盾. 因为铁耗与频率成1.5-2次方的关系. 频率增大时, 铁耗增加很多. 由于这个原因, 一般对于铁心采用0.35mm厚的热轧硅钢片的变压器, 50Hz时的磁通密度可达0.9-1T, 而400Hz时的磁通密度只能取到0.4T. 此外变压器用的绝缘材料的耐压等级是一定的, 低压变压器允许的工作电压不超过300-500V. 所以在升频使用时, 电源电压不能与频率成正比的增加, 而只能适当地增加.
（5）额定温升：变压器的额定温升是以环境温度+40oC作参考，规定在运行中允许变压器的温度超出参考环境的最大温升。
（6）空载电流：变压器空载运行时激磁电流占额定电流的百分数。
（7）空载损耗：是指变压器在空载运行时的有功功率损失，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。（8）短路电压：也称阻抗电压，系指一侧绕组短路，另一侧绕组达到额定电流时所施加的电压与额定电压的百分比。
（9）短路损耗：一侧绕组短路，另一侧绕组施以电压使两侧绕组都达到额定电流时的有功损耗，单位以瓦(W)或千瓦(kW)表示。
（10）连接组别：表示原、副绕组的连接方式及线电压之间的相位差，以时钟表示。
思考题1：为什么变压器输入电压不能超过额定电压？
思考题2：远距离输电为什么必须采用高压输电？
（二）相关理论知识
1、变压器的工作原理
当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁心穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。
如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁心中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁心里总磁通量不变（见图3-11）。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。其电磁关系如下：
图3-11
1.1变压器的电压变换：
设一次绕组的匝数是N1，二次绕组的匝数是N2，穿过它们的磁通是Φ，那么一次、二次绕组中产生的感应电动势分别是：
E1 = 4.44·f·N1·Φm
E2 = 4.44·f·N2·Φm
则: U1/U2≈ E1/E2 = N1/N2 = K（K为变压器的变比）
由上式知：变压器一次、二次绕组的端电压之比等于这两个绕组的匝数之比。如果N2＞N1，则U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器称为升压变压器；如果N2＜N1，则U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器称为降压变压器。
+
u2
－
i1
e1
(b) 变压器的符号
Φ
+
u1
－
i2
e2
Z
+
u1
－
+
u2
－
1
σ
e
2
σ
e
Φσ1 Φσ2
结论：改变匝数比，就能改变输出电压。
1.2变压器的电流变换：
变压器副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流 i 2 。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流 i1。由U1≈E1=4.44N1f Φm 可知，U1和f 不变时，E1和Φm 也都基本不变。因此，有负载时产生主磁通的原、副绕组的合成磁动势（i 1N 1+i 2N 2）和空载时产生主磁通的原绕组的磁动势i 0N 1基本相等，即：
因空载电流i 0很小，可忽略不计，则有：
结论：原、副边电流与匝数成反比。
1.3变压器的阻抗变换
在电子线路中，常利用变压器的阻抗变换功能来达到阻抗匹配的目的。
设接在变压器副绕组的负载阻抗Z 的模为|Z|，则： 根据等效原理，Z 反映到原绕组的阻抗模|Z'|为：
结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。
2、变压器的运行特性
2.1变压器的外特性
由于变压器原、副绕组都具有电阻和漏磁感抗，当原绕组外加电压U 1保持不变，负载Z L 变化时，副边电流或功率因数改变，将导致原、副边的阻抗压降发生变化，使变压器副边输出电压U 2也随之发生变化。
变压器的外特性即副边输出电压和输出电流的关系。即：U 2=f(I 2)（见图3-12），特性曲线表明，变压器副边电压随负载的増加而下降；对于相同的负载电流，感性负载的功率因数愈低，副边电压下降愈多。
图3-12
（图中U 20为原边加额定电压、副边开路时，副边的输出电压； U 2为 原边加额定电压、副边加负载时，副边的输出电压，φ2为副边输出电压U 2与副边输出电流I 2的相位差）。
变压器带负载后副边电压下降程度，用电压调整率ΔU%表示，即：
ΔU%=[（U 20-U 2）/U 20]×100%。
一般供电系统希望外特性要硬（随I 2的变化，U 2 变化不多），电力变压器的电压调整率 U 2
0= 0> 102211N i N i N i =
+22
||I U Z =
ΔU% 约为3%--5%。
2.2变压器的损耗与效率
（1）铁损 (P Fe ) ：包括磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗：磁滞现象引起铁芯发热，造成的损失。
涡流损耗：交变磁通在铁芯中产生的感应电流（涡流），造成的损失。当变压器的初级绕 组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，好象一个旋涡所以称为“涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁心发热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“涡流损耗”。
（2）铜损 （P GU ) ：绕组导线电阻所致。要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为“铜损”。
所以变压器的温升主要由铁损和铜损产生的。由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输出功率永远小于输入功率，为此我们引入了一个效率的参数来对此进行描述，
η=输出功率/输入功率=（P 2/ P 1）×100%=[ P 2/（P 2 + P GU + P Fe ）]×100%。
由于变压器没有转动部分，其效率是较高的，η值一般在95%以上，大型变压器的效率可达98%~99%。变压器效率随输出功率变化而变化，并有一最大值。
2.3变压器绕组的极性
（1）同极性端(同名端)：当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。图3-13（a ）1-3为同名端；图3-13（b ）1-4为同名端。
图3-13
（2）线圈的接法：
两种电压（220V/110V ）的切换（如图3-14所示）： 若单个线圈1—3及2—4的电压均为110V ，则： 220V ： 联结 2 －3（串联接法），U 220=4.44 f (2N)Фm
110V ：
联结 1 －3，2 －4（并联接法），U 110=4.44 f N Фm Фm= U 220/4.44 f (2N)= U 110/4.44 f N
说明：两种接法下Фm 不变，所以铁芯磁路的设计相同。
答：有可能烧毁变压器。
原因：两个线圈中的磁通抵消→感应电势e=0→u=iR-e →i=u/R 很大→烧毁线圈。
结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。
(3)同极性端的测定（如图3-15所示） 1
2341234(a) 正接 (b) 反接
图3-15
直流法：合上开关，毫安表的指针正偏，则1和3是同极性端；反偏1和4是同极性端。 交流法：U 13=U 12－U 34时，1和3是同极性端； U 13=U 12＋U 34时，1和4是同极性端。
（三）拓展知识
1、三相变压器的知识
三相电力变压器广泛应用于电力系统输、配电的三相电压变换。此外，三相整流电路、三相电炉设备也采用三相变压器进行三相电压的变换。
三相变压器有三个铁芯柱，每一相的高低压绕组同心地套装在一个铁芯柱上构成一相，三相绕组的结构是相同的，即对称的。
三相变压器的额定电压、额定电流指的是线电压、线电流。
三相变压器的高压绕组和低压绕组均可以连成星形或三角形，因此三相变压器可能有Y/Y ，Y/Δ，Δ/Δ，Δ/Y 四种基本接法，符号中的分子表示高压绕组的接法，分母表示低压绕组的接法。目前我国生产的三相电力变压器，通常采用Y/Y0，Y/Δ接法（如图3-16）
当原、副边三相绕组均为Y 形联接时，U 1/U 2 = N 1/N 2 = K ；当原边三相绕组为Y 形联接，
而副边三相绕组为Δ形联接时，U 1/U 2 = N 1/N 2 = K 。
图3-16
2、互感器
（1）电流互感器：原绕组线径较粗，匝数很少，与被测电路负载串联；副绕组线径较细，匝数很多，与电流表或功率表、电度表、继电器的电流线圈串联。功能是将大电流变换为小电流进
行测量。 I 1/I 2=N 2/N 1=1/K
使用注意事项：
使用时副绕组电路不允许开路，以防产生高电压； 1 3
2 4
mA
(a) 直流法(b) 交流法 1 3 2 4V ～u +－A b (a) Y/Y o 连接
U 1
31
U k U 31 k U 12=
A B a b c (b) Y/Δ连接
U 1
31
U k U 312=
A
B
a
铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，
在副边出现过压。
图3-17
（2）电压互感器：电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表或电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。功能是将高电压变为低电压进行测量。
U 1/U 2=N 1/N 2=K
使用注意事项：
使用时副绕组电路不允许短路，以防产生过流； 铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损时，
在副边出现高压。
图3-18
3、自耦变压器
特点：副绕组是原绕组的一部分，原、副压绕组不但有磁的联系，也有电的联系。
图3-19
使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N 变小时，磁通增大，电流会迅速增加。
模块2 电源变压器的设计
（一）相关实践知识
要设计制作一个变压器,必须对与变压器相关的材料要有一定的认识。
1、小型电源变压器的铁芯的认识
铁芯是变压器磁路的主体部分，由表面涂有绝缘漆膜、厚度为0.35mm 或0.5mm 的硅钢片冲压成一定形状后叠装而成，担负着变压器原、副边的电磁耦合任务。变压器使用的铁心材料主要 是硅钢片，在钢片中加入硅能降低钢片的导电性，增加电阻率，它可减少涡流，使其损耗减少,我们通常称加了硅的钢片为硅钢片，硅钢片有热轧和冷轧两种.热轧硅钢片的工作磁通密度B 一般取9000-12000高斯,冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好, 它的工作磁通密度B 取值范围为12000-18000高斯。
铁心由铁柱和铁轭两部分组成，绕组套装在铁柱上，而铁轭则用来使整个磁路闭合。变压
+ u 2 － K N N I I K N N U U 11
2212121====
器铁心一般采用交迭方式进行叠装，应使上层和下层叠片的接缝相互错开，减小气隙，降低磁路磁阻。小型变压器铁心一般采用EI型或F型，图3-24为EI铁心的示意图，表3-23为部分EI铁心的尺寸数据。
铁心规格尺寸(mm) 中间舌片净截面积(cm2)
型号 a*b c H h L 铁心片厚0.35mm
─────────────────────────────────────────
GEI10 10*12.5 6.5 31 18 36 1.13
10*15 1.35
10*17.5 1.58
10*20 1.80
─────────────────────────────────────────
GEI12 12*15 8 38 22 44 1.62
12*18 1.95
12*21 2.27
12*24 2.60
─────────────────────────────────────────
GEI14 14*18 9 43 25 50 2.27
14*21 2.65
14*24 3.03
14*28 3.53
─────────────────────────────────────────
GEI16 16*20 10 48 28 56 2.88
16*24 3.46
16*28 4.04
16*32 4.61
─────────────────────────────────────────
表3-23 GEI型铁心数据
图3-24
2、小型电源变压器的绕组的认识
绕组是变压器电路的主体部分，担负着输入和输出电能的任务。绕制变压器通常用的材料有漆包线、丝包线，最常用的漆包线。对于导线的要求，是导电性能好，绝缘漆层有足够耐热性能，并且要有一定的耐腐蚀能力。一般情况下最好用Q2型号的高强度的聚脂漆包线。变压器的绕组由原边绕组和副边绕组组成. 原边绕组接输入电压, 副边绕组接负载. 原边绕组只有一个, 副边绕组为一个或多个原副边绕组套装在同一铁心柱上. 套在两个铁心柱上的原边绕组或副边绕组可分别相互串联或并联。
3、小型电源变压器的绝缘材料的认识
（1）绝缘材料：
在绕制变压器中，线圈框架层间的隔离、绕组间的隔离，均要使用绝缘材料，一般的变压器框架材料可用酚醛纸板制作，层间可用聚脂薄膜或电话纸作隔离，绕阻间可用黄腊布作隔离。（2）浸渍材料：
变压器绕制好后，还要过最后一道工序，就是浸渍绝缘漆，它能增强变压器的机械强度、提高绝缘性能、延长使用寿命，一般情况下，可采用甲酚清漆作为浸渍材料。
把原副边绕组套在同一铁心柱上时, 由于原副边绕组紧挨在一起（间隙实际上很小），部分漏磁通在空气中的路径大受限制，因此漏磁通较小，漏抗压降小，对变压器运行有利，因为变压器副边电压是随副边电流变化而变化,，减小原副边的漏阻抗就可以减小电压变化，使变压器副边电压比较稳定。
4、变压器的简单制作工序（简单制作流程见图3-25）
4.1绕线前的准备工作
（1）选择漆包线和绝缘材料；
（2）选择或制作绕组骨架；
（3）制作木芯（木芯是套在绕线机转轴上支撑绕组骨架，以进行绕线）。
4.2绕线
（1）绕组层次按一次侧、静电屏蔽层、二次侧高压绕组、二次侧低压绕组依次迭绕；
（2）做好层间、绕组间及绕组与静电屏蔽层的绝缘；
（3）当绕组线径大于0.2毫米时，绕组的引出线可利用原线，当绕组线径小于0.2毫米时，应采用软线焊接后输出，引出线应用绝缘套管绝缘。
4.3绕组的测试
（1）不同绕组的绝缘测试；
（2）绕组的断线及短路测试。
4.4铁心叠装
（1）硅钢片采用交迭方式进行叠装，叠装时要注意避免损伤线包；
（2）铁心叠片要求平整且紧而牢，以防铁心截面达不到计算要求且会使硅钢片产生振动噪音。
4.5半成品测试
（1）绝缘电阻测试（用兆欧表测试各组绕组之间及各绕组对铁心（地）的绝缘电阻）；
（2）空载电压的测试（一次侧加额定电压时，二次侧空载电压允许误差：≤±5%）；
（3）空载电流的测试（一次侧加额定电压时，其空载电流应小于10%--20%的额定电流）。
4.6浸漆与烘干
（1）绕组或变压器预烘干（去潮作用，温度不能超过变压器材料的耐温）；
（2）浸漆（绕组或变压器浸漆）；
（3）烘干（浸漆滴干后的绕组或变压器，再次送入烘箱内干燥，烘到漆膜完全干燥、固化不粘手为止。
4.7成品测试
（1）耐压及绝缘测试（用高压仪、兆欧表测试各组绕组之间及各绕组对铁心（地）的耐压及绝缘电阻）；
（2）空载电压、电流测试（同上）
（3）负载电压、电流测试（一次侧加额定电压、二次侧加额定负载，测量电压与电流）。
（图3-25 变压器简单制作流程图）
（二）相关理论知识
设计一个小型电源变压器（这里介绍的方法适合50Hz 、2000W 以下普通单相交流变压器的设计），主要是根据变压器功率选择变压器铁心的截面积（铁心截面积Ｓ是指硅钢片中间舌的标准尺寸ａ和叠加起来的总厚度ｂ的乘积），再根据初、次级电压计算初次级各线圈的匝数等。主要有以下几个步骤：1、计算变压器的额定功率；2、计算变压器的铁心规格；3、计算变压器线圈匝数；4、计算变压器绕组导线的规格；5、选用合适的变压器绝缘材料；6、核算变压器铁心窗口容纳绕组的情况。
如果电源变压器的初级电压是U 1，次级有n 个组, 各组电压分别是U 21, U 22, ┅, U 2n, 各组电流分别是I 21, I 22, ┅, I 2n ，输出为纯阻性负载。计算步骤如下：
1、计算变压器的额定功率
（1）计算输出总功率P 2：
输出总功率：P 2 = U 21×I 21 + U 22×I 22 + ┅ + U 2n ×I 2n 。
（2）计算输入功率P 1 及输入电流I 1：
输入功率： P 1 = P 2 / η
（η为变压器效率，根据输出功率的大小不同而略有变化，通常对于容量在100W 以下的变压器η在0.7--0.8之间，100W 以上至1000W ，在0.8--0.9之间，实际运用时，输出功率低者取小值。）
输入电流：I 1 = (1.1--1.2) ×（P 1/U 1）
（1.1--1.2）为考虑变压器空载励磁电流的经验系数。
2、计算变压器的铁心规格
（1）确定铁心截面积Ｓ：
小型变压器常用的是E 型（或F 型）铁心，它的中柱截面S 的大小与变压器总输出视在功率有关，铁心截面积：
（S ——铁芯截面积 K ——经验系数）
K 的取值和变压器的输出功率有关，对于100W 以下的K 取1.2--1.3，100W-500W 的K 取1.1--1.2，500W-1000W 可取1--1.1（功率大者取小值）。
（2）确定铁心规格
根据计算所得的S 值，确定使用GEI 形铁心，再根据实际情况来确定铁心舌宽a 与叠厚b 的大小，从国产小功率变压器常用的标准铁心片规格表中选择铁心片规格和叠厚，一般舌宽ａ和叠厚ｂ的比在1:1～1:2之间。由于铁心用涂绝源漆的硅钢片叠成，考虑倒漆膜与硅钢片间隙的厚度，实际的铁心叠厚b ?应比b 更厚，即b ?=b/0.9。
S = a × b
（a 为铁心舌宽，b 为铁心叠厚）
3、计算变压器线圈匝数
（1）确定每伏圈数N 0：
根据 ，已知铁心截面积S 和磁通密度B ，可求得线圈的每伏圈数N 0： N 0 = N/U = 1/（4.44 f Фm ） = 1/（4.44 f B m S ） 〔B m （特斯拉），S （平方米）〕 N 0 = 450000/（B m S ） 〔B m （高斯），S （平方厘米）〕
铁心的B 值可以这样选取: 热轧硅钢片的工作磁通密度B 一般取9000-12000高斯,冷轧硅钢片的导磁性能比热轧好, 它的工作磁通密度B 取值范围为12000-18000高斯。一般
铁片取7000高斯。 .
（2）初、次级绕组的计算：
初级绕组 N 1 = N 0×U 1，
m 44.4fN ΦU
次级绕组 N21= 1.05×N0×U21, N22=1.05×N0×U22, ┅, N2n =1.05×N0×U2n. 考虑到负载时的压降及损耗, 次级绕组应增加5%的匝数。
4、计算变压器绕组导线的规格
根据各绕组的电流大小和选定的电流密度，可以得到各组绕组的导线直径，导线直径为：
（一般电源变压器的电流密度可以选用J=2--3安/毫米）。再根据导线直径及变压器的绝缘等级选择合适的漆包线。
5、选用合适的变压器绝缘材料
根据变压器工作环境、温升情况及耐压要求选用合适的绝缘材料，绝缘材料的耐热等级一般分为Y、
耐热绝缘等级 Y A E B F H N C
最高工作温度（℃）90 105 120 130 155 180 200 220
表3-26
6、核算变压器铁心窗口容纳绕组的情况
核算时除需要上述计算结果外，还要掌握层间绝缘、框架厚度和导线连同绝缘漆的直径等。一般层间绝缘用牛皮纸，其厚度为0.05 mm。对于线径较粗的绕组，层间也可用0 .12 mm厚的青壳纸或较厚的牛皮纸；如线径较细，可采用厚约0.02～0.03 mm的透明纸或塑料薄膜，线圈间的绝缘厚度在电压不超过250 V时可采用2～3层牛皮纸或0.12 mm的青壳纸。因为线圈是绕在绝缘框架上的，所以铁心窗口有效长度只能算0.9倍的额定长度，计算时先算出每层匝数，再算出每个线圈的厚度，最后算出总的厚度，看看窗口是否放得下，如果放不下, 可以加大一号铁心，如果太空, 可以减小一号铁心。
（1）根据选定的铁心窗高h计算每层可绕的匝数n：
n i = 0.9（h-2毫米)/d?（匝）〔d?—包括绝缘厚的导线外径（毫米）〕
〔0.9—考虑绕组框架两端各空出约5%〕
（2）每组绕组需绕的层数mi为：
m i = N i/n i（层）〔N i—绕组总匝数〕
（3）每组绕组厚度B i为：
B i = m i（d’+δ）+γ（毫米）〔δ—绕组层间绝缘的厚度（毫米）〕
〔γ--绕组间绝缘的厚度（毫米）〕
（4）所有绕组的总厚度B为：
B =（1.1--1.2）(B0+∑B i) （毫米）〔B0—绕组框架的厚度（毫米）〕
〔(1.1~1.2)—尺寸裕量〕
显然，若计算得到的绕组厚度B小于铁心窗口宽度C的话，这个设计是可行的。在设计时，若遇到B>C的情况，有两种解决办法，一是加大铁心叠厚，使所有绕组匝数降低，一般叠厚ｂ=（1~2）ａ较为合适，但不能任意加厚。另一种方法就是加大铁心尺寸，按上法核算直到合适为止。
近似核算：上述核算较繁琐，一般小型变压器可用以下近似核算：当初、次级绕组裸线截面积乘以相应匝数，所得总面积占铁心窗口面积的30%左右时，一般是能容纳的下，也是比较适当的。
需要说明的是，这里所讲述的变压器计算是近似计算，大家以后也可以根据自己的工作经验去简化计算或查询相关《电工手册》去设计。
五．学生活动
（一）小型电源变压器简单设计
试设计一单相电源变压器，规格要求如图3-22所示，其中变压器η=80%。
图3-22
其工作任务是：（1）确定变压器的铁芯型号、规格；
（2）绕组导线的型号、规格及匝数；
（3）使用绝缘材料的情况。
小型电源变压器简单设计：
1、计算变压器的额定功率
（1）计算输出总功率P2：
输出总功率P2 = U2×I2 + U3×I3=10W
（2）计算输入功率P1及输入电流I1：
输入功率P1 = P2/η=10/0.75 =13.3W
输入电流I1 = 1.1 ×（P1/U1）= 1.1×13.3/220=0.0665A
2、计算变压器的铁心规格
（1）确定铁心截面积Ｓ：
= 1.25×3.16=3.95(c m2)
（2）确定铁心规格：
查表3-22 GEI型铁心数据，可选用GEI16铁心，a×b = 16×28。
3、计算变压器绕组匝数
（1）确定每伏匝数N0：
N0 = 45000/ （B m×S） = 450000/（11000×4.04）=10匝/伏
（2）初、次级绕组匝数的计算：
匝数N1= N0×U1=11×220 = 2200匝，
次级绕组匝数N2= 1.05×N0×U2 = 1.05×10×10=105匝，
次级绕组匝数N3= 1.05×N0×U3 = 1.05×10×5=53匝
4、计算变压器绕组导线的规格
（1）计算导线直径：
初级绕组导线直径d1= = 0.17毫米
次级绕组导线直径d2 = =0.46毫米
次级绕组导线直径d3 = =0.65毫米
（2）查《电工手册》漆包线规格表，可分别选用导线直径为0.17毫米、0.47毫米、0.67毫米的Q2型漆包线。
5、选用合适的变压器绝缘材料
对一般的小型电源变压器，其工作环境、温升情况无特殊要求，工作电压为220V，其层间绝缘可用牛皮纸，其厚度为0.05 mm。线圈间的绝缘可采用2～3层牛皮纸或0.12 mm的青壳纸。采用现成的16×28线圈框架。
6、核算变压器铁心窗口容纳绕组的情况
（1）根据选定的铁心窗高h计算每层可绕的匝数ni：
n1 = 0.9×（h-2毫米)/d1?= 0.9 ×（28-2）/0.19 = 123匝
n2 = 0.9×（h-2毫米)/d2?= 0.9 ×（28-2）/0.52 = 45匝
n3 = 0.9×（h-2毫米)/d3?= 0.9 ×（28-2）/0.72 = 32匝
（2）每组绕组需绕的层数mi为：
M1 = N1/n1 = 2200/123 = 18（层）
M2 = N2/n2 = 105/45 = 3（层）
M3 = N3/n3 = 53/32 = 2（层）
（3）每组绕组厚度Bi为：
B1 = m1（d1?+δ）+γ = 18 ×（0.19 + 0.05）+ 0.1 = 4.42（毫米）
B2 = m2（d2?+δ）+γ = 3 ×（0.52 + 0.05）+ 0.1 = 1.81（毫米）
B3 = m3（d3?+δ）+γ = 2 ×（0.72 + 0.05）+ 0.1 = 1.64（毫米）
（4）所有绕组的总厚度B为：
B = 1.1×(B0+∑B i) = 1.1×（1+4.42+1.81+1.64）= 9.8（毫米）
结论：此绕组厚度约等于窗宽（10毫米），方案可行，但绕组必须紧绕。
（二）变压器的简单制作
1、绕线前的准备工作
（1）选择漆包线和绝缘材料；
（2）选择或制作绕组骨架；
（3）制作木芯（木芯是套在绕线机转轴上支撑绕组骨架，以进行绕线）。
2、绕线
（1）绕组层次按一次侧、静电屏蔽层、二次侧高压绕组、二次侧低压绕组依次迭绕；
（2）做好层间、绕组间及绕组与静电屏蔽层的绝缘；
（3）当绕组线径大于0.2毫米时，绕组的引出线可利用原线，当绕组线径小于0.2毫米时，应采用软线焊接后输出，引出线应用绝缘套管绝缘。
3、绕组的测试
（1）不同绕组的绝缘测试；
（2）绕组的断线及短路测试。
4、铁心叠装
（1）硅钢片采用交迭方式进行叠装，叠装时要注意避免损伤线包；
（2）铁心叠片要求平整且紧而牢，以防铁心截面达不到计算要求且会使硅钢片产生振动噪音。
5、半成品测试
（1）绝缘电阻测试（用兆欧表测试各组绕组之间及各绕组对铁心（地）的绝缘电阻）；
（2）空载电压的测试（一次侧加额定电压时，二次侧空载电压允许误差：≤±5%）；
（3）空载电流的测试（一次侧加额定电压时，其空载电流应小于10%--20%的额定电流）。
6、浸漆与烘干
（1）绕组或变压器预烘干（去潮作用，温度不能超过变压器材料的耐温）；
（2）浸漆（绕组或变压器浸漆）；
（3）烘干（浸漆滴干后的绕组或变压器，再次送入烘箱内干燥，烘到漆膜完全干燥、固化不粘手为止。
（三）成品测试
1、耐压及绝缘测试（用高压仪、兆欧表测试各组绕组之间及各绕组对铁心（地）的耐压及绝缘
电阻）；
2、空载电压、电流测试（同上）
3、负载电压、电流测试（一次侧加额定电压、二次侧加额定负载，测量电压与电流）。
（四）学生总结讨论发言及相互提问
（1）项目制作与测试中遇到的问题；
（2）变压器的应用讨论；
（3）讲解思考题；
（4）小组间相互提问。
（五）写项目报告
（1）项目目标与任务；
（2）变压器的设计原理；
（3）项目制作、测试过程中碰到的问题与解决方法；
（4）测量数据；
（5）思考题；
（6）项目的应用。
（六）做习题（P89：1、2、3；P97：1、2）
六．教学体会
这是一种理论与实践非常紧密结合的教学方式，学生通过独立设计、变压器制作及测试，不但对理论知识了解更为透彻，而且能培养学生动手操作能力，充分发挥学生的积极性与主动性。同时，也能提高学生的思维能力和培养学生认真踏实的工作作风和事实求是的工作态度，通过自己的劳动能完成一个电气产品，必定会感到欣慰，从而提高了学生的学习兴趣，激发了求知欲望。在教学过程中引入学生总结讨论发言及相互提问环节，可以提高学生的发言水平。
毕业设计开题报告 论文题目: 抽余液塔底换热器设计 学院化工装备学院 专业：过程装备与控制工程 学生姓名：邓华 指导教师：翟英明(高级工程师) 开题时间：2015年3月16日 一、选题目的 1、通过毕业设计，练习综合运用课程和实践的基本知识，进行融会贯通的独立思考。 2、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到化工换热器设计的主要程序和方法。 3、培养分析和解决工程实际问题的能力。 4、树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。 5、通过此次设计任务，学会换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护方法。 二、选题意义 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备。 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。 化工、石油等行业中广泛使用各种换热器，它们是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备，在工业设备价值及作用方面占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一方面是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。 三、国内现状 目前，我国换热器产业的市场规模大概为700亿人民币，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。2010年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10～15%左右的速度增长。到2015年，我国换热器产
摘要 变压器作为联系不同电压等级网络的设备，是电力系统中非常重要的元件。变压器的安全运行关系到整个电力系统供电的可靠性。随着变压器电压等级和容量的提高，变压器本身也越来越贵重。因此变压器保护显得尤为重要，如何能够快速准确的切除变压器故障，使损失降低到最小，同时又要保证有足够的可靠性，就成了变压器保护的主要问题。 本文就此问题对当前变压器出现的各种故障及相应的保护原理进行了简要分析，并在此基础上对变压器保护装置进行了简单设计。该设计的硬件部分以ATmega16为系统的核心，通过对温度、电压及电流进行数据采集并送入信号处理电路，从而准确地得到控制系统可以识别的数字信号。 该设计的软件部分介绍了三种A VR单片机的应用软件，并对系统的主要流程作出了说明，讲述了单片机如何对处理得到的数字信号进行监视、判断处理，及时对各种保护装置发出声光报警或跳闸信号，进而更好地提高变压器运行的安全性和可靠性，确实做好变压器保护工作。 关键字：变压器保护微机保护单片机差动保护
Applications of Single chip in Transformer Protection Abstract As the equipment contacts various voltage grade networks, the transformer is one of the important elements in the electrical power system. The transformer running whether in security has relation to the reliability of whole electrical power system. With transformer voltage grade and capacity increase year after year, the transformer more and more expensive. Thus transformer protects bulk more important. In order to reduce the losses to the minimum and ensure there is sufficient reliability, how to clear the transformer faults quickly and accurately becomes the main problem of transformer protection. On this issue, the paper gives a brief analysis to the faults of transformer and the corresponding protection principle. And on the basis of this, carry out a simple design of transformer protective device. The design of hardware takes ATmega16 as the core, collecting the temperature, voltage and current and sending to signal processing circuit to obtain the digital signal that control system can identify accurately. The design of software introduces three kinds of application software and shows the main flow chart of the system, explains how the SCM to monitor and judge the digital signals had handled, send sound and light alarm or tripping signal to the protective device promptly, which serves to improve the operation of the transformer safely and reliability better, really do a good job on transformer protection. Keywords:transformer protection microcomputer-based protection SCM differential protection
目录 1 概述SB-007.6 第 1 页 2 绕组导线电阻损耗（P R）计算SB-007.6 第 1 页 3 绕组附加损耗（P f）计算SB-007.6 第1页3.1 层式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 1 页3.2 饼式绕组的附加损耗系数（K f %）SB-007.6 第 2 页3.3 导线中涡流损耗系数（K w %）计算SB-007.6 第 2 页 3.3.1 双绕组运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 2 页3.3.2 降压三绕组变压器联合运行方式的最大纵向漏磁通密度（B m）计算SB-007.6 第 3 页 SB-007.6 第3 页3.3.3 升压三绕组（或高-低-高双绕组）变压器联合运行方式的最大纵向漏 磁通密度（B m）计算 3.3.4 双绕组运行方式的涡流损耗系数（K w %）简便计算SB-007.6 第4 页3.4 环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第 4 页3. 4.1 连续式绕组的环流损耗系数（K C %）计算SB-007.6 第4 页3.4.2 载流单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数（K C1 %）计算SB-007.6 第5 页 SB-007.6 第5 页3.4.3 非载流(处在漏磁场中间)单螺旋―242‖换位的绕组环流损耗系数 （K C2 %）计算 3.4.4 载流双螺旋―交叉‖换位的绕组环流损耗系数(K C1 %)计算SB-007.6 第6 页 SB-007.6 第7 页3.4.5 非载流(处在漏磁场中间)双螺旋―交叉‖ 换位的绕组环流损耗 系数（K C2 %）计算 4引线损耗（P y）计算SB-007.6 第7 页5杂散损耗（P ZS）计算SB-007.6 第8 页5.1小型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第8 页5.2中大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第9 页5.3 特大型变压器的杂散损耗（P Z S）计算SB-007.6 第10 页
变压器故障检测系统 摘要 大型电力变压器是电力系统中重要的和昂贵的设备之一，其运行状态直接影响系统的安全性。目前，电力系统的检修体制正由定期检修向状态检修转变，而状态检修是以了解设备的运行状态为基础的。要了解设备状态，就需要对设备信息进行分析诊断。本文的工作就是在这一背景下开展的，其意义在于为电力变压器的检修提供技术支持。本文是从变压器的故障原因、类型以及分析入手，介绍了现今国外主要研究的基于变压器油中气体的故障诊断方法。 在系统的硬件部分，本文以ATmega8单片机为核心，将采集来的电压、电流、温度和气体等模拟量信号经过A/D转换器转换为数字量信号后送入单片机系统中进行处理，通过处理的结果来判断变压器是否含有故障以及故障的类型等。同时本系统也设置了电流保护、差动保护和气体保护等继电保护来防止因短路故障或不正常运行状态照成变压器的损坏，提高供电可靠性。在系统的软件部分，本文运用C语言编写软件程序，使之能够识别并处理从传感器传来的电信号，然后通过人机交互界面显示出来，近而使人能够很轻易判断故障类型。 关键词：变压器故障油气体分析单片机继电保护
Transformer malfunction detection system Abstract In the electrical power system, the large-scale power transformer is one of the important and expensive equipment, it’s running status direct influence system security. At present, the electrical power system overhaul system is transforming by the preventive maintenance to the condition overhaul, but the condition overhaul is take understands the equipment the running status as the foundation.Must understand the equipment condition, needs to carry on the analysis diagnosis to the equipment information. This article work is develops under this background, its significance lies in for the power transformer condition overhaul provides the technical support.This article is from the transformer breakdown reason, the type and the analysis obtains, introduced the nowadays domestic and foreign main research based on the transformer oil in the gas breakdown diagnosis method. Are partial in the system hardware, this article take the ATmega8 MCU as a core, use the gather simulation signal likes voltage, electric current, temperature, gas and so on, to transform after ADC for the digital quantity, and then signal sends in the MCU system to process,
第1章 浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗，在化工工业中应用非常广泛。本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程。首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。 换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。随着我国工业化和城镇化进程的加快，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会保持增长，客观上为我国换热器产业的快速发展提供了广阔的市场空间。从市场需求来看，在国家大力投资的刺激下，我国国民经济仍将保持较快发展。石油化工、能源电力、环境保护等行业仍然保持稳定增长，大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大
编6 关于配电变压器常见问题对策研究 分院名称： 专业： 班级： 学生姓名： 校内指导教师： 企业指导教师：
目录 摘要 (4) 一、绪论 (4) 1、电压互感器的分类 (4) 2、电压互感器预防性试验项目 (4) 二、电磁型电压互感器的预防性试验 (4) （一）绝缘电阻试验 (5) 1、绝缘电阻的试验目的 (5) 2、绝缘电阻的试验设备 (5) 3、绝缘电阻的试验方法 (5) 4、绝缘电阻的试验结果 (6) 5、绝缘电阻的试验结果分析 (6) （二）介质损失角正切值测量 (6) 1、介质损失角正切值测量的试验目的 (6) 2、介质损失角正切值测量的试验设备 (6) 3、介质损失角正切值测量的试验方法及试验结果 (6) 4、介质损失角正切值测量的试验结果分析 (7) （三）直流电阻试验 (9) 1、直流电阻试验的试验目的 (9) 2、直流电阻试验的试验设备 (9) 3、直流电阻试验的试验方法及试验结果 (9) 4、直流电阻试验结果分析 (10) （四）伏安特性试验 (10) 1、伏安特性试验的试验目的 (10) 2、伏安特性试验的试验设备 (10) 3、伏安特性试验的试验方法 (10) 4、伏安特性试验的试验结果 (10) 5、伏安特性试验的试验结果分析 (10) (五) 极性和变比试验 (11) 1、极性和变比试验的试验目的 (11)
2、极性和变比试验的试验设备 (11) 3、极性和变比试验的试验方法 (11) 4、极性和变比试验的试验结果 (12) 5、极性和变比试验的试验结果分析 (12) (六) 互感器交流耐压试验 (12) 1、互感器交流耐压试验的试验目的 (12) 2、互感器交流耐压试验的试验方法及结果判断 (12) 三、电容式电压互感器 (12) 1、电容分压器介损正切值测量的试验接线 (12) 2、电容分压器介损正切值测量的试验结果 (13) 3、电容分压器介损正切值测量的试验结果分析 (13) 总结 (14) 致谢 (14) 参考文献 (15)
前言 在这次设计的选题上我是根据自己现在所实习的岗位来确定的，题目是《110KV降压变电站的部分设计》，而且我认为这次选题也是很好的结合了我在学校所学的工厂供电这门课程，让实践和理论知识相结合。 学习了工厂供电,为了更好的掌握这门功课，切实保证工厂生产的正常工作需要,我们进行了这次设计.要完成这次设计就必须了解工厂供电的基本知识.包括供电系统的一般原则,内容和程序.须要进行负荷计算,无功补偿以及继电保护。 首先介绍工厂供电设计的基本知识,包括供电设计的内容和程序,供电设计依据的主要技术基础,供电设计常用的电气图形符号和文字符号.接着依次讲述负荷计算和无功补偿,变配电所主接线方案的设计,短路计算及一次设备选择,继电保护及二次回路的选择,变配电所的布置与结构设计,供配电线路的设计计算,防雷保护和接地装置的设计。本次设计最重要的设计原则和方法,我们认为,就是在设计中一定要遵循国家的最新标准和设计规范.因此设计中着力介绍与工厂供电设计有关的最新标准和设计规范的规定和要求.限于我们的水平,加之时间非常的紧促,因此设计书中可能有错漏和不妥之处,是很难避免的,请老师批评指正。 毕业设计（论文）任务书 题目110kV降压变电站电气一次部分设计 一、毕业设计（论文）内容 本所位于某市区。向市区工业、生活等用户供电，属新建变电所。 电压等级： 110kV：近期2回，远景发展2回； 10kV：近期12回，远景发展2回。 电力系统接线简图、负荷资料及所址条件见附件。 二、毕业设计(论文)应达到的主要指标 1、变电所总体分析； 2、负荷分析计算与主变压器选择； 3、电气主接线设计； 4、短路电流计算及电气设备选择； 5、配电装置及电气总平面布置设计。 三、设计(论文)成品要求 1．毕业设计说明书（论文）1份； 2．图纸：1套（电气主接线）。
毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目： 学院：化工装备学院 专业班级：过程装备与控制工程0802 学生： 指导教师： 开题时间：2011年10 月18 日
指导教师评阅意见
一、选题的目的及意义： 换热器的基建投资在一般化工、石化企业中约占设备总投资的20%，其中固定管板式换热器约占换热器的70%。 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈,（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。 固定管板换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束根据换热器的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。 固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 本课题所设计的冷却器属于固定管板换热器，是针对给定的设计参数，按照相关规定的要求，通过壁厚计算和强度校核等，设计固定管板式换热器产品。熟悉压力容器设计的基本要求，掌握固定管板式换热器的常规设计方法，把所学的知识应用到实际的工程设计中区，为以后的工作和学习打下扎实的基础。 二、国外现状发展及趋势 2.1 国外情况 对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气一水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30%-40%的传热面积节省材料20%-30%。相对于弓形折
电气系毕业设计题 目大全
集成电路型方向阻抗继电器设计锅炉过热汽温模糊控制系统的设计 基于小波分析和神经网络理论的电力系统短路故障研究 谐振接地电网调谐方式的性能分析与实验测试 电力系统继电保护故障信息采集及处理系统 消弧线圈接地补偿系统优化研究 面向对象的10kV配电网拓扑算法研究 蚁群算法在配电网故障定位中的应用 中性点接地系统三相负载综合补偿 电力有源滤波器控制设计 110kV电力线路故障测距 防窃电装置的分析与设计 基于单片机的数字电能表设计 跨导运算放大器在继电保护中的应用 基于微机的三段式距离保护实验系统开发 小干扰电压稳定性实用分析方法研究 基于灰色系统理论的电力系统短期负荷预测 冲击负载引起电压波动与闪变分析 基于等波纹切比雪夫逼近准则最优化方法设计FIR滤波
电力系统智能稳定器PSS的设计 基于模糊集理论的电力系统短期负荷预测 基于labview虚拟仪器的电力系统测量技术研究 基于重复控制的冷轧机轧辊偏心补偿系统 基于模糊聚类的变压器励磁涌流与短路电流的识别基于蚁群算法的配电网报装路径优化 基于虚拟仪器的变压器保护系统设计 配网无功功率优化 复合控制型电力系统稳定器研究 电力系统鲁棒励磁控制器设计 基于标准系统方块图的OTA-C滤波器的实现 6-10KV电网线损理论计算潮流算法研究 基于DSP的逆变电源并联系统的功率检测技术研究滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究 分布式电力系统发电机动态模型仿真研究 基于MSP430单片机的温度测控装置的设计 电力系统谐波分量计算-最小二乘法 用户供电事故自动回馈系统 电力系统谐波抑制的仿真研究
电力变压器论文 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
福建电力职业技术学院 毕业论文 题目：浅谈变压器抗短路能力 提高的方法 专业：发电厂及电力系统 年级：2015级大专函授 学生姓名：王贵元 学号： 指导教师：黄朵 成人教育中心 2017年7月21日 目录 8 浅谈变压器抗短路能力提高的方法 摘要
2015年3月7日，石狮鸿山消防中队接到群众报警，称位于石狮锦尚工业区附近一室外变压器突然着火。接到报警后，该中队立即出动2辆消防车赶赴现场扑救，十几分钟后火灾被扑灭。目前，起火原因正在进一步调查中。2017年2月14日凌晨03时16分许，莆田荔城拱辰中队接到报警称：在荔城区拱辰街道幸福小区对面变压器着火，中队接到警后迅速赶赴现场。经侦查和询问得知变压器已断电，指挥员迅速下令警戒一组拉好警戒，防止无关人员进入；灭火一组利用干粉灭火器进行火势控制；灭火二组从大力车单干线出一把水枪对明火进行扑灭。为了防止复燃，消防官兵们又利用火钩、锄头等工具进行残火、余火的消灭。电力变压器是传输、分配电能的枢纽，是电力网的核心元件，其可靠运行不仅关系到广大用户的电能质量，也关系到整个系统的安全程度。电力变压器的可靠性由其健康状况决定，不仅取决于设计制造、结构材料，也与检修维护密切相关。本文就电力系统中变压器抗短路能力的提高的问题进行了探讨。 关键词：电力变压器短路电流策略 1 电力变压器概述 电子电力变压器主要是采用电力电子技术实现的，其实现过程所示。其基本原理为在原方将工频信号通过电力电子电路转化为高频信号，即升频，然后通过中间高频隔离变压器耦合到副方，再还原成工频信号，即降频。通过采用适当的控制方案来控制电力电子装置的工作，从而将一种频率、电压、波形的电能变换为另一种频率、电压、波形的电能。由于中间隔离变压器的体积取决于铁芯材质的饱和磁通密度以及铁芯和绕组的最大允许温升，而饱和磁通密度与工作频率成反比，这样提高其工作频率就可提高铁芯的利用率，从而减小变压器的体积并提高其整体效率。 2 变压器短路实验的分析 中国正在构建安全可靠、经济高效的电网，未来将形成由四个同步电网（“三华”电网、东北电网、西北电网和南方电网）异步联接构成的全国互联电网。特别是全国互
单相变压器毕业设计 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
目录 单相变压器的设计 摘要：本次设计的课题是单相变压器，基本要求是输入电压范围在24V到60V，功率为100W的单相升压变压器。首先要了解变压器的工作原理、结构和分类，
其次是变压器的设计步骤包括额定容量的确定；铁芯尺寸的选定；绕组的匝数与导线直径；绕组（线圈）排列及铁芯尺寸的确定。 关键词：变压器基本原理设计步骤 前言 随着科学技术进步，电工电子新技术的不断发展，新型电气设备不断涌现，人们使用电的频率越来越高，人与电的关系也日益紧密，对于电性能和电气产品的了解，已成为人们必需的生活常识。 变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应原理把一种电压的交流电能转变成同频率的另一种电压的交流电能，以满足不同负载的需要。在电力系统中，变压器是一个重要的电气设备，它对电能的经济传输，灵活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人们能够方便地解决输电和用电这一矛盾。 输电线路将几万伏或几十万伏高电压的电能输送到负荷区后，由于用电设备绝缘及安全的限制，必需经过降压变压器将高电压降低到适合于用电设备使用的低电压。当输送一定功率的电能时，电压越低，则电流越大，电能有可能大部分消耗在输电线路的电阻上。为此需采用高压输电，即用升压变压器把电压升高输电电压，这样能经济的传输电能。 它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。如果按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：电力变压器、仪用互感器和其他特殊用途的变压器；如果按相数可以分为单相和三相变压器。不管如何进行分类，其工作原理及性能都是一样的。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
上海理工大学成人高等学历教育毕业设计（论文） 第1章绪论 换热器是一种实现物料之间传递热量的节能设备，在石油，化工，动力，食品，轻工等行业应用普遍。在炼油，化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%—45%。近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大带来了显著的经济效益。换热器的种类很多，但根据冷，热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。在三大类换热器中，间壁式换热器应用最多。 间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和壳管式换热器。其中壳管式换热器（又称列管式）是最典型的间壁式换热器，它在工业应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占有主导的地位。 1.1 课题的提出和研究内容 1.1.1 课题背景 管壳式冷凝器所涉及到的原理和它应用的领域都十分广泛，特别在制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的冷凝器，大型中央空调的冷水机组中都有其身影。可以说在民用和工业领域中的重要性不言而喻，所以对其的合理优化设计是非常重要的。 这次的毕业设计是与上海第一冷冻机厂的校企合作项目，上海第一冷冻机厂有限公司始创于1934年，我国第一台活塞式制冷压缩机、第一台离心式压缩机、第一台溴化锂制冷机和第一台螺杆制冷压缩机都诞生在这里！公司现已成为一个集冷冻空调设备研制开发、制造和压力容器制造、压力管道设计及相关工程安装和系统服务于一体的集约化企业。此次的毕业设计正是为企业设计HSG70-2型冷凝器，也是将大学四年所学知识学以致用。 1.1.2课题任务 本课题是按照上海第一冷冻机厂的要求设计HSG70-2型双机头（双回路）管壳式冷凝器。由于这个型号是工厂第一次设计，所以需
毕业设计 设计题目电力变压器保护设计系（部）电力工程系 学科专业供用电技术 班级 姓名 学号 指导教师 二〇一六年四月二十三日
工程学院毕业设计任务书
工程学院毕业设计成绩表
摘要 电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。 本文是笔者在阅读了大量专业资料、咨询了很多的专家和老师的前提下，按照指导老师所给的原始资料，通过系统的原理分析、精确的整定计算。做出的一套电力变压器保护方案。 关键词电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算
ABSTRACT The transformer is the essential equipment in the electrical power system．Its breakdown might bring the serious influence to the power supply reliability and the system safely operation．At the same time the large capacity power transformer is the extremely precious equipment．Therefore．We must install the reliable relay protection installment according to the transformer capacity rankand the important degree． The article is about the relay protection of the transformer.I had consulted many experts and teachers before I finished the article．At the same time the massive specialized materials was consulted by me． It is not diffcult to understand the logical organiztion of the article for readers．And the article will bring the usful help to the comrades who is working as a electrical engineer. Keywords Power System Fault Condition, Power Transformer, Relay
110kV变电站电气部分设计 第一篇：毕业设计说明书 第一章变电站总体分析 第一节变电站的基本知识 一.变电站的定义 变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，是进行电压变换以及电能接受和分配的场所。 二.变电站的分类 1、根据变电站的性质可分为升压和降压变电站 （1）升压变电站是将发电厂发出的电能进行升压处理，便于大功率和 远距离输送。 （2）降压变电站是对电力系统的高电压进行降压处理，以便电气设备的使用。 2、变电所根据变电站在系统中的地位，可分为枢纽变电站、区域变电站和用户变电站 （1）枢纽变电所。位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330～500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。 （2）中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2～3个电源，电压为220～330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。 （3）地区变电所。高压侧一般为110～220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电停电。 （4）终端变电所。在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受
到损失。 第二节所设计变电站的总体分析 变电站电气一次部分的设计主要包含：负荷的分析计算、变压器的选型、主接线的设计、无功补偿、短路电流的计算、电气设备的选型和校验、母线的选择和校验等有关知识。因此，变电站的总体分析也应该从这几个方面着手。 1、由待设计变电站的建设性质和规模可知，所设计变电站主要是为了满足某铁矿生产生活的发展需要,是一个110/10kv降压变电站,也是一个地区性变电站，并且只有两个电压等级，因此，主变压器可选用双绕组型的。 2、由原始资料电力系统接线简图可知有来自同一个电力系统的双电源供电。 3、由原始资料负荷资料可知110kv侧线路共三回，两用一备，有穿越功率，穿越功率经过110kv母线配电装置传出。10kv侧线路共15回，13用2备，负荷较大，无功补偿应选在10kv侧，一二级负荷所占比例较大，对供电可靠性要求较高。因此110kv,10kv侧母线可考虑对供电可靠性较高的单母线分段和双母线接线两种接线形式。 4、由原始资料所设计变电站的地理位置示意图和该地地形、地质、水文、气象等条件可知，所设计变电站应选址在负荷中心且地势较平坦的山谷中，根据变电站的出线方向来设计配电装置的布置，还应考虑到变电站的防震防雷防雪等，根据110kv变电站的设计手册可知所选电气设备应优先考虑室外型。。
板式换热器设计毕业论文 目录 前言 (1) 1章标题 (2) 1.1节标题 (3) 1.1.1小节标题 (4) 1.1.1.1小节子标题 (5) 1.2节标题 (6) 1.2.1小节标题 (7) 1.2.1.1小节子标题 (8) 2章标题 (9) 2.1节标题 (10) 2.1.1小节标题 (11) 2.1.1.1小节子标题 (12) 1绪论 1.1 板式换热器的学术背景及意义 目前板式换热器已成为高效、紧凑的热交换设备，大量地应用于工业中,它的发展已有一百多年的历史。 1878年德国人发明了半片式换热器，现在通常都称作板式换热器，它经过了50余年的发展，至20世纪30年代，由薄金属板压制的板片组装而成的板式换热器间世，并将该换热器应用于工业中，显示出了优异的性能，从此就迅速地得到了广泛的推广应用，成为紧凑、高效的换热设备之一。 板式换热器是以波纹板的新型高效换热器。国外早在20世纪20年代就作为工艺设备引入食品工业，40—50年代初开始用于化工领域。近十年来，板式换热器发展很迅速，现已广泛用于食品、制药、合成纤维、石油化工、动力机械、船舶、动力、供热等各行业。目前我国的板式换热器工厂，可制造单板传热面积从0.042m2至1.32m2，波纹形式为水平平直波纹、人字形波纹、球形波纹、锯齿形波纹、竖直形波纹的板式换热器。
由于板式换热器在制造上和使用上都有一些独特之处，所以在工业上一经使用成功之后就发展很快。到本世纪四十年代，已经有几个国家好几个厂生产出许多种不同形状和不同尺寸的板片。至于现在，世界上能生产板式换热器的工厂已经很多了，主要的生产厂不下三、四十个。几个主要生产厂一般都有该厂独特的板片波形。一般一个厂只生产有限几种尺寸的板片。然后组装成换热面积大小不同的换热器。因为从设计到制造成功一定波形的板片需要有较大的投资和较长的时间，所以一般生产工厂不轻易改变板片的波形。 早期的板式换热器大都用于食品工业，如牛奶、蛋液、啤酒等的加工过程中。这是由于早期扳片的单板面积较小，不能组成单台面积较大的换热器，所以只能用于处理物料流量较小的场合，随着单板面积的增大，能组成的单台板式换热器的面积也相应增大。现在各制造厂竞相增大单板面积和组成大型的板式换热器。 板式换热器今后的发展趋势是：提高操作温度和操作压力，加大处理量，扩大使用范围，研制采用新的结构材料的制造工业，而研制新的垫片材料易提高其使用温度和使用压力，将是其中的重点。 虽然板式换热器有很多优点，而其现在发展很快，但它们在结构与制造上尚存在问题。随着科学技术的飞速发展，板式换热器正不断完善，应用也日趋广泛。 21世纪我国的能源形势是紧张的，我国和世界的能源消耗随着人口的增长和工业化的进展将会快速增长；现在我们利用的主要一次能源（煤炭、石油、天然气和核能）之中，除煤炭之外，其余三项已逐渐枯竭，其价格不可避免将持续增长；目前尚没有发现能替代石油、天然气、核能的一次能源，作为有效替补的能源有太阳能和热核反应，但前者成本费高，后者尚有许多实质的问题没有解决，尚不能达到实用阶段；为了控制地球温室效应，化石燃料的使用受到了各国舆论的强烈反对。综上所述，在21世纪的上半个世纪之间，作为解决我国能源和环境问题的重要措施之一是如何有效地利用好一次能源，其中主要研究的内容是从一次能源转移至二次能源、三次能源的高效率化；各阶段利用技术的先进性和效率的提高；需求的平衡和能源的供给、消耗系统的改善等。上述所说内容的实质是热技术，当分析各项技术时，我们将发现，换热技术是关键工艺之一。 近几十年来，板式换热器的技术发展，可以归纳为以下几个方面。 1：研究高效的波纹板片。初期的板片是铣制的沟道板，至三四十年代，才用薄金属板压制成波纹板，相继出现水平平直波纹、阶梯形波纹、人字形波纹等形式繁多的波纹片。同一种形式的波纹，又对其波纹的断面尺寸——波纹的高度、节距、圆角等进行大量的研究，同时也发展了一些特殊用途的板片； 2：研究适用于腐蚀介质的板片、垫片材料及涂（镀）层； 3：研究提高使用压力和使用温度； 4：发展大型板式换热器； 5：研究板式换热器的传热和流体阻力； 6：研究板式换热器提高换热综合效率的可能途径。 1.2 我国设计制造应用情况 我国板式换热器的研究、设计、制造，开始于六十年代。1965年，兰州石油化工机器
摘要 XF 110KV变电所是地区重要变电所，是电力系统110KV电压等级的重要部分。其设计分为电气一次部分和电气二次部分设计。 一次部分由说明书，计算书与电气工程图组成，说明书和计算书包括变电所总体分析;负荷分析与主变选择;电气主接线设计;短路电流计算;电气设备选择;配电装置选择;变电所总平设计及防雷保护设计。 二次部分由说明书，计算书与电气工程图组成。说明书和计算书包括整体概述;线路保护的整定计算;主变压器的保护整定计算;电容器的保护整定计算;母线保护和所用变保护设计。 计算书和电气工程图为附录部分。其中一次部分电气AutoCAD制图六张；二次部分为四张手工制图。 本变电所设计为毕业设计课题，以巩固大学所学知识。通过本次设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定了必要的基础。 关键词: Ⅰ、变电所Ⅱ、变压器Ⅲ、继电保护
Abstract XF county 110KV substation is an important station in this distract, which is one of the extremely necessary parts of the 110KV network in electric power system. The design of the substation can be separated in two parts: primary part and secondary part of the electric design. The first part consists of specifications, computation book and Electrical engineering drawings about the design. The specifications has several parts which are General analysis of the station, Load analysis, The selection of the main transformer, Layout of configuration, Computation of short circuit; Select of electric devices, Power distribution devices, General design of substation plane and the design of thunderbolt protection. The second part also consists of specifications, computation book and electrical drawings about the design。Specifications and computation book include following section: General, The evaluation and calculate of line protection, Transformer protection, capacitor protection, Bus protection and Self-using transformer protection. Computation book, Electrical engineering drawings and catalogue of drawings are attached in the end。There are nine drawings total, in which four are prepared by hand, others are prepared by computer in which installed the software electrical AutoCAD. From other view, it also can be classified as first part and second part. This is a design of substation for graduation design test. It can strengthen our specified knowledge. Key-words: Ⅰsubstation Ⅱtransformer Ⅲ Relay protection