小型单相变压器的制作

电机变压器原理与维修一体化教学
3.主要附件
三、电力变压器的铭牌参数
为了使电力变压器安全、经济运行,并保证一定的使用寿命,制造厂按照
1.电力变压器的型号
按照国家标准规定,变压器的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成,它表示变压器的结构特点、额定容量(kV·A)和高压侧的电压等级(kV)。

变压器的型号含义如图2-1-6所示。

例如:SL9-800/10为三相铝绕组油浸式电力变压器,设计计序号为9,额定容量为800kV·A,高压绕组电压等级为10kV。

2.相数
电力变压器分单相和三相两种,220kV及以下电压等级的电力变压器都是三相变压器。

3.额定频率(fN)
变压器的额定频率是指所设计的运行频率,我国电网电压的额定频率规定为50Hz(常称“工频”),有些国家规定频率为60Hz。

4.额定电压(U1N、U2N)
额定电压是指变压器线电压的有效值,它应与所连接的输变电线路电压。

教案正页序号2教案附页2、小型变压器的设计四、课题所需的相（一）自耦变压器1、单相自耦变压器2、三相自耦变压器自压仅降压，只要入、输出对下，就变成压器。

入低压侧，这是很不安全的，所以低压侧应有防止过电压的保护措施。

2)如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，虽然二次侧输出电压大小不变，仍可正常工作，但这时输出“零线”已经为“高电位”，是非常危险的。

（3）. 自耦变压器输出功率S2=U2I2=U2(I+I1)=U2 I +U2I1=S’2+S’’2S’2为绕组之间电磁感应传递的能量，而S’’2为电路直接从一次侧传递的能量。

从U2I1= S’’2可导出：S’’2=S2/K通常，自耦变压器变比K=1.2~2的状态下，优点明显。

（二）仪用互感器1、电流互感器工作原理电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗。

电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。

由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。

2、电压互感器工作原理路中，流电流，被电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。

因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。

仪用互感器的结构和使用注意事项比较比较内容电流互感器电压互感器结构一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中; 二次绕组匝数较多，二次侧近似于短路状态。

运行中二次侧不得开路。

一次侧接有高电压，而二次侧近似开路状态，运行中，二次侧不能短路。

左右(即电弧上电压)。

实验三单相变压器实验一、实验目的1、通过空载、短路实验，掌握变压器参数的测取方法。

2、通过负载实验，掌握变压器性能参数及特性的测取方法。

3、提高实验数据处理及特性分析的能力。

二、实验设备单相变压器（副边一个绕组）：S N=1kV A，U1N/U2N=220/110V，I1N /I2N =4.55/9.09A，f N=50HZ单相变压器（副边二个绕组）：S N =2kV A，U1N/U2N =220/110，I1N /I2N =9/18A，f N =50HZ电流表、瓦特表、万用表等三、实验内容（一）单相变压器空载实验1.实验线路：如图3.1，为了安全和易于测量，空载实验一般在低压边做。

即副边ax接在电源上，原边AX开路。

2.实验方法：先将调压器输出电压调为零，然后合上开关QS。

调节调压器输出电压在（0.5~1.2）倍的额定电压范围内（一定包含U2N，并在U2N附近多测几点），测取6~7组数据。

空载实验看电压，调节调压器输出电压，密切注视U2的变化。

图3.1单相变压器空载实验线路图3.测取参数：U 2、U 10、I 0、P 0 计算出： 02I U Z m =r m =20I Px m =22m m r Z -cos Φ=20I U P（二）单相变压器短路实验1.实验线路：如图3.2，为了安全和易于测量，短路实验一般在低电流边做。

即原边AX 接在电源上，副边ax 短路。

图3.2单相变压器短路实验线路图2.实验方法：注意！在合开关QS 之前，调压器输出电压一定要调为零，否则烧坏电表。

缓慢调节调压器输出电压，使电流I K 在（0.5～1.2）倍额定电流范围内（一定包含额定电流I e 1点），测出6～7组数据。

短路实验看电流，调节调压器输出电压，密切注视I k 的变化。

3.测取参数：U k 、I k 、P k 计算出： Z z =kkI Urk =2kk I Pxk =22kkrZ-r℃k75=rk·θ++5.234755.234coskΦ=kkkIUP（三）单相变压器负载实验1.实验线路：如图3.3。

单相小型变压器简易计算方法单相小型变压器是一种常用的电力设备，用于将电流和电压从一种电压变为另一种电压。

在设计和计算单相小型变压器时，需要考虑变压器的功率、输入电压和输出电压之间的关系，以及要求的效率和温升等因素。

以下是单相小型变压器的简易计算方法。

1.计算变压器的功率需求：首先确定要供电的负载的功率需求，例如需要一台1kVA（千伏安）变压器。

这个功率需求可以通过计算所需的电阻、电流和电压得出。

2.确定变压器的额定电压：根据实际应用需要和供电要求，确定变压器的输入和输出电压。

输入电压通常是标准电网电压（如220V或110V），输出电压取决于所需的负载电压。

3.根据变压器的电源频率选择适当的磁芯材料和设计：通常选择的频率是50Hz或60Hz，根据这个频率选择合适的铁芯材料（如硅钢片）和磁通密度。

4.计算变压器的变比：根据变压器的输入电压和输出电压，可以计算变压器的变比，即输入电压与输出电压之间的比值。

变比通常可以通过变压器的线圈匝比来计算。

5.计算变压器的匝数：根据变比和变压器的额定电压，可以计算出变压器的匝数。

变压器的线圈匝数由变压器的输入和输出电压决定。

6.确定变压器的磁芯尺寸：根据变压器的功率和磁通密度，可以确定变压器磁芯的尺寸。

根据设计要求和磁通密度，可以确定磁芯的横截面积。

7.计算变压器的电流：根据变压器的功率和输入电压，可以计算出变压器的输入电流。

根据变压器的功率和输出电压，可以计算出变压器的输出电流。

8.检查变压器的效率和温升：通过计算变压器的铜损耗和铁损耗，可以得出变压器的总损耗和效率。

根据设计要求，变压器的温升应该在可接受范围内。

1. Kulkarni, S. V., & Khaparde, S. A. (2004). Transformer engineering: design, technology, and diagnostics. CRC Press.2. Say, M. G. (2003). The performance and design of alternating current machines: transformers, three-phase induction motors, wound rotor induction motors and synchronous motors. Newnes.。

课程设计名称：《电机与拖动》课程设计题目：小型单相变压器设计摘要本文设计内容为单相变压器，包括单相变压器的结构及参数确定。

因此，在单相变压器的设计中，只有了解单相变压器的结构和原理，正确计算参数，才能最终设计出合理，实用的单相变压器。

根据单相变压器的基本结构和工作原理，先通过测量计算二次侧总容量和一次侧总容量得出变压器的额定电容，然后通过测量铁芯的宽度和厚度来确定铁芯截面积，继而选定铁芯尺寸，再者测量绕组扎数和导线的直径，最后通过前几步的测量计算，绕组（线圈）排列及铁芯尺寸的最后确定。

关键词：单相变压器；绕组；铁芯；额定电容。

目录目录2、变压器的工作原理 (3)2.1 电压变换 (3)当一次绕组两端加上交流电压u1时，绕组中通过交流电流i1，在铁心中将产生既与一次绕组交链，又与二次绕组交链的主磁通 (3)2.2 电流变换 (3)3、变压器的基本结构 (4)4、设计内容 (5)4.1 额定容量的确定 (5)4.2 铁心尺寸的选定 (6)4.3 绕组的匝数与导线直径 (7)4.4 绕组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定 (8)5、实例计算 (10)本次设计我以《电机与拖动》为主要参考文献，同时又在网络上和图书馆里查阅了大量的资料，一周的时间很快就过去了，在课间里我把自己还不是很清楚的地方和同学深入地探讨了一下，在中午吃饭回来后，在下午没课的自由时间里，在晚上我们都抽出时间一起学习，为了把这次设计做好我还特意把老师上课讲的内容从头到尾全都看了一遍。

(12)另外通过本次课程设计我掌握了查阅资料的本领，在编辑公式与排版过程中大量应用了计算机文化基础知识，我也系统的对起进行了学习。

另外，在本次设计过程在中，我深深的感受到合作在工作中的作用。

(12)这次设计是我明白了实验的重要性，和自我研究问题能力培养的重要。

(12)参考文献 (14)2、变压器的工作原理变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压器常用的铁心形状一般有E 型和C 型铁心。

计小型单相变压器的计算公式：通过以下公式进行计算：1、Ps=V2I2+V3I3......(瓦)式中Ps:输出总视在功率（VA）V2V3：二次侧各绕组电压有效值（V）I2I3：二次侧各绕组电流有效值（A）2、Ps1=P s/η（瓦）式中Ps1:输入总视在功率（VA）η:变压器的效率，η总是小于1，对于功率为1KW以下的变压器η=0.8～0.9I1=Ps1/V1×(1.11.～2)(A)式中I1：输入电流(A)V1：一次输入电压有效值（V）(1.1～1.2):空载励磁电流大小的经验系数3、S=KO×根号Ps(CM²)式中S：铁芯截面积(CM²)Ps:输出功率（W）KO:经验系数、参看下表：Ps（W）0～10 10～50 50～500 500～1000 1000以上KO 2 2～1.75 1.5～1.4 1.4～1.2 1S=a×b(CM²)b′=b÷0.94、计算每个绕组的匝数：绕组感应电动势有效值E=4.44fwBmS×10ˉ4次方（V）设WO表示变压器每感应1伏电动势所需绕的匝数，即WO=W/E=10(4次方)/4.44FBmS(匝/V)不同硅钢片所允许的Bm值也不同，冷扎硅钢片D310取1.2～1.4特，热扎的硅钢片D41、D42取1～1.2特D43取1.1～1.2特。

一般电机用热轧硅钢片D21、D22取0.5～0.7特。

如硅钢片薄而脆Bm可取大些，厚而软的Bm可取小些。

一般Bm可取在1.7～1特之间。

由于一般工频f=50Hz，于是上式可以改为WO=45/BmS(匝/V)根据计算所得WO值×每绕组的电压，就可以算得每个绕组的匝数（W）W1=V1WO、W2=V2WO.......以此类推，其中二次侧的绕组应增加5%的匝数，以便补偿负载时的电压降。

5、计算绕组的导线直径D,先选取电流密度J,求出各绕组导线的截面积St=I/j(mm²)式中St：导线截面积(mm²)I:变压器各绕组电流的有效值（A）J:电流密度（A/mm²）上式中电流密度以便选用J=2～3安/mm²,变压器短时工作时可以取J=4～5A/mm²。

小型变压器的设计步骤一、确定变压器参数1、额定功率。

变压器的额定功率是指其能够承载的最大功率。

在确定设计功率时需要考虑负载电流、工作温度、铁心的材料和制造工艺等因素。

2、工作电压。

根据应用场景，确定输入电压和输出电压，以及变压比。

3、变压器类型。

根据应用场景选择变压器的结构类型，如单相变压器、三相变压器、隔离变压器等。

4、绕组数量和分布。

根据应用场景确定变压器的绕组数量和分布方式，如单绕组、双绕组、自耦变压器等。

二、选择核心根据变压器参数选择合适的核心材料，常见的核心材料有矽钢片、铁氧体、铁氧化铝等。

根据核心的材料、形状和尺寸等因素，进行磁路设计，以达到所需的电气性能。

三、决定绕组1、根据电气性能要求，确定绕组的匝数和截面积。

2、确定绕组的数量、相位和连接方式。

根据应用场景，选择单相、双相或三相绕组，并确定绕组连接方式（并联或串联）。

3、确定绕组的布局。

绕组的布局应考虑空间因素、磁路情况和绕组之间的绝缘等问题。

四、计算设计参数根据变压器参数、核心材料和绕组参数等信息，进行计算和仿真，以确定最终的设计参数。

常见的设计参数包括：匝数比、磁路通量密度、绕组电流密度、电压降、效率和温升等。

五、制造和测试根据设计参数制造变压器，并进行测试和调试。

对于小型变压器，可以采用手工制造的方式，也可以采用自动化生产线。

测试内容通常包括：绝缘测试、空载测试、短路测试、效率测试、温升测试等。

小型变压器的设计是一个比较复杂的过程，需要综合考虑多种因素。

合理的变压器设计可以提高其性能和可靠性，提高产品的质量水平，并推动电子产品的发展。

与小型变压器设计相关的问题还有很多，下面将分别从材料选择、电磁兼容性和设计优化等方面进行阐述。

一、材料选择在小型变压器的设计过程中，材料的选择是个至关重要的问题。

变压器中最重要的部件就是铁心，因为它影响到磁通的分配、磁阻的大小以及负载能力等特性。

常见的铁心材料为硅钢片、铁氧体和铁氧化铝等。

硅钢片具有独特的导磁性能和高度的磁导率，但是存在磁饱和和损耗大的问题；铁氧体则解决了这些问题，但价格较高。

1000W以下小型电源变压器的XX省泗阳县李口中学沈正中一、电源变压器绕制方法一：变压器铁芯截面积1•求变压器输出功率变压器的输出容量P2=（0.8X铁心截面积S〕2（S单位：cm2）2•求每伏匝数每伏匝数T=55/铁心截面积S o3•求线圈匝数初级线圈片=变压器输入电压U]X每伏匝数T；次级线圈亠=变压器输出电压U2X每伏匝数TX1.05；次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降。

4•求导线直径变压器的输入容量气=变压器的输出容量P2/0.8；初级线圈电流1]=变压器的输入容量气/变压器输入电压Up次级线圈电流12=变压器的输入容量P2/变压器输入电压U2；导线直径d=0.8/i〔mm〕；初级线圈导线直径d]=0.8pT；次级线圈导线直径d2=0.8C；。

例如：变压器铁芯截面积为5.6cm2，输入电压220V,输出电压50V。

1•求变压器输出功率变压器的输出容量P2=〔0.8X5.6〕2惣0W2•求每伏匝数每伏匝数T=55/S=55/5.6=9.8匝。

3•求线圈匝数初级线圈n i=U1xT=220x9.8=2156匝；次级线圈n2=U2xTx1.05=50x9.8x1.05=514.5匝，可取为515匝；4•求导线直径变压器的输入容量P]=P2/0.8=25W；初级线圈电流I1=P1/U1=25/220=0.11A。

初级线圈导线直径d]=0.8叮I]=0.8Jo.ii=0.27mm；次级线圈电流I2=P2/U2=20/50=0.4A；次级线圈导线直径d2=0.8/i；=0.8、込4=0.51mm；注：经桥式整流电容滤波后的电压约是原变压器次级电压的1.4倍。

方法二：制作一定功率的变压器1•求铁芯面积铁芯截面积S=1.25x話~P（S是被线圈套着部位铁芯的截面积,单位：cm2,P为输出功率，单位：W）；2•求线圈匝数铁芯的磁感应强度可取〔7000-10000GS〕，通常取8000Gs，每伏匝数T=450000/〔8000x铁芯截面积S〕；3•求导线直径同方法一。

小型单相变压器设计（1）变压器的结构（1）铁心：铁心是变压器磁路部分。

为减少铁心内磁滞损耗涡流损耗，通常铁心用含硅量较高的、厚度为0.35或0.5mm、表面涂有绝漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。

铁心分为铁柱和铁轭两部分，铁柱上套装有绕组线圈，铁轭则是作为闭合磁路之用，铁柱和铁轭同时作为变压器的机械构件。

铁心结构有两种基本形式：心式和壳式。

（2）绕组：绕组是变压器的电路部分。

一般采用绝缘纸包的铝线或铜线绕成。

为了节省铜材，我国变压器线圈大部分是采用铝线。

（3）其它结构部件：储油柜、气体继电器、油箱。

（2）变压器的原理变压器（transformer）是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一电压的交流电的能量的变换装备。

变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图（1）所示。

一个绕组接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级）。

原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示。

原绕组匝数为N1，副绕组匝数为N2。

理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压u1，产生电流i1，建立磁通Φ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势e1和e2。

图（1）变压器结构示意图根据电磁感应定律可以推导出一次侧和二次侧绕组感应电动势：E 1=4.44fN 1B m A×10-14 E 2=4.44fN 2B m A×10-14在式中B m 为铁心中最大的磁通密度（T ），A 为铁心的截面积（cm 2），f 为电源频率，工频为50Hz ，N 1为一次侧绕组的匝数，N 2为二次侧绕组的匝数。

将上面两式相比得2121N N E E 如果忽略一、二次侧绕组本身的压降，可以认为U 1≈E 1、U 2≈E 2，于是上式可以化为21U U ≈21E E =12N N =K u 小型单相变压器一般是指工频小容量单相变压器。

（3）小型单相变压器的计算小型单相变压器的计算包括额定容量的确定，铁心尺寸的选定，绕组的匝数与导线直径，绕组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定四个部分。