小型单相变压器设计课件

辽宁工程技术大学

《电机学》课程设计

设 计 题 目： 小型单相变压器设计

院（系、部）： 电气与控制工程学院

专 业 班 级： 电力11-3班

姓 名：井元灏 学 号： 1111110305

指 导 教 师： 刘春喜 王继强 李国华

荣德生

日 期： 2013-6-28

电气工程系课程设计标准评分模板

课程设计成绩评定表

学期 2012/2013第2学期 姓名 井元灏

专业 电力系统及其自动化 班级 电力11-3班

课程名称 《电机学》课程设计

设计题目 小型单相变压器设计

成绩

评分项目 优 良 中 及格 不及格

设计表现 1.设计态度 非常认真 认真 较认真 一般 不认真

2.设计纪律 严格遵守 遵守 基本遵守 少量违反 严重违反

3.独立工作能力 强 较强 能独立设计完成 基本独立设计完成 不能独立设计完成

4.上交设计时间 提早或按时 按时 迟交半天 迟交一天 迟交一天以上

设计说明书 5.设计内容 设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确 设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误 设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误 设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误 设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误

6.设计书写、字体、排版 规范、整洁、有条理，排版很好 较规范、整洁、有条理，个别排版有问题 基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题 基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多 不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大

7.封面、目录、参考文献 完整 较完整 基本完整 缺项较多 不完整

图纸 8.绘图效果 很出色 较出色 一般 较差 很差

9.布局 合理、美观 较合理 基本合理 有些混乱 布局混乱

10.绘图工程标准 符合标准 较符合标准 基本符合标准 个别不符合标准 完全不符合标准

评定说明：

不及格标准：设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；

优、良、中、及格标准：以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。

最终成绩： 评定教师签字：

课程设计任务书

一、设计题目

小型单相变压器的设计

二、设计任务

设计一台小型单相变压器，U1=220V，U2=380V，I2 =0.2A。说明变压器的原理，通过计算选择合适的材料。

三、设计计划

电机与拖动课程设计共计1周内完成：

1、第1～2天查资料,熟悉题目；

2、第3～5天方案分析,具体按步骤进行设计及整理设计说明书；

3、第6天准备答辩； 4、第7天答辩。

四、设计要求

1、设计工作量为完成设计说明书一份；

2、设计必须根据进度计划按期完成；

3、设计说明书必须经指导教师审查签字方可答辩。

指 导 教师：刘春喜 王继强 李国华 荣德生

教研室主任：李洪珠

时 间：2013年 6 月25日 摘要

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

本文主要分析变压器的工作原理，基本构造，特点等问题，主要介绍变压器的设计。

目录

一、变压器的基本工作原理..........8

二、变压器的部分结构及组装：......8

1.铁心.........................8

2.绕组.........................6

三、主要部分参数计算.............10

1.容量的确定...................10

2.铁心尺寸的选定...............11

3.绕组的计算..................13

4.绕组排列....................14

四、例题.........................16

五、结论.........................14

参考文献.......................20

一、变压器的基本工作原理

变压器是利用电磁感应原理工作的，如下图。变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。这两个绕组具有不同的匝数且互相绝缘，两绕组组间只有磁的耦合而没有电的联系。其中，接于电源侧的绕组称为一次绕组;用于接负载的绕组称为二侧绕组。

若将绕组1接到交流电源上，绕组中便有交流电流i1流过，在铁心中产生与外加电压相同频率的且与一、二次绕组同时交链的交变磁通φ，根据电磁感应原理，分别在两个绕组中感应出同频率的电动势e1和e2。e1=—N1 e2=—N2 式1中，N1为一次绕组匝数；N2为二次绕组匝数。

若把负载接于绕组2，在电动势e2的作用下，就能向负载输出电能，即电流将流过负载，实现了电能的传递。

由式1可知，一、二次绕组感应电动势的大小正与各自绕组的匝数，而绕组的感应电动势又近似等于各自的电压，因此，只要改变绕组的匝数比，就能达到改变电压的目的，这就是变压器的变压原理

二、变压器的部分结构及组装：

1.铁心

铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为 0.35 或 0.5 mm，

表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢叠装而成

铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用

铁心结构的基本形式有心式和壳式两种

心式变压器结构示意图

2.绕组

绕组是变压器的电路部分，

它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成

变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm

式中：E--感应电势有效值

f--频率

N--匝数

Øm--主磁通最大值

由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。

当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。

上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。

三、主要部分参数计算

1.容量的确定

1、二次侧总容量

小容量单相变压器二次侧为多绕组时，若不计各绕组等效阻抗及负载阻抗的幅角之差别。可以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

IUIUIUSnn33222 （1.3—1）

式中 U2，U3，···,Un ————二次侧各绕组电压的有效值（V）;

I2,I3,···,In-------------二次侧各绕组的负载电流有效值（A）;

设计计算：二次侧容量为23.5W。

2、一次侧绕组的容量

对于小容量变压器，不能认为绕组的容量等于二次侧绕组的总容量，因为考虑到变压器中有损耗，所以一次侧绕组的容量应为：

SS21 （单位为V·A） (1.3---2)

式中 ----变压器的效率，约为0.8到0.9，

设计计算：一次侧绕组容量为29.4W，其中效率取80%。

参看表A-1所给的数据是生产实践的统计数据。

表格 1 小容量变压器计算参考数据

变压器容量S/

V·A 磁通密度Bm/

0.0001T 效率（%） 电流密度j/

（A/m㎡） 铁心计算中的K值

小于10

6000～7000 60～70 3～2.5

2

10～50 7000～8000 70～80 2.5～2 2～1.5

50～100 8000～9000 80～85 2.5～2 1.5～1.3

100～500 9000～11000 85～90 2.5～1.5 1.3～1.25

500～1000 11000～12000 90～92 1.5～1.2 1.25～1.1

3、变压器的额定容量

变压器的额定容量取一、二次绕组容量的平均值，即

)(2121SSS （单位为V·A） (1.3----3)

设计计算：额定容量为26.44V·A

4、一次电流的确定

I=(1.1——1.2)US1 (1.3----4)

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大的系数。设计计算得：

(1I 1.1---1.2）US1=0.14

2.铁心尺寸的选定

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A-2所示。

图A-2 小型变压器硅钢片尺寸

小容量心柱截面积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mc2）