小型单相变压器设计及相关计算
小型单相变压器设计
1、小型单相变压器简介
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、合理的分配电能、安全的使用电能。实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数。
小型变压器指的是容量1000V.A以下的变压器。最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路)和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组(构成电路)构成。这类变压器在生活中的应用非常广泛。
1.1 变压器的基本结构
1、1、1主要组成
(1) 铁心
为了减少铁损耗，变压器的贴心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶体片制成。其中套有绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不必要的气隙，乡邻两层硅钢片的接缝要相互错开。
（2）绕组
变压器的绕组用绝缘导线或扁导线绕成，实际变压器的高，低压绕组并不是分装在两个铁心柱上，而是同心地套在同一个铁心柱上的。为了绝缘的方便，通常低压绕组在里面，靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。（3）其他
除铁心和绕组外，因容量和冷却方式的不同，还需要增加一些其他部件，例如外油绝缘套等等。
1、1、2主要类型
按相数的不同，变压器可分为单向相变压器和三相变压器等。 按每相绕组数量的不同，变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。
按结构形式的不同，变压器可分为心式和壳式两种。心式变压器的特点是绕组包围着铁心。脆变压器用铁量较少，构造简单，绕组的安装和绝缘比较容易，多用于容量较大的变压器中。壳式变压器的特点是铁心包围绕组。脆变压器用铜量少，多用于小容量变压器中。
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。
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1N ，副绕组匝数为2N 。
图（1）变压器结构示意图
理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压1u ，产生电流1i ，建立磁通 ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势21e e 和。
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。
2、1 电压变换
当一次绕组两端加上交流电压1u 时，绕组中通过交流电流1i ，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φ。
（1-1）
（1-2）
（）
（1-3）
（1-4）
说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。
2、2 电流变换
变压器在工作时，二次电流2I 的大小主要取决于负载阻抗模|1Z |的大小，而一次电流1I 的大小则取决于2I 的大小。
2211I U I U = 又 （1-5）
K I
I U U I 22121==
∴ （1-6）
说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。
2.3 阻抗变换
变压器的二次绕组接有阻抗模|Z L |的负载时，若忽略Z 1，Z 2和I 0，则 |Z L |=U 2/I 2=U 1/ (K 2*I 1)
U 1与I 1之比相当于从变压器一次绕组看进去的等效电阻模|Ze|=k 2|Z l | 可见，当负载直接接电源时，电源的负载阻抗模为|Z L |，通过变压器接电源时，相当于将组抗模增加到|Z L |的k 2倍，在电子技术中经常利用变压器的这一阻抗变换作用来实现“组抗匹配”
2、4电压比
N1——一次侧绕组的匝数； N2——二次侧绕组的匝数。
当N1＞N2时，Ku ＞l ，此时U1＞U2．这时的变压器称为降压变压器。 当N1＜N2时, Ku ＜1，此时U1＜U2，这时的变压器称为升压变压器。
3、 设计内容
计算内容有四部分：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。
3、1 额定容量的确定
变压器的容量又称表现功率和视在功率，是指变压器二次侧输出的功率，
通常用KVA 表示。
3、1、1 一次绕组的容量
对于小容量变压器来说，我们不能就认为一次绕组的容量等于二次绕组的总容量，因为考虑到变压器中有损耗，所以一次绕组的容量应该为
S 1=η2
S （单位为V ·A ） （3-2） 式中 S 1——变压器的额定容量；
η——变压器的效率，约为0.8～0.9，表3-1 所给的数据是生
产时间的统计数据，可供计算时初步选用。
表3-1 小容量变压器计算参考数据
小容量单相变压器二次侧为多绕组时，若不计算各个绕组的等效的阻抗及其负载阻抗的幅角的差别，可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
I U I
U I U S n
n +++= (3)
3
2
2
2
（3-1）
式中 S 2——二次侧总容量（V ·A ）
U 2
,U
3
,……U n ——二次侧各个绕组电压的有效值（V ）；
I 2
,I
3
,……I n —— 二次侧各个绕组的负载电流有效值（A ）。
3、1、3确定变压器的额定容量
变压器的二次容量为
式中 S2——变压器二次容量，VA ：
U2、U3、…Un ——二次各绕组电压有效值，v ；
I2、I3、…In ——二次仍各绕组电流有效值．A 。
变压器在传递功率过程中，本身存在着铁损和铜损，故一次容量比二次
容量大。
式中 η——变压器的效率。η总是小于1，变压器的容量越小，η也越小，v 的数值见表1:
表1：小容量变压器效率值
变压器的额定容量：
3、2 铁心尺寸的选定
3、2、1 计算铁心截面积A
为了减小铁损耗，变压器的铁心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶材料制成。其中套有绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不必要的气隙，变压器铁心在叠装时相临两层硅钢片的接缝要相互错开。
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（4）所示。
图（4）
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㎝2）。
（3-5）
A K0
S
A——铁心柱的净面积，单位为cm2
K0——截面计算系数，与变压器额定容量S n有关，按表3-2选取，当采用优质冷轧硅钢片时K0可取小些截面积计算系数K0
表3-2截面积计算系数K0的估算值
计算心柱截面积A后，就可确定心柱的宽度和厚度，根据图3可知
K c
=（3-6）
=
A'
ab
ab
式中 a——心柱的宽度（mm）；
b——心柱的净叠厚（mm）；'b——心柱的实际厚度（mm）；
K c——叠片系数，是考虑到铁心叠片间的绝缘所占空间引起铁心面积的减小所引入的。对于0.5mm厚，两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，K c=0.93；对于0.35mm厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，K c =0.91；对于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，K c=0.95。
按A的值，确定a和b的大小，答案是很多的，一般取b=(1.2~2.0)a，,并尽可能选用通用的硅钢片尺寸。表3-3列出了通用的小型变压器硅钢片尺
寸。
．3、3、1计算每个绕组的匝数
设Ni表示变压器每感应1V电动势所需绕的匝数，即
关于Bm值，不同的硅钢片是不一样的，当变压器容量在100vA以下，通常冷轧硅钢片DW240—35、DW265—35的Bm取1.0—1.2T；当变压器容量为1 00一1000VA时，Bm可取1.2—1.5T。当变压器容量在100vA以下，热轧硅钢片DR320-35、DR280-35、DR360-50、DR315-50的Bm取0.8—1.0T；当变压器容量为100—1000VA时，Bm取1.0一1.2T。
如果不知道硅钢片的牌号，按经验可以将硅钢片扭一扭，如硅钢片薄而脆，则磁性能较好(俗称高硅)，Bm可取得大些；若硅钢片厚而软，则磁性能较差(俗称低硅)，Bm值可取得小些。一般Bm可取在0.7—1.0T之间。
设计时二次侧的绕组应增加5％的匝数，以便补偿负载时的电压降。
3、3、2 计算导线直径d
小型变压器的线圈多采用漆包圆铜线(QZ型或QQ型)绕制。为限制铜损耗及发热，按各个绕组的负载电流，选择导线截面，如选的小，则电流密度大，可节省材料，但铜耗增加，温升增高。小容量变压器是自然冷却的干式变压器，容许电流密度较低，根据实践经验，通过导线的电流密度J不能过大，对于一般的空气自然冷却工作条件，J=2—3A/mm2。
对于连续工作时可取J=2.5A/mm2
导线的截面积：A c=I/j.
导线的直径：
mm
j
I
j
I
d13
.1
4
=
=
π
导线直径可根据工作电流计算，式中： d —原、副边各线圈导线直径，单位：mm；
I —原、副边各线圈中的工作电流，单位：A；
根据算出的直径查电工手册或表3-4选取相近的标准线径。当线圈电流大于10A时，可采用多根导线并联或选用扁铜线。
。
绕组的匝数和导线的直径确定后，可作绕组排列。绕组每层匝数为
')]
4~2([9.0d h N c -=
（3-11）
式中 d '—绝缘导线外径（mm ）；
h ——铁心窗高（mm ）；
0.9——考虑绕组框架两端厚度的系数； （2～4）——考虑裕度系数。 各绕组所需层数为
c N
m N =
（3-12）
各绕组厚度为
()i i i i t m d δγ'=++ （3-13）
i=1,2,…,n
式中 σ——层间绝缘厚度（mm ），导线较细（0.2mm 以下），用一层厚度为0.02～0.04mm 白玻璃纸，导线较粗（0.2mm 以上），用一层厚度为0.05～0.07mm 的电缆纸（或牛皮纸），更粗的导线，可用厚度为0.12mm 的青壳纸；
γ——绕组间的绝缘厚度（mm ），当电压不超过500V 时，可用2～3层电
缆纸夹1～2层黄蜡布等。
绕组总厚度为
)
2.1~1.1()...(210?++++=t t t t n t （3-14）
式中 t 0——绕组框架的厚度（mm ）； 1.1～1.2——考虑裕度的系数。
计算所得的绕组总厚度t 必须略小于铁心窗口宽度c ，若t>c,可加大铁心叠装厚度，减小绕组匝数或重选硅钢片的尺寸，按上述步骤重复计算和核算，至合适时为止。
4、 实例计算
如上图所示，取V U 220
1= V U 3002= V U 503= A I 2.02= A I 1.03= 计算变压器的主要参数，并选择可行的材料。
解：1、计算变压器的额定容量SN
1）计算副边的容量：S2=U2 I2 + U3 I3=300*0.2+50*0.1=65(V·A )
2)计算原边的容量：21S S =/η
根据表1：小型单相变压器的效率η的估算值可以取η=0.82 因此，21S S =/η=65/0.82=79.3(V·A ) 3）计算变压器的额定容量
N S =1/2（21S S +）=0.5*（65+79.3）=72.2(V·A )
考虑到存在着一定的损耗，故可以定变压器的额定容量近似取75V·A 2、 铁心尺寸的选定
1）计算铁心截面积A A ＝κ0N S
根据表2. 截面积计算系数K0的估算值可以取K0=1.40
因此，A ＝κ0N S （cm2） 2）铁心中柱宽度a 与铁心叠厚b 的计算 根据表3.参数a 、b 的选取可以近似取a=28mm 因此，b=110F/a=110*12.1/28=47.5 mm.
此时b/a=47.5/28=1.7满足b=(1.2~2)a 的通常要求。 3、计算绕组线圈匝数 1）求出每伏电压应绕的匝数
m m AB A fB E N N 45000044.41030=
===3.4（匝/V ） 式中的m B =1.1T (铁心材料国热轧硅钢片) 2) 根据0N 和各线圈额定电压求出各线圈的匝数
1N =0N U1=3.4*220=748
2N =（1.05~1.10）0N U2=1.10*3.4*300=1122
3N =（1.05~1.10）0N U3=1.10*3.4*50=187
4、计算导线直径d 导线的截面积：Ac=I/j.
11)
2.1~1.1(U S I =
=1.15*79.3/220=0.415(A) Ac1=0.415/2.5=0.17 mm2
1d =
=
同理：Ac2=0.08 mm2 2d =0.32 mm Ac3=0.04 mm2 3d =0.23 mm
根据所求解的数据：可以取原边的材料为高强度聚酯包线QZ0.06副边的材料为高强度聚酯包线QZ0.05
五、结论
通过上面的设计可知：一般的小容量单相变压器的计算内容有四种部分：容量的确定；铁心尺寸的确定；绕组的计算；绕组排列及铁心尺寸的最后确定。变压器的效率80%~90% 。对小容量变压器应考虑内部压降，为使在额定负载时二次侧有额定电压应适当的增加二次侧绕组匝数，约增加5%~10%的匝数。
通过铜损的测定可知，小型变压器的的质量可以从他的空载损耗和短路损耗判断出来，越小越好，同时工作温度也会低，并有很好的负载，通过空载电流的测定，铁损较大的变压器，发热量大，安培匝数设计要是不合理，空载电流会大增，就会造成温升增大，有损寿命。
单相变压器是具有两个线圈的变压结构：变压器主要是由铁心和绕组组成：
1铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轨
两不分，铁心柱上装有绕组，铁轨是联系两个贴心柱的部分。
2变压器绕组构成设备的内部电路，它与外界的电网直接相接，是变压器中最重要的部件，常把绕组比做变压器的核心。
六、心得体会
这次课程设计是我第一次做课程设计，通过这次设计，我感觉到这不仅是对前面所学知识的一种检验，更是对自己实践动手能力的一种提高。通过课程设计我有了一些自己的理解，在这里我要对整个课程设计的过程做一下简单的总结。
选题是毕业设计的开端，更是对自己学习东西检验的一个见证，同学们都会根据自己掌握的比较好的知识段去选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个课程设计是否能够顺利进行并且获得好成绩关系极大。这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至做不出自己满意的课程设计，难以到达目的地。因此选题时一定要考虑好。
没有努力就不会有收获，通过这次设计，我对电子设计中的的基本方法和过程等有了一定的了解和认识，对以前学的电子知识又有了一定的新认识，但在设计的过程中，遇到了很多的问题，有一些知识都已经不太清楚了，也有的地方没掌握的太好，但是通过一些资料又重新的温习了一下电子知识又有了点提高。在这次毕业设计中同学之间互相帮助的良好习惯也使我们的同学关系更进一步了，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法可以让我们更好的理解知识，可以从不同的方向去构思自己的课程设计，在这里非常感谢帮助我的同学，课程设计使我们更加团结。
由于我知识的浅薄和设计的不周，这个课程设计不是很完善，有很多地方有漏洞，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益，我会在以后的学习中继续努力。
七、主要参考文献
1. 李海发编著。《电机学》。北京：科学出版社，2001年
2. 唐介编著。《电机与拖动》。北京：高等教育出版社，2003年
3. 许实章主编。《电机学（下册）》（第2版）。北京：L机械工业出版社，1990年
4. 汤蕴璆等编。《电机学》。西安：西安交通大学出版社，1993年
5. 周励志编。《实用电工计算手册》。辽宁科学技术出版社，1990年
致谢
本实验之所以能够顺利的进行，首先我要感谢我的指导教师，给我指出了明确的方向。让我少走不很多弯路，其次我要感谢我的同学，在我遇到难题时热心的帮助我，让我离成功更近一步。最后我要感谢学校老师能给我这次课程设计的机会，让我学到了平时学不到的东西，提高了我的个人实践能力，为以后的发展打下了坚实的基础。
单相变压器毕业设计
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
电气工程--小型单相变压器设计原理
东北石油大学 课程报告
2011年7 月15 日
目录 1、小型单相变压器 (1) 2、变压器的工作原理 (1) 2.1 电压变换 (1) 2.2 电流变换 (2) 3、变压器的基本结构 (2) 4、设计内容 (3) 4.1 额定容量的确定 (3) 4.2 铁心尺寸的选定 (4) 4.3 绕组的匝数与导线直径 (6) 4.4 绕组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定 (7) 5、实例计算 (8) 6、结论 (10) 7、心得体会 (10) 参考文献 (12) 附录 (13)
1、小型单相变压器 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、合理的分配电能、安全的使用电能。实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和相数[1] 。 小型变压器指的是容量1000V.A 以下的变压器。最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路)和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组(构成电路)构成。这类变压器在生活中的应用非常广泛。 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。 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 [2-4] 。 文献[5]所述，变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。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1 N ，副绕组匝数为2N 。 理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压1u ，产生电流1i ，建立磁通φ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势21e e 和。 2.1 电压变换 当一次绕组两端加上交流电压1u 时，绕组中通过交流电流1i ，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 φ。 （1） （2） （3） （4）
电机与变压器教 案2 (小型单相变压器的制作)
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’’2 S’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。
单相变压器毕业设计
目錄 摘要 (2) 前言 (2) 1.变压器的工作原理及分类 (3) 1.1变压器的基本工作原理 (3) 1.2变压器的分类 (4) 2.变压器的基本结构 (4) 2.1铁芯 (4) 2.2绕组 (5) 2.3其他 (5) 3.设计的内容 (5) 3.1 额定容量的确定 (5) 3.1.1 二次侧总容量 (5) 3.1.2一次绕组的容量 (6) 3.1.3变压器的额定容量 (6) 3.1.4一次电流的确定 (6) 3.2铁芯尺寸的选定 (7) 3.2.1计算铁芯截面积A (7) 3.3 绕组的匝数与导线直径 (9) 3.3.1绕组的匝数计算 (9) 3.3.2导线直径的计算 (9) 3.4 绕组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定 (11) 4.结论 (12) 参考文献 (13)
單相變壓器的設計 摘要：本次設計的課題是單相變壓器，基本要求是輸入電壓範圍在24V到60V，功率為100W 的單相升壓變壓器。首先要瞭解變壓器的工作原理、結構和分類，其次是變壓器的設計步驟包括額定容量的確定；鐵芯尺寸的選定；繞組的匝數與導線直徑；繞組（線圈）排列及鐵芯尺寸的確定。 關鍵字：變壓器基本原理設計步驟 前言 隨著科學技術進步，電工電子新技術的不斷發展，新型電氣設備不斷湧現，人們使用電的頻率越來越高，人與電的關係也日益緊密，對於電性能和電氣產品的瞭解，已成為人們必需的生活常識。 變壓器是一種靜止的電氣設備，它是利用電磁感應原理把一種電壓的交流電能轉變成同頻率的另一種電壓的交流電能，以滿足不同負載的需要。在電力系統中，變壓器是一個重要的電氣設備，它對電能的經濟傳輸，靈活分配和安全使用具有重要的作用，此外，也使人們能夠方便地解決輸電和用電這一矛盾。 輸電線路將幾萬伏或幾十萬伏高電壓的電能輸送到負荷區後，由於用電設備絕緣及安全的限制，必需經過降壓變壓器將高電壓降低到適合於用電設備使用的低電壓。當輸送一定功率的電能時，電壓越低，則電流越大，電能有可能大部分消耗在輸電線路的電阻上。為此需採用高壓輸電，即用升壓變壓器把電壓升高輸電電壓，這樣能經濟的傳輸電能。 它的種類很多，容量小的只有幾伏安，大的可達到數十萬千伏安；電壓低的只有幾伏，高的可達幾十萬伏。如果按變壓器的用途來分類，幾種應用最廣泛的變壓器為：電力變壓器、儀用互感器和其他特殊用途的變壓器；如果按相數可以分為單相和三相變壓器。不管如何進行分類，其工作原理及性能都是一樣的。變壓器是通過電磁耦合關係傳遞電能的設備，用途可綜述為：經濟的輸送電能、合理的分配電能、安全的使用電能。實際上，它在變壓的同時還能改變電流，還可改變阻抗和相數。小型變壓器指的是容量1000V.A以下的變壓器。最簡單的小型
单相变压器 实验报告
单相变压器 实验报告 1610900 杨凤妍 物理伯苓班 一、变压器空载特性 E 型 220V 110V 55V U1初级线圈电压/V 222.8 111.3 55.03 U2次级线圈电压/V 10.7 5.3 2.67 I1初级线圈电流/ mA 32 10.2 7.2 P1初级线圈功率/W 2.7 0.8 0.23 初级功率因数 0.384 0.709 0.609 计算初级视在功率/W 7.03125 1.12835 0.377668 环型 220V 110V 55V U1初级线圈电压/V 220.1 121.2 54.9 U2次级线圈电压/V 11.34 6.26 2.84 I1初级线圈电流/ mA 4.2 1.7 0 P1初级线圈功率/W 0.55 0.15 0 初级功率因数 0.6 0.753 计算初级视在功率/W 0.916667 0.199203 输入电压 测量参数
二、初级220V变压器负载特性 E型 环型
三、变压器为双路输出，在空载时测U1，U 1’ 同向串联或反相串联时的输出电压。（所用变压器为环型变压器）数据表格如下： 调压器 22V U2电压 1.522 U2‘电压 1.518 U2，U2’同向串联电压 3.029 U2，U2’反向串联电压 四、图像绘制 1、变压器带负载时，初级输入功率与负载R 的关系图。 024******** 10 20 30 40 50 60 P 1初级线圈功率/W P1-R 图（E 型变压器） R/Ω 024681012 140 10 20 30 40 50 60 P 1初级线圈功率/W P1-R 图（环型变压器） R/Ω
变压器计算表
由变换器预定技术指标可知变压器初级侧电压 Vin(min)=200V,Vin(max)=380V, 预设效率85%η=，工作频率65kHz 电源输出功率P(out)=24V*1A=24W 变压器的输入功率P(in)=P(out)/0.8=30W. 根据面积乘积法来确定磁芯型号，为了留有一定裕量，选用锰锌铁氧体磁芯EFD30，有效截面积269e A mm = 因为所选的MOS 管的最大耐压值max 600mos V V =。在100 V 裕量条件下所允许的最大反射电压 V f =V mosmax -V dcmac -100=600-380-100=120V 最大占空比 D max =V f /(V dcmin +V f )=120/(200+120)=0.375 初级电流 Ip=2*Pin/D (max)*V dcmin =2*30/(0.375*200)=0.8A 初级最大电感量 Lp=(D (max)*V dcmin )/f*Ip=0.375*200/65*0.8=1.4mH 初次级匝数比 N 1=V f /V o =120/24=5 初级匝数
5832 .191120106928.018.04.11033==????=?=e w P P P A B k I L N 其中，磁感应强度B =0．28 T ；由于此变换器设计在断续工作模式k=1(连续模式k=0.5) 磁芯气隙 ()270.4100.015p e g p N A l cm L π-= ?≈ 5V--次级匝数 6.11==n N N P S 辅助绕组匝数 6.8158.512s a a o N V N V ?==≈=8.2
小型单相变压器设计与相关计算
小型单相变压器设计 1、小型单相变压器简介 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、合理的分配电能、安全的使用电能。实际上,它在变压的同时还能改变电流,还可改变阻抗和相数。 小型变压器指的是容量1000V。A以下的变压器.最简单的小型单相变压器由一个闭合的铁心(构成磁路）和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组（构成电路）构成.这类变压器在生活中的应用非常广泛. 1。1 变压器的基本结构 1、1、1主要组成 (1) 铁心 为了减少铁损耗，变压器的贴心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶体片制成.其中套有绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不必要的气隙，乡邻两层硅钢片的接缝要相互错开。 (2)绕组 变压器的绕组用绝缘导线或扁导线绕成，实际变压器的高，低压绕组并不是分装在两个铁心柱上，而是同心地套在同一个铁心柱上的。为了绝缘的方便，通常低压绕组在里面,靠近铁心柱，高压绕组套在低压绕组外面。(3)其他 除铁心和绕组外，因容量和冷却方式的不同,还需要增加一些其他部件，例如外油绝缘套等等. 1、1、2主要类型
按相数的不同，变压器可分为单向相变压器和三相变压器等。 按每相绕组数量的不同，变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。 按结构形式的不同，变压器可分为心式和壳式两种。心式变压器的特点是绕组包围着铁心。脆变压器用铁量较少，构造简单，绕组的安装和绝缘比较容易，多用于容量较大的变压器中。壳式变压器的特点是铁心包围绕组。脆变压器用铜量少，多用于小容量变压器中。 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。 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,副绕组匝数为。 图（1）变压器结构示意图 理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压，产生电流，建立磁通,沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势。
实验三 单相变压器实验
实验三单相变压器实验 一．实验目的 1．通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2．通过负载实验测取变压器的运行特性。 二．预习要点 1．变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？ 2．在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小？ 3．如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗？ 三．实验项目 1．单相变压器空载实验测取空载特性U0=f(I0)，P0=f(U0)。 2．单相变压器短路实验测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I K)。 3．单相变压器负载实验保持U1=U1N，cos?2 =1的条件下，测取U2=f(I2)。 四．实验设备及仪器 1．实验台主控制屏 2．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）。 3．旋转指示灯及开关板（NMEL-05C）。 4．单相变压器(NMEL-25，额定参数：U1N/U2N=220V/110V，I1N/I2N=0.4A/0.8A) 5．交流电压表、电流表、功率、功率因数表（NMCL-001）。 五．实验内容 1．单相变压器空载实验Array实验线路如图3-1。A、V2分别为 交流电流表、交流电压表；W为功率表， 需注意电压线圈和电流线圈的同名端， 避免接错线。 实验时，变压器低压线圈2U1、2U2 接电源，高压线圈1U1、1U2开路。 a．在三相交流电源断电的条件下， 将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并 合理选择各仪表量程。 b．合上交流电源总开关，即按下绿色图3-1 空载实验接线图 “闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变 压器空载电压U0=1.2U2N。 c．然后，逐次降低电源电压，在(1.2~0.5)U2N的范围内；测取变压器的U0、I0、P0，共取6~7组数据，记录于表3-1中。其中U0=U2N的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变比，在U2N以下读取原方电压的同时测取副方电压U1U1。1U2，填入表3-1中。 e．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。
变压器的计算公式
一、按变压器的效率最高时的负荷率βM来计算变压器容量 当建筑物的计算负荷确定后，配电变压器的总装机容量为： S=Pjs/βb×cosφ2(KVA) (1) 式中Pjs ——建筑物的有功计算负荷KW; cosφ2——补偿后的平均功率因数，不小于0.9; βb——变压器的负荷率。 因此，变压器容量的最终确定就在于选定变压器的负荷率βb。 我们知道，当变压器的负荷率为： βb=βM=Po/PKH (2) 时效率最高 式中Po——变压器的空载损耗; PKH ——变压器的短路损耗。 然而高层建筑中设备用房多设于地下层，为满足消防的要求，配电变压器一般选 用干式或环氧树脂浇注变压器，表一为国产SGL型电力变压器最佳负荷率。 表国产SGL型电力变压器最佳负荷率βm 容量(千伏安) 500 630 800 1000 1250 1600 空载损耗(瓦) 1850 2100 2400 2800 3350 3950 负载损耗(瓦) 4850 5650 7500 9200 11000 13300 损失比α2：2.62 2.69 3.13 3.20 3.28 3.37 最佳负荷率βm% 61.8 61.0 56.6 55.2 55.2 54.5 技术文章选择变压器容量的简便方法: 我们在平时选用配电变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。高频变压器 变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。
小型单相变压器的绕制资料
实训八、小型单相变压器的绕制 小型单相变压器的绕制分设计制作和重绕修理制作两种，无论那种，其绕制工艺都是相同的。设计制作是将使用者的要求作为依据，以满足要求进行设计计算后再绕制；而重绕修理制作是以原物参数作为依据，进行恢复性的绕制。下面先学习设计制作方式的变压器绕制。 一、小型单相变压器的设计制作 小型单相变压器的设计制作思路是：由负载的大小确定其容量；从负载侧所需电压的高低计算出两侧电压；根据用户的使用要求及环境决定其材质和尺寸。经过一系列的设计计算，为制作提供足够的技术数据，即可做出满足需要的小型单相变压器。 （一）设计计算 1、计算变压器输出容量2S 输出容量的大小受变压器二次侧供给负载量的限制，多个负载则需要多个二次侧绕组，各绕组的电压、电流分别为22I U 、，33I U 、，44I U 、，..，则2S 为 ++=33222I U I U S （VA ） 2、估算变压器输入容量1S 和输入电流1I 对小型变压器，考虑负载运行时的功率损耗（铜耗及铁耗）后，其输入容量1S 的计算式为 η2 1S S = （VA ） 式中：η——变压器效率，始终小于1，kVA 1以下的变压器9.0~8.0=η。 输入电流I 1的计算式为 11 1) 2.11.1(U S I -= （A ） 式中：U 1——一次侧电压的有效值，V 。 3．变压器铁心截面积的计算及硅钢片尺寸的选用 (a)截面积的计算 小型单相变压器的铁心多采用壳式，铁心中柱放置绕组。铁心的几何形状如图1-11-1所示。它的中柱横截面 Fe A 的大小与变压器输出容量S 2的关系为 2S k A Fe =（cm 2） 式中：k ——经验系数，大小与S 2有关，可参考表1-11-1
变压器的设计
目录 目录_________________________________________________________________________ 1摘要_____________________________________________________________________ 2 一、变压器的基本结构 ________________________________________________________ 3 二、变压器的工作原理________________________________________________________ 4 1.电压变换_______________________________________________________________ 4 2.电流变换_______________________________________________________________ 5 三、设计内容________________________________________________________________ 5 1、额定容量的确定 _______________________________________________________ 5 2、铁心尺寸的选定_______________________________________________________ 6 3、计算绕组线圈匝数______________________________________________________ 8 4、计算各绕组导线的直径并选择导线________________________________________ 9 5、计算绕组的总尺寸，核算铁芯窗口的面积_________________________________ 10四设计实例________________________________________________________________ 11 4.1 设计要求 ____________________________________________________________ 11 4.2计算变压器参数_______________________________________________________ 12五总结_____________________________________________________________________ 15参考文献____________________________________________________________________ 15附录
单相变压器实验报告
单相变压器实验报告 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
单相变压器实验报告学院：电气工程学院 班级：电气1204班 姓名：卞景季 学号： 组号： 22 一、实验目的 通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 通过负载实验测取变压器的运行特性。 二、实验预习 1、变压器的空载和短路实验有什么特点实验中电源电压一般加在哪一方较合适 答：空载试验的电压一般加在低压侧，因为低压侧电压低，电流大，方便测量。短路试验就是负载实验，高压加，低压短路，得到试验数据。 2、在空载和短路实验中，各种仪表应怎样联接才能使测量误差最小 答：在量程范围内，按实验要求电流表串联、电压表并联、功率表串联（同相端短接）。 3、如何用实验方法测定变压器的铁耗及铜耗。 答：空载实验所测得的功率为铁耗，短路实验所测得的功率为铜耗。 三、实验项目 1、空载实验 测取空载特性U 0=f(I )，P =f(U ) , cosφ =f(U )。 2、短路实验 测取短路特性U K =f(I K )，P K =f(I K ), cosφ K =f(I K )。 四、实验方法1
2、屏上排列顺序 D33、DJ11、 3、空载实验 （1相组式变压器DJ11U 1N /U 2N =220/55V ，I 路。 （2 （3范围内，测取变压器的U 0、I 0、P 0。 （4）测取数据时，U=U N 点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据7-8组。记录于表3-1中。 （5）为了计算变压器的变比，在U N 以下测取原方电压的同时测出副方电压数据也记录于表3-1中。 表4、短路实验 （1）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图3-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。 图3-2 短路实验接线图 （2）选好所有测量仪表量程，将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。 （3）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于 为止，在～I N 范围内测取变压器的U K 、I K 、P K 。 （4）测取数据时，I K =I N 点必须测，共测取数据6-7组记录于表3-2中。实验时记下周围环境温度(℃)。 X
很实用-很准的计算变压器资料
MOSFET开关管工作的最大占空比Dmax： 式中：Vor为副边折射到原边的反射电压，当输入为AC220V时反射电压为135V；VminDC为整流后的最低直流电压；VDS为MOSFET功率管导通时D与S极间电压，一般取10V。 变压器原边绕组电流峰值IPK为: 式中：η为变压器的转换效率；Po为输出额定功率，单位为W。 变压器原边电感量LP: 式中：Ts为开关管的周期(s)；LP单位为H。 变压器的气隙lg:
式中：Ae为磁芯的有效截面积(cm2)；△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)；Lp单位取H，IPK单位取A，lg单位为mm。 变压器磁芯 反激式变换器功率通常较小，一般选用铁氧体磁芯作为变压器磁芯，其功率容量AP为 式中：AQ为磁芯窗口面积，单位为cm2；Ae为磁芯的有效截面积，单位为cm2；Po 是变压器的标称输出功率，单位为W；fs为开关管的开关频率；Bm为磁芯最大磁感应强度，单位为T；δ为线圈导线的电流密度，通常取200～300A/cm2，η是变压器的转换效率；Km 为窗口填充系数，一般为0.2~0.4；KC为磁芯的填充系数，对于铁氧体为1.0。 根据求得的AP值选择余量稍大的磁芯，一般尽量选择窗口长宽之比较大的磁芯，这样磁芯的窗口有效使用系数较高，同时可以减少漏感。 变压器原边匝数NP: 式中：△B为磁芯工作磁感应强度变化值(T)，Ae单位为cm2，Ts单位为s。 变压器副边匝数Ns:
式中：VD为变压器二次侧整流二极管导通的正向压降。 功率开关管的选择 开关管的最小电压应力UDS 一般选择DS间击穿电压应比式(9)计算值稍大的MOSFET功率管。 绕组电阻值R： 式中：MUT为平均每匝导线长度(cm)；N为导线匝数； 为20℃时导线每cm的电阻值(μΩ)。 绕组铜耗PCU为： 原、副边绕组电阻值可通过求绕组电阻值R的公式求出，当求原边绕组铜耗时，电流用原边峰值电流IPK来计算;求副边绕组铜耗时，电流用输出电流Io来计算。 磁芯损耗 磁芯损耗取决于工作频率、工作磁感应强度、电路工作状态和所选用的磁芯材料的性能。对于双极性开关变压器，磁芯损耗PC：
单项变压器的设计说明
1. 变压器的工作原理 变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换等，变压器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心。 变压器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）。当交流变压器U 1 加到一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中产生感应 电动势。这时如果二次侧与外电路的负载接通，便有交流I 2流出，负载端电压即为U 2 。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N 1，副绕组匝数为N 1 。 图（1）变压器结构示意图 图（2）变压器简化电路图1.1电压变换 当一次绕组两端加上交流电压U 1时，绕组中通过交流电流I 1 ，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Φ，主磁通在一次绕组中产生感应电动势e1。u1、i1、e1等的参考方向的设定与交流铁心线圈电路相同。 E1=-j4.44N1fΦ（1-1）
dt d 1 11N -e u Φ == （1-2） dt d 222N e u Φ =-= （1-3） 变压器一、二次绕组的电动势之比称为变压器的电压比，K 为变比。 K N N E E U U 2 1 2121=== （1-4） K U U 1 2= （1-5） 说明只要改变原、副绕组的匝数比,也就是改变N1、N2，就能按要求改变电压。 1.2电流变换 变压器在工作时，二次电流I 2的大小主要取决于负载阻抗模|Z 1|的大小，而一次电流I 1的大小则取决于I 2的大小。 又因 2211I U I U = （1-6） 所以 21 2 1I I U U = （1-7） 说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。 小型变压器的原理：小型单相变压器一般是指工频小容量单相变压器。
单相变压器实验报告
实验一单相变压器 一．实验目的 1.通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。 2.通过负载实验测取变压器的运行特性。 二．实验项目 1.空载实验测取空载特性U O=f(I O)，P O=f(U O)。 2.短路实验测取短路特性U K=f(I K)，P K=f(I)。 3.负载实验 (1)纯电阻负载 保持U1=U1N， cos?=1的条件下，测取U2=f(I2)。 2 (2)阻感性负载 保持U1=U1N， cos?=0.8的条件下，测取U2=f(I2)。 2 三．实验设备及仪器 1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内） 3．三相组式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）
变压器T选用MEL-01三相组式变压器中的一只或单独的组式变压器。实验时，变压器低压线圈2U1、2U2接电源，高压线圈1U1、1U2开路。 A、V1、V2分别为交流电流表、交流电压表。具体配置由所采购的设备型号不同由所差别。若设备为MEL-I系列，则交流电流表、电压表为指针式模拟表，量程可根据需要选择；若设备为MEL-II系列，则上述仪表为智能型数字仪表，量程可自动也可手动选择。仪表数量也可能由于设备型号不同而不同。若电压表只有一只，则只能交替观察变压器的原、副边电压读数，若电压表有二只或三只，则可同时接上仪表。 W为功率表，根据采购的设备型号不同，或在主控屏上或为单独的组件（MEL-20或MEL-24），接线时，需注意电压线圈和电流线圈的同名端，避免接错线。 a．在三相交流电源断电的条件下，将调压器旋钮逆时针方向旋转到底。并合理选择各仪表量程。 变压器T额定容量P N=77W，U1N/U2N=220V/55V，I1N/I2N=0.35A/1.4A b．合上交流电源总开关，即按下绿色“闭合”开关，顺时针调节调压器旋钮，使变压器空载电压U0=1.2U N c．然后，逐次降低电源电压，在1.2~0.5U N的范围内；测取变压器的U0、I0、P0，共取6~7组数据，记录于表2-1中。其中U=U N的点必须测，并在该点附近测的点应密些。为了计算变压器的变化，在U N以下测取原方电压的同时测取副方电压，填入表2-1中。 e．测量数据以后，断开三相电源，以便为下次实验作好准备。 表2-1
小型单相变压器的设计
电机学课程设计 总结报告 课题名称：小型变压器的设计 学生姓名： 学号： 专业：电气工程及其自动化班级： 指导老师：
目录 目录_____________________________________________________ 1 摘要_________________________________________________ 2 一、变压器的基本结构_____________________________________ 3 二、变压器的工作原理____________________________________ 4 1.电压变换 ___________________________________________ 4 2.电流变换 ___________________________________________ 5 三、设计内容____________________________________________ 5 1、额定容量的确定_____________________________________ 5 2、铁心尺寸的选定____________________________________ 6 3、计算绕组线圈匝数___________________________________ 8 4、计算各绕组导线的直径并选择导线_____________________ 9 5、计算绕组的总尺寸，核算铁芯窗口的面积 _____________ 100 四设计实例____________________________________________ 11 4.1 设计要求_________________________________________ 11 4.2计算变压器参数____________________________________ 12 五总结_________________________________________________ 15 参考文献________________________________________________ 15 附录
《电机与拖动》课程设计_小型单相变压器设计
小型單相變壓器的設計和繞制 班級: 08機電3班 姓名： ***** 學號： 04040803034 指導教師： ***** 日期： 6月25日
目錄 一、小型單相變壓器簡介 二、變壓器的工作原理 三、變壓器的基本結構 四、設計內容 五、實例計算 六、結論 七、心得體會
一、小型單相變壓器簡介 變壓器是通過電磁耦合關係傳遞電能的設備，用途可綜述為：經濟的輸送電能、合理的分配電能、安全的使用電能。實際上，它在變壓的同時還能改變電流，還可改變阻抗和相數。小型變壓器指的是容量1000V.A 以下的變壓器。最簡單的小型單相變壓器由一個閉合的鐵心(構成磁路)和繞在鐵心上的兩個匝數不同、 彼此絕緣的繞組(構成電路)構成。這類變壓器在生活中的應用非常廣泛。 二、變壓器的工作原理 變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩壓（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鐵心和套在鐵心上的兩個繞組，如圖（1）所示。一個繞組接電源，稱為原繞組（一次繞組、初級），另一個接負載，稱為副繞組（二次繞組、次級）。原繞組各量用下標1表示，副繞組各量用下標2表示。原繞組匝數為1N ，副繞組匝數為2N 。 圖（1）變壓器結構示意圖 理想狀況如下（不計電阻、鐵耗和漏磁），原繞組加電壓1u ，產生電流1i ，建立磁通 ，沿鐵心閉合，分別在原副繞組中感應電動勢21e e 和。
（1） 電壓變換 當一次繞組兩端加上交流電壓1u 時，繞組中通過交流電流1i ，在鐵心中將 產生既與一次繞組交鏈，又與二次繞組交鏈的主磁通φ。 （1-1） （1-2） （1-3） （1-4） 說明只要改變原、副繞組的匝數比,就能按要求改變電壓。 （2）電流變換 變壓器在工作時，二次電流2I 的大小主要取決於負載阻抗模|1Z |的大小，而一次電流1I 的大小則取決於2I 的大小。 2211I U I U = 又 （1-5） K I I U U I 22121== ∴ （1-6） 說明變壓器在改變電壓的同時,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。 三、 變壓器的基本結構 1、鐵心：鐵心是變壓器磁路部分。為減少鐵心內磁滯損耗渦流損耗，通常鐵心用含矽量較高的、厚度為0.35或0.5mm 、表面 塗有絕漆的熱軋或冷軋矽鋼片疊裝而成。鐵心分為鐵柱和鐵軛兩部分，鐵柱上套裝有繞組線圈，鐵軛
单相变压器设计
物理与电子工程学院 《XXXXXXX》课程设计报告书 设计题目：位置随动系统串联校正 专业：电子信息科学与技术 班级： 09电科本1 学生姓名: 学号: 指导教师： 年月日
物理与电子工程学院课程设计任务书专业：班级：
摘要 随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。 位置随动系统要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性为位置随动系统的主要特征。 本次课程设计以位置随动系统为例，研究控制系统的串联校正方法，并对位置随动系统校正前后的性能进行分析。 关键词：随动系统；串联校正；相角裕度；
目录 1 位置随动系统.............................................. 1.1 位置随动系统工作原理...................................... 1.2 各部分传递函数............................................ 1.3 位置随动系统结构.......................................... 1.4系统MATLAB建模............................................ 1.5校正前系统仿真............................................. 2 系统校正.................................................. 2.1 校正网络设计.............................................. 2.2 校正后系统仿真............................................ 3 校正前后性能比较.......................................... 3.1 频域分析.................................................. 3.2 时域分析.................................................. 4 总结及体会................................................ 参考文献.....................................................
小型单相变压器的计算公式
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=Ps/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=0.8～0.9 I1=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 1 S=a×b(CM2) b′=b÷0.9 4、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。如果取
单相变压器实验报告
单相变压器实验报告 一、实验目的 1.学习测定变压器的相对极性、变比。 2.通过空载实验和短路实验计算变压器的主要参数。 3.测定变压器外特性。 4.测定变压器效率特性。 二、实验设备 1.单相交流可调电源 2.单相变压器 3.交流电压表、交流电流表 4.功率表 5.万用表 6.温度计 三、实验原理图 图1 单相变压器相对极性测定图2 单相变压器空载实验图3 单相变压器短路实验图4 单相变压器外特性实验 图5 变压器效率特性实验 四、实验内容 R d R d
1.相对极性的测定 表1 相对极性的测定实验数据 结论： 2.空载实验 表2单相变压器空载实验 3. 表3 单相变压器短路实验 室温T＝℃ 4.外特性实验 表4 变压器外特性实验数据 5.效率特性实验 表5 变压器效率特性实验数据 五、实验结果与分析 1.计算变比 K=U/U 1U1.1U22U1.2U2 2.绘出空载特性曲线和计算激磁参数
激磁参数： 2o m o P r I = = o m o U Z I = = m X == 3. 绘出短路特性曲线和计算短路参数 短路参数： 'K K K U Z I = = '2K K K P r I = = 'K X = 折算到低压侧： ' 2K K Z Z K == ' 2K K r r K == '2K K X X K == 换算到基准工作温度75℃时的阻值： 75234.575 234.5K c K r r θ θ ?+==+ 75K c Z ?==
4.利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压侧的“Г”型等效电路。 5.效率特性曲线