变压器设计报告.docx
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变压器设计报告
变压器设计报告
班级：
机电0912
姓名：
郑乃金
指导教师：
赵洪
同组：
郑立伟吴海燕张云
丽水职业技术学院
2011年12月
压器计算说明书
一、变压器原理
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。
二、变压器的基本结构
变压器的基本结构可分为铁心、绕组、油箱、套筒。
（本次实训实用的只有铁心和绕组）。
1、铁心铁心是变压器的磁路，它分为心柱和铁轭两部分。
心柱上套绕组，铁轭将心柱连接起构成闭合磁路。
为了减少交变磁通在铁心中产生磁滞损耗和涡流损耗，变压器铁心由厚度为0.27MM
0.3MM0.35MM的冷轧高硅钢片叠装而成。
为了进一步降低空载电流和空载损耗，铁心叠片采用全斜接缝，上层（每层2~3片叠片）于下层叠片接缝错开。
心柱截面是内接于圆的多级矩形，铁轭与心柱截面相等。
2、绕组绕组是变压器的电路部分，它由包有绝缘材料的
铜或铝导线绕制而成。
装配时低压绕组靠着铁心，高压绕组套在低压
绕组外面，高低绕组间设置有油道或气道，以加强绝缘和散热。
高低压绕组两端到铁轭之间都要衬垫端部绝缘板。
变压器效率与容量经验数据表
输出容
<10
10~30
30~80
80~200
200~400
>400
量（v.A）
效率（%
60
70
80
85
90
>95
二、小型变压器设计和计算
材料的计算
设输入电压U=220V输出电压U2=31V。
计算输入功率Pi
输入功率P2
P1二P2/=P2/0.85
rP1P2
P--
2
P2=（440:
）/37=202.16W
P1=2P-P2=440-202.16=237.84W
次级电流I2
计算初级电流I1式中，Ki为经验系数，是考虑励磁电流的影响而采用的系数，其值一
般可取1.2，变压器容量越小，选取的Ki值越大。
本例选K=1.2
11秋1巴=1.2237.8^1.29A
U1220
计算铁心实际截面积Ac'
Ac'二&、P
式中，K2是与硅钢片质量和叠片系数有关的系数，一般K2值在1~1.6之间，硅光片质量越好，K2值越小。
本例采用D41~D4热扎硅光片，可取K2=1.25。
因此，Ac'=1.25汉J220=14.83
确定铁心具体尺寸
由于GE型铁心窗口面积小，材料利用率高，用料较省，成本较低，
古本例选用GE型铁心。
从下表可知，可取Ac=16.4cmi，可以查出铁心舌宽a=30mm碟片
厚度60mm
GE型铁心变压器计算数据表（表1.2）
容量
（V・A）
铁心尺寸舌宽a汉叠厚
b（mm
磁路长
度（cm）
铁心截面积
.'2
Accm
每伏匝
数wo
（匝/伏）
铁心质量（kg）
磁通密度
Be（T）
电流密
度j（A）
3
14汉18
2.29
16.4
0.211
5
1471
8.04
2.68
14
0.246
4
6
14^24
3.06
12.3
0.281
8
1478
3.57
10.5
0.327
10
16汉20
2.91
12.9
0.293
11
16汉24
9.15
3.49
10.7
0.364
1.2
4
12.5
1678
4.09
9.17
0.424
14
16江32
4.66
8.05
0.485
18
1974
4.15
9.04
0.496
20
19汉28
10.9
4.84
7.75
0.576
4
23
19汇32
5.53
6.79
0.66
26
19汉38
6.57
5.71
0.783
30
22汉28
5.62
6.67
0.781
35
22汉33
12.6
6.61
5.68
0.92
3
40
22汉38
7.61
4.93
1.06
45
22x44
8.81
4.26
1.23
55
26x32
7.57
4.95
1.31
65
26x39
15
9.23
4.06
1.60
12
3
72
26x45
10.7
3.50
1.83
80
26汉52
12.3
3.05
2.12
92
30汉38
10.4
3.6
1.96
105
30汉45
17.2
12.3
3.05
2.32
3
120
30汉52
14.2
2.64
2.68
130
30x60
16.4
2.29
3.09
150
35汉44
14
2.68
3.12
165
35x52
20.0
16.5
2.26
3.65
2
195
35x60
19.1
1.96
4.22
220
35咒70
23.3
1.68
4.92
260
40^50
18.2
2.06
4.84
300
40x60
23
21.8
1.72
5.8
2
340
40灯0
25.5
1.47
6.78
375
40x80
29.1
1.29
7.75
计算各绕组匝数
4.44BeAcBeAc
45
1.216.4
=2.28匝N
计算每伏匝数W
=2.28
式中.一一电源频率，为50Hz;
Be――铁心磁通密度，对一般热扎硅钢片，可取1.0~1.2T（本例取
1.2T）；对冷扎硅钢片可取1.2~1.6T。
计算初级匝数W
W=WJ=2.28汇220貂503砸
计算WW2=1.052.283174砸
计算导线直径
选电流密度j
可取j=2-4A/mm2,本例取j=2A/m^
计算初级绕组导线直径di
计算次级绕组导线直径d2
°2一码.13議=2mm何（2
选取漆包线的规格尺寸
（表1.3）圆铜单线规格范围（mm
单线直径
允许偏差
单线直径
允许偏差
+0.002
+0.02
0.020~0.025
1.01~2.50
±0.003
±0.03
±0.005
±0.04
0.030~0.100
2.51~3.50
±0.010
±0.05
0.110~0.250
±0.015
3.51~4.50
0.260~0.700
4.51~6.00
0.710~1.000
根据计算出的di、d2值，从第6篇第1章表6.1.8选取直径与之相近而较粗的漆包线。
选取初级绕组导线直径标准值d'=0.90mm次级绕组直径标准值d'2=2.00mm
校核铁心窗口面积
选取铁窗有效高度h
由上可知，铁心舌宽a=30mm查表1.4，可得铁窗有效高度h=91mm
此高度即为绕组框架长度
（表1.4）GE型铁心尺寸（mr）系列
1
GE19
—
；
GE22
I
GE26
GE35
GE40
a
14
16
凶
卜26
30
35
-TO
c
9
10
12
17
19
:
:
'26
e
今
tti
12
i4
门
19
22
26
L
50
56
67
106
123
144
h
28|
33-5
別
47
53
72
H
43
48
57.5
67
81
911
[05,5|
124
确定绕组框架有效长度h'由于在绕组框架两端共约10%的长度不绕线，并设框架用厚1mm勺纸板制作，因此框架的有效长度为
h'=0.9（h-12）=80.1mm
选取排绕系数K4
根据线径粗细，选取排绕系数K4，其值在1.05~1.15之间，本例取
K4=1.05
计算初级绕组的每层匝数W
计算次级绕组的每层匝数
W2mh80139
k4d11.05汉NO匝
计算初级绕组层数N
WL=503=6
W1m85层
计算次级绕组层数N2
N2」2严鼻
W2m39层
计算初级绕组总厚度D
Di=N1（d'i+l1）+ri
式中Ii――层间绝缘厚度，可视导线直径大小可取0.02~0.12mm
厚的白玻璃纸、电缆线、电话，本例选用0.12mm厚的电缆纸；
r
2绕组间绝缘厚度，本例选用r2=r1=0.34mm
因此
D1=6「匚二门=
D2二N2d2（N2-1）l2r2
式中
1
I2――层间绝缘厚度，本例选用两层0.12mm厚的电缆纸：
「2绕组间绝缘厚度，本例选用r2=r1=0.34mm。
D2=22（2-1）0.120.34=4.46
选取绕组骨架的厚度Do
本骨架用1mn厚纸板制作，外包两层0.05mm厚的电话纸及两层
0.05mm厚的聚酯薄膜、因此
D0=1+0.052+0.052=1.2mm
计算绕组总厚度D
D=K5（D+D+D）
式中，Ks为叠绕系数，可取1.1~1.2，本例取1.15.
将K5=1.15及D0、D、D2值代入上式，可得
D=1.15
（1.2+6.46+4.46）=13.93mm
从表1.4查得，窗宽c=19mm显然Dc,故此计算结果是可行的,而且考虑了手工绕线实际情况，留有一定的余量。
当然，也可以按变压器额定容量P2直接查表1.2可得铁心尺寸、铁心截面积、每伏匝数和电流密度，然后再往下计算。
此方法比较简单，虽然计算结果略有差别，但一般情况还是可以适用的。
以上数据根据《新电工手册》上的标准加上材料上的数据，经过计算得出。
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