变压器设计报告_精品文档.doc
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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、0.3MM、0.35MM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
输出容量
<10
10~30
30~80
80~200
200~400
>400
效率(%)
60
70
80
85
90
>95
三、小型变压器设计和计算
材料的计算
设输入电压U1=220V,输出电压U2=31V。
计算输入功率P1
输入功率P2
次级电流I2
计算初级电流I1
式中,K1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K1值越大。
本例选K1=1.2
计算铁心实际截面积Ac’
Ac’=K2
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~D43热扎硅光片,可取K2=1.25。
因此,Ac’=
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=16.4cm2,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
铁心尺寸舌宽a叠厚b(mm)
磁路长度(cm)
铁心截面积
每伏匝数(匝/伏)
铁心质量(kg)
磁通密度(T)
电流密度(A)
3
5
6
8
1418
1421
1424
1428
8.04
2.29
2.68
3.06
3.57
16.4
14
12.3
10.5
0.211
0.246
0.281
0.327
1.2
4
10
11
12.5
14
1620
1624
1628
1632
9.15
2.91
3.49
4.09
4.66
12.9
10.7
9.17
8.05
0.293
0.364
0.424
0.485
4
18
20
23
26
1924
1928
1932
1938
10.9
4.15
4.84
5.53
6.57
9.04
7.75
6.79
5.71
0.496
0.576
0.66
0.783
4
30
35
40
45
2228
2233
2238
2244
12.6
5.62
6.61
7.61
8.81
6.67
5.68
4.93
4.26
0.781
0.92
1.06
1.23
12
3
55
65
72
80
2632
2639
2645
2652
15
7.57
9.23
10.7
12.3
4.95
4.06
3.50
3.05
1.31
1.60
1.83
2.12
3
92
105
120
130
3038
3045
3052
3060
17.2
10.4
12.3
14.2
16.4
3.6
3.05
2.64
2.29
1.96
2.32
2.68
3.09
3
150
165
195
220
3544
3552
3560
3570
20.0
14
16.5
19.1
23.3
2.68
2.26
1.96
1.68
3.12
3.65
4.22
4.92
2
260
300
340
375
4050
4060
4070
4080
23
18.2
21.8
25.5
29.1
2.06
1.72
1.47
1.29
4.84
5.8
6.78
7.75
2
计算各绕组匝数
计算每伏匝数W0
W0===
=2.28匝/V
式中——电源频率,为50Hz;
Bc——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W1
W1=W0U1=2.28220503砸
计算W2W2=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/mm2
计算初级绕组导线直径d1
计算次级绕组导线直径d2
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
0.020~0.025
0.030~0.100
0.110~0.250
0.260~0.700
0.710~1.000
1.01~2.50
2.51~3.50
3.51~4.50
4.51~6.00
根据计算出的d1、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(mm)系列
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的纸板制作,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W1M
匝
计算次级绕组的每层匝数
匝
计算初级绕组层数N1
层
计算次级绕组层数N2
层
计算初级绕组总厚度D1
D1=N1(d’1+l1)+r1
式中l1——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;
r2——绕组间绝缘厚度,本例选用r2=r1=0.34mm
因此
式中——层间绝缘厚度,本例选用两层0.12mm厚的电缆纸:
——绕组间绝缘厚度,本例选用。
选取绕组骨架的厚度D0
本骨架用1mm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(D0+D1+D2)
式中,K5为叠绕系数,可取1.1~1.2,本例取1.15.
将K5=1.15及D0、D1、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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