小型单向变压器的设计-整理word文档
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1N ，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）说明只要改变原、副绕组的匝数比，就能按要求改变电压。
小型单相变压器设计
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。
关于小型单相变压器的设计
一、变压器的结构及工作原理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片叠装而成 ,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。
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3、变压器的工作原理：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。
小型变压器指的是容量1000VA以下的变压器。
这种变压器在日常生活中应用非常广泛。
其基本工作原理如下：在同一铁芯上分别绕有匝数为 N1和 N2的两个高、低压绕组，其中接电源的、从电网吸收电能的 AX 绕组称为原绕组（一次绕组），接负载的、向外电路输出电能的 ax 绕组称为副绕组（二次绕组）。
当原绕组外加电压 U1时，原边就有电流 I1流过，并在铁芯中产生与 U1 同频率的交变主磁通Φ，主磁通同时链绕原、副绕组，根据电磁感应定律，会在原、副绕组中产生感应电势 E1、 E2，副边在 E2的作用下产生负载电流 I2 ，向负载输出电能。
根据电磁感应定律则有：在一次绕组上外施一变流电压U1便有I0流入，因而在铁心中激励一交流磁通φ，磁通φ同时也与二次绕组匝链。
由于磁通φ的交变作用在二次绕组中便感应出电势ez。
根据电磁感应定律可知，绕组的感应电势正比于安的匝数。
因此只要改变二次绕组的匝数，便能改变电势ez 的数值，如果二项绕组接上用电设备，二次绕组便有电压输出，这就是变压器的工作原理。
假设初次、次级绕组的匝数分别为W1,W2,当变压器的初级接到频率为f，电压为V1的正弦变流电源时，根据电磁感应原理，铁心中的交变磁通φ将分别在一、二次绕组中感应出电势。
一次绕组感应电势为：e1- W1*dφ/dt 式中的dφ/dt为磁通的变化率，负号表示磁通增大时，电势e1的实际方向与电势的正方向相反。
如果不计漏阻抗，根据回路电势平衡规律可得：U1=- E1 其数值V1=E1=4.44fW1φm (1)在二次侧同理可以得出：U2= E2= 4.44fW2φm(2) 由（1），（2）式之比得U1/U2= E1/E2= W1/W2 = K式中K就是变压器的变比，或称匝数比，设计时选择适当的变比就可以实现把一次侧电压变到需要的二次电压。
电气工程--小型单相变压器设计原理(doc 17页)
电气工程--小型单相变压器设计原理(doc 17页)东北石油大学课程报告目录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1N ，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。
小型单相变压器设计
小型单相变压器设计
设计一个小型单相变压器需要考虑以下几个方面：
1. 电压比：
确定输入电压和输出电压的比例，这决定了变压器的变压比。
2. 功率：
根据输出负载的功率需求确定变压器的功率大小。
功率需求越大，变压器的尺寸和重量也会增加。
3. 磁芯选择：
选择适合设计功率的铁芯材料，常见的材料有硅钢片，铁氧体等。
磁芯的选择需要考虑磁导率、饱和磁感应强度、温度系数等因素。
4. 匝数：
根据变压器的变压比和输入电压确定输出电压的匝数。
匝数的选择会影响变压器的尺寸和重量。
5. 导线选择：
选择适合设计功率和电流的导线。
导线的选择需要考虑截面积、电阻、热容量等因素。
6. 散热设计：
根据变压器的功率大小，确定散热器的尺寸和散热效果。
散热器的设计需要考虑材料的导热系数、表面积等因素。
7. 安全保护：
为变压器设计过流保护、过温保护等安全措施，以防止过载和过热。
8. 绝缘：
为了确保电气安全，变压器的绝缘应达到要求，例如使用绝缘胶带包裹线圈，使用合适的绝缘材料。
以上是设计小型单相变压器的一些基本考虑因素，具体的设计过程需要根据实际需求和规范来进行。
小型单相变压器设计实例
式中的 Bm =1.1T
(铁心材料国热压求出各线圈的匝数 N1=N0U1=3.4×220=748 N2=（1.05~1.10）N0U2=1.10×3.4×300=1122 N3=（1.05~1.10）N0U3=1.10×3.4×50=187 4、计算导线直径 d 导线的截面积： Ac=I/j I1=（1.1- 1.2）S/U1==1.15×79.3/220=0.415(A) Ac1=0.415/2.5=0.17 mm
同理：
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小型单相变压器设计
Ac2=0.08 mm2 Ac3=0.04 mm2 为高强度聚酯包线 QZ0.05。
d2=0.32 mm d3=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
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小型单相变压器设计
五、 结论
通过这次的设计我知道了小型变压器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。电压变化；若以高压侧绕组为一次侧绕组，低压侧绕组为二次绕组。则变压器起降 压作用，反之起升压作用。电流变换；变压器在工作时二次侧电流的大小取决于负载阻抗 模的大小，一次侧电流大小取决于二次绕组。二次侧绕组向负载输出的功率只能由一次绕 组从电流吸收，然后通过主磁通传递到二次绕组，二次侧电流变化时，依次侧发生响应的 变化。阻抗变换：负载直接接电源时，电源的负载阻抗模，通过变压器接电源时相当于将 电源的阻抗模去平方。在电子技术当中通常利用变压器变换作用来是实现“阻抗匹配” 。
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小型单相变压器设计
八、致谢
小型单相变压器的设计
小型单相变压器的设计1、根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率P S，诺二次侧为多绕组时，则输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率的总和：P S＝U2 I2＋U3I3＋……＋U n I n式中U2 U3……U n——二次侧各绕组电压有效值（V）；I2 I3……I n——二次侧各绕组电压有效值（V）；2、输入视在功率P S1及输入电流I1的计算，变压器负载时，由于绕组电阻发热损耗和铁芯损耗，输入功率中有一部分被损耗掉，因此变压器输入功率与输出功率之间的关系是：P S1＝P S／η（W）式中η——变压器的效率。
η总是小于1，对于功率1KW 以下的变压器：η＝0.8～0.9。
知道变压器输入视在功率P S1后，就可以求出输入电流I1I1＝P S1／U1×（1.1～1.2）（A）式中U1——一次侧的电压有效值（V），一般就是外加电源电压；1.1～1.2——考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。
3、确定铁芯截面积S，小型单相变压器常用的E型铁芯尺寸如（图1）所示。
它的中柱截面积S的大小与变压器总输出视在功率有关，即：S＝K0√P S（cm²）式中P S——变压器总输出功率（W）（图1 E型铁芯）K0——经验系数，其大小与P S的关系可参考（表1）来选用。
（表1 系数K0参考值）根据计算所得的S值，还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b 的大小，由图所得：S＝a×b（cm²）式中a——铁芯中柱宽（cm）b——铁芯净叠厚（cm）又由于铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成，考虑到漆膜与钢片间隙的厚度，因此实际的铁芯厚度b′应将b除以0.9使其为更大些，即b′≈1.1bcm。
目前通用的小型硅钢片规格见（表2），注：铁芯片厚0.35mm。
其中各尺寸符号见（图2）。
（表2 不同型号E型铁芯片的尺寸）（mm）（图2 E型铁芯片的型号和尺寸）4、计算每个绕组的匝数，绕组感应电动势有效值E＝4.44f W B m S×10ˉ4(V)设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数，即：W0＝W／E＝10^4／4.44fB m S（匝／V）式中B m——磁感应强度，单位为T。
小型单向变压器的设计-整理word文档
小型单向变压器的设计-整理word文档小型单向变压器的设计一、小型单向变压器的概述小型单向变压器是一种用于将信号从一个级别转换为另一个级别的变压器。
这种变压器通常用于放大器、录音机、调音台、音响设备、电视机、电视机顶盒等消费电子产品中。
小型单向变压器的主要特点是体积小、功率小、频率响应高、传输信号准确、噪音低、价格便宜。
二、小型单向变压器的设计1、设计输入和输出阻抗：小型单向变压器的输入和输出阻抗应该匹配放大器、录音机等设备的输入和输出阻抗，以确保信号传输的准确性和稳定性。
2、选择磁芯材料：磁芯材料的选择取决于应用场合的要求。
具体来说，通常选择铁氧体磁芯或钴铁氧体磁芯。
3、计算匝数比：匝数比的计算是设计小型单向变压器的关键之一。
匝数比取决于输入和输出信号的幅度比，可以根据下列公式计算：匝数比 = Vin/Vout其中，Vin 为输入电压，Vout 为输出电压。
4、计算变比：变比是指输入和输出电压之比与输入和输出电流之比的比值。
可以根据下列公式计算变比：变比 = V1/V2 = I2/I1其中，V1 为输入电压，V2 为输出电压，I1 为输入电流，I2 为输出电流。
5、计算主要参数：计算小型单向变压器的主要参数，包括电感、耐压、损耗和自感等，以确保变压器的性能稳定。
6、设计电路：根据芯片和元器件的特性，设计小型单向变压器的电路，包括信号输入电路、信号输出电路、反馈电路、保护电路、滤波电路等。
三、小型单向变压器的制作1、准备材料和工具：小型单向变压器的制作涉及到铁芯、线圈、绕线器、锡、焊锡台、多用途切割器等工具和材料。
2、制作线圈：将线缠在铁芯上，根据设计时计算得到的匝数比和变比，绕出相应的匝数和分配好输入和输出端。
3、涂漆：涂漆是为了避免线圈之间的间接触及，防止短路，一般使用聚氨酯漆。
4、焊接：将绕好的线圈焊接在一起，并且连接好其他的元器件。
需要注意的是，在焊接中不要使用过多的焊料，这样可以避免线圈之间的间隙过大，从而影响性能。
中小型变压器设计
中小型变压器设计一，小型单相变压器的设计变压器容量大小与其铁心大小有一定的比例关系，计算公式有三，先说小的，后边再说其它两种。
早年采用热轧硅钢片时使用的铁心计算公式，与现在相比同容量它计算的铁心面积就偏大。
早年的变压器烧毁翻修就得用这个公式，它计算的容量在1KVA左右的日子型和口子型铁心。
铁心截面St=K√P,K为系数，P=0~10VA时K=2。
10~50，2~1.75，50~500，1.5~1.4, 500~1000, 1.4~1.2,1000VA 以上为1。
例如：100VA计算，St=1.5√100=15cm²。
1.旧设备上一台能耗制动变压器烧毁返修实例：把铁心拔掉，用手摇绕线机把一二次侧的匝数记一下，再用卡尺或千分尺记下两导线带绝缘和不带绝缘的直径大小，用平均匝长乘匝数或直接称得重量，到商店买不到合适导线，可根据铁窗余量大小用大一号或小一号导线代用，所以在买导线之前开始计算每层能绕几匝，多少层能绕完。
层与层垫什么绝缘，垫多厚，一二次之间绝缘垫几层，与铁心柱之间采用什么绝缘骨架等，它们总厚度是多少，可得知窗口面积的余量。
他们能绕下你当然也能绕下，但限于你手头材料有限，绝缘材料厚度及导线截面大小就得灵活掌控。
绕完后用铁心片试插一下，看有不合适可修正，觉得无问题可在烘箱内干燥，浸漆再烘干，线包插上铁心应通电试验一下，是否经得起考验，并把铁心夹紧后铁心四周刷漆烘干，使铁心粘紧通电不发声，到此变压器返修完毕，可以放心安放到设备上运行。
2.新设计一台能耗制动变压器：（1）.已知条件：采用磁密为10000高斯的热轧硅钢片，制动对象为7KW交流异步电动机，直流电流Id=4Io（7KW 电机空载电流为6A）=4×6=24A，直流电压Ud=Id×Rd（电机线圈直流电阻1Ω）=24×1=24V。
（2）.按电感负载单相桥式整流有关系数计算：交流电压U=24÷0.9=27V,交流功率P=27V×24A=648VA（也可以交流功率P=24V×24A ×1.11=640VA。
(整理)小型单向变压器的设计-整理版.
综述作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，变压器也发挥着重要的作用。
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、变压器的结构1.1铁心为了减少铁损耗，变压器的铁心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或用非晶材料制成。
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邻两层硅钢片要相互错开。
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。
铁心结构有两种基本形式：心式和壳式。
1.2绕组变压器的绕组用绝缘圆导线绕成，是构成变压器电路的主要部分。
原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。
高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁心近，则应加强绝缘，提高了变压器的成本造价。
因此，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面。
两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。
在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁心柱上，两部分既可以串联又可以并联。
小型单相变压器的设计
※§ 小型单相变压器的设计
一、小型单相变压器的设计 1．变压器的视在功率和一次输入电流 式中，η 为变压器的效率。小型变压器的效率可按表选取。
式中，U1 为一次侧电压，即电源电压(V)。(1.1~1.2)为考虑到
变压器空载励磁电流大小的经验系数。
特殊用途的变压器
2．变压器的结构形式 小型变压器的铁心结构多采用壳式。 小型变压器常用的标准铁心硅钢片有两种：一种是GEI
小型变压器的绕线方法
特殊用途的变压器
(4)线尾的固定
垫上对折的棉线 将线尾插入对折棉线的折缝
抽紧绝缘带
线尾绕在引脚上
特殊用途的变压器
(5)引出线的处理 引出线可利用原线绞合后,再将表面的绝缘漆刮掉,最后将引出线 焊在引角上。 (6)外层绝缘 线包绕制好后，外层绝缘用青壳纸缠绕2~3层，写上要求的 电压值，用胶水粘牢。
2．绕线 (1)裁剪好各种绝缘纸 (2)起绕
特殊用途的变压器
(3)绕线方法 导线要求绕得紧密、整齐，不允许有叠线现象。绕线的要 领是：绕线时将导线稍微拉向绕线前进的相反方向约5°，如 图所示。拉线的手顺绕线前进方向而移动，拉力大小应根据导 线粗细而掌握，导线就容易排列整齐，每绕完一层要垫层间绝 缘。
变压器的心子
硅钢片的尺寸
特殊用途的变压器
(4)选用骨架 绕线芯子及骨架除起支撑绕组的作用外，还对铁心起到绝缘 作用。它应具有一定的机械强度和绝缘强度。 变压器采用有框骨架，框架可用钢纸板或玻璃纤维板等材料 制成。板材不宜过厚，过厚会减小铁心窗口的有效绕线面积。
有骨框架
夹板有骨框架的 结构
特殊用途的变压器
型，窗口较小；一种是KEI型，窗口较大。用前者制作变压 器时，用铜少、用铁多，价廉，但体积大；用后者则正好相 反。
小型变压器的制作
m1、m2---各绕组的层数；
d1′、d2′---各绕组包括绝缘材料厚度的导线外径，㎜；
δ---绕组层间绝缘材料的厚度，㎜；
γ---不同绕组之间绝缘材料的厚度，㎜。
实际厚度D应在计算厚度D′的基础上增加1.1～1.2倍的裕度系数，即为：
D=（1.1～1.2）D′（㎜）
小型变压器硅钢片尺寸
中间柱心截面积S与变压器输出总功率的关系一般为：S=K0√P2（cm2）
式中 K0---经验系数，大小与关系可参考选用。
系数K0的参考值
P2（W）
0～10
10～50
50～500
50～1000
1000以上
K0
2
2～1.75
1.5～1.4
1.4～1.2
1
根据图示得出：S=ab（cm2）
小型变压器的制作
小型单相变压器的设计一般包括六方面的内容：计算变压器的输出功率P2；计算变压器的输入功率P1和输入电流I1;确定变压器铁心截面积S及选用硅钢片的尺寸；计算各绕组的匝数N；计算各绕组导线直径d及选择导线规格型号；计算绕组的总尺寸并核实铁心窗口面积。
一、计算变压器的输出功率P2
设计时，假设变压器的功率因数为1。变压器的二次侧为多个绕组时，则输出功率为二次侧各绕组输出功率之和。
四、计算各绕组的匝数N
从变压器基本公式E=4.44ƒNBmS×10－8（V）,可求出每伏所需匝数Nv
Nv=N/E=1×108/4.44ƒSBm（匝/伏）
式中ƒ—电源频率，Hz；
S—铁心截面积，cm2；
Bm—铁心磁通密度，T,一般冷轧硅钢片取1.2～1.4T，热轧硅钢片取1～1.2T。
每个绕组匝数为N1=U1Nv（匝）
课程设计 任务书1 《小型单相变压器设计》
题目：小型单相变压器设计
1.设计任务：
设计一个小型单相变压器，能够满足不同小型设备的电源要求。
小型变压器的一次侧/二次侧电压为220V/24V（或48V）。
2.设计要求：
1）根据变压器的基本原理，设计出变压器的基本结构
2）选定铁芯尺寸、绕组匝数以及导线规格
3）完成单相变压器的参数测定，并分析运行特性
4）撰写设计报告、总结以及心得
3.设计用设备和器件：
功率表、万用表、交流电流表、交流电压表
4.设计计划安排：
5.主要参考文献：
1)《电机与拖动》，戴文进编著，清华大学出版社，2008
2)《电机与拖动基础》，杨文焕编著，西安电子科技大学出版社，2008
3)《电机与拖动》，杨天明编著，中国林业出版社出版社，2008。
小型单相变压器的设计和绕制报告
小型单相变压器的设计和绕制班级:姓名：学号：**教师：***日期：6月21日目录一、小型单相变压器简介二、变压器的基本结构及工作原理三、实例计算四、结论五、心得体会一、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，它的用途非常广泛变压器是电能输配的主要电器设备。
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和绕在铁心上的两个匝数不同、彼此绝缘的绕组构成。
二、变压器的基本结构及工作原理一般的电力变压器是由铁心、绕组及其附件组成的。
铁心构成变压器的磁路部分，绕组构成变压器的电路部分。
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φ，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势21e e 和。
三、实例计算如上图所示，已知：VAS N 100= V U 2201= V U 242= V U 363=V U 1104= 1、计算变压器的额定容量VA S N 100=2、铁芯截面的计算及铁芯片的选择（磁密的选择）①计算铁心截面积A A ＝κ0N S截面积计算系数K0的估算值可以取K0=1.35因此，A ＝κ0N S =1.35100=13.5（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*13.5/28=53.03 mm此时b/a=53.03/28=1.89满足b=(1.2~2)a 的通常要求。
变压器设计Microsoft Word 文档
题目：设计小功率变压器，输出功率2P =250-30=220W ，输入U1=220V ，输出U2=36V 。
按上表可见，可取变压器效率η=90%计算输入容量1P 21210233.330.9P P η===V A ∙计算次级电流2I222233.33 5.4243P IA U ===计算额定容量p12233.33220226.6722p p p V A ++===∙计算初级电流1I1111P I k U =1k 为经验系数，一般取值为1.2，所以1111233.331.2 1.27220P I k A U ==⨯=计算铁心实际截面积'c A '2c A k =2k 是与硅钢片质量与叠片系数有关的系数，一般2k 取值在1~1.6之间，硅钢片质量越好，2k 越小，本次取2k =1.25'2218.81c A k cm ===确定铁心具体尺寸由于GE型铁心窗口面积小，材料应用率高，用料较省，成本较低，故本次采用GE型铁心。
注（正型铁心采用D41~D43厚度为0.35mm热轧硅钢片2 计算各绕组匝数2．1计算每伏匝数W0 4104545 1.64.448 1.223.3w fBc AcBc Ac==== 砸/V式中 f ——电源频率.为50HzB c ——铁芯磁通密度。
对一般热轧硅钢片，可取1.0~1.2T(本例可以取1.2);对冷轧硅钢片可取1.2~1.6T 2.2计算计算初级匝数1W110 1.6220352W W U ==⨯=砸2．3计算次级匝数2W2.4选取系数3K 由于次级绕组加上负载后，其铜线电阻会产生5%~10%电压降。
必须适当增加次级绕组的匝数，因此。
对理想的公式202W W U =,必须乘上系数3K .3K =1.05~1.1. 本例取3K =1.052.5计算2W 2021.051.051.64372W W U ==⨯⨯≈33.1 选取电流密度j3.21114 1.27d ==1.13=1.130.90m m jj 2I I π≈3.32224 5.42d ==1.13=1.131.86m m jj 2I I π≈4此高度即为绕组框架长度。
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综述作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，变压器也发挥着重要的作用。
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、变压器的结构1.1铁心为了减少铁损耗，变压器的铁心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或用非晶材料制成。
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邻两层硅钢片要相互错开。
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。
铁心结构有两种基本形式：心式和壳式。
1.2绕组变压器的绕组用绝缘圆导线绕成，是构成变压器电路的主要部分。
原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。
高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁心近，则应加强绝缘，提高了变压器的成本造价。
因此，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面。
两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。
在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁心柱上，两部分既可以串联又可以并联。
三相变压器属于同一相的高、低压绕组全部缠绕在同一铁心柱上，并非如图1-1所示。
只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。
大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压器。
图1- 11.3其他除了铁心和绕组之外，因容量和冷却方式的不同，还需要增加一些其他部件，例如外壳、油箱、绝缘套管等。
2、变压器的工作原理2.1电压变换当一次绕组加上交流电压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，由于二次绕组交链的主磁通Φ，还会产生少量的仅与一次绕组交链的主要经过空气等非磁性物质闭合的一次绕组漏磁通1σΦ。
dt d N e u Φ=-=111 (2-1) dtd Ne u Φ=-=222 (2-2) k N N E E U U ===212121 (2-3) 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。
2211U I U I = 又 (2-4)kII U U I 22121==(2-5) 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。
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 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n n I U I U I U S ⋯++=33222 (3-1)式中2S ——二次侧总容量（V ·A ）；2U ,3U ,……n U ——二次侧各个绕组电压的有效值（V ）；2I ,3I ,……n I —— 二次侧各个绕组的负载电流有效值（A ）。
3.1.2一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η21S S =（单位为V ·A ） (3-2)式中1S --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。
3.1.3变压器的额定容量由于本次设计为小型单相变压器，所以不考虑在三相变压器中的情况，只考虑在小型单相变压器的情况。
小型单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值，)(2121S S S +=（单位为V·A） (3-3)3.1.4一次电流的确定11)2.1~1.1(U SI = (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。
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3-1所示。
图3- 2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2cm ）。
S K A 0= (3-5)A ——铁心柱的净面积，单位为2cm ；0K ——截面计算系数，与变压器额定容量n S 有关，按表3-2选取，当采用优质冷轧硅钢片时0K 可取小些截面积计算系数0K表3-2 截面积计算系数0K 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c K ab ab A '== （3-6）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 ）；c K ——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，c K =0.93；对于0.35mm 厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，c K =0.91；对于0.35mm 厚，不涂漆的冷轧钢片，c K =0.95。
按A 的值，确定a 和b 的大小，答案是很多的，一般取a b )0.2~2.1(=,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。
表3-3小型变压器通用的硅钢片尺寸3.3.1 计算每伏电压应绕的匝数从变压器的电势公式m fNB E 44.4=A,若频率f=50Hz,可得出每伏所需的匝数AB A fB E N N m m 380105.444.410⨯=== （3-7）式中0N ——对应于每伏电压的匝数，单位：匝/V m B ——铁心柱内工作磁密最大值，单位：T A ——铁心柱截面积，单位：2cm当铁心材料国热轧硅钢片时，取m B =1.0~1.2T ；采用冷轧硅钢片时，可取m B =1.2~1.5T 然后根据N 和各线圈额定电压求出各线圈的匝数101U N N = （3-8） 202)10.1~05.1(U N N = （3-9） 303)10.1~05.1(U N N = (3-10)式中1N 、2N ……i N 为各线圈的匝数。
为补偿负载时漏阻抗压降，副边各线圈的匝数均增加了5%~10%。
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/2mm 。
对于连续工作时可取J=2.5A /2mm 导线的截面积：jI A c = 导线的直径： mm jI j I d 2715.013.14===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。
表3-4 导线材料的选取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 Nm 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⨯++++=n t t t t t （3-14）式中 0t ——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、设计要求计算一台36伏安，220/55伏特的电源变压器，确定其主要数据。
解 1.设硅钢片B=0.9特，则可求铁芯截面积c A =26.9366.1cm = 2.每伏匝数0N =45/(C BA )=45/(0.9×9.6)=5.2匝/伏 一次侧线圈匝数011N U N ==220×5.2=1144匝/伏 二次侧线圈匝数022N U N ==55×5.2=286匝/伏 考虑电压损耗，二次侧线圈增加5%匝数，即取N 2’=105%×286=300匝 3.求导线线径 一次电流11U SI ==36/220=0.164安培 二次电流22U SI ==36/55=0.655安培5、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。