毕业设计——5KVA单相变压器的设计分析

苏州工业职业技术学院

Suzhou Institute Of Industrral Techno'llogy

5KVA 单相变压器的设计分析

学生姓名:

专业班级:

数控11C1

学 号:

111021130

2014 年4月22日

部:

精密制造工程系 指导教师:

屠春娟、居正龙

王利杰

本人所呈交的5KVA单相变压器的设计分析,是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体, 均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名: 日期:

【摘要】

变压器调压装置、电源电压波动、线路电压损失等变化都可造成用户电压不稳定，影响用电设备正常工作，此时需调整输出电压以保证用户电压保持稳定。高压输电可以使电能集中，从而减小电能在传输的时候的损耗，但是高压电对普通家庭用电器以及电路有致命的伤害，所以变压器就应运而生了。单相变压器由于损耗小、容量小、重量轻等优势可以方便的深入负荷中心，而具有极强的适用性。本课题主要以单相变压器为研究对象，首先，介绍了单相变压器的应用和结构；其次，介绍了单相变压器的主要设计思路，包括客户要求、用途分析、材料分析、结构分析；然后，介绍了单相变压器各个参数的计算，包括铁芯、线圈、直流电阻、负载损耗（115度）、温升及散热能力、阻抗电压等的计算；最后，介绍了单相变压器的机械结构设计过程及装配过程。

【关键词】：变压器；计算；设计；装配;

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目录

引言 ......................... 一、 变压器的介绍 .............

（一）

变压器的应用........... （二） 单相变压器的原

理........

（三） 单相变压器的结

构........

二、 设计思路 ...............

（一） ..................... 客

户要求 .....................

（二） ..................... 用途分析 ..................... （三） ..................... 材料分析 ..................... （四） ..................... 结构分析 ..................... 、单相变压器参数的计算.... 铁芯确定 .................... 线圈确定 .............. 直流电阻计算

........... 负载损耗计算（115度） 温升及散热能力计算.... 阻抗电压计算 ............ （四） （五） （六） 四、机械结构设计过程 ......... （一） 线包草图绘制 ..........

（二）

生成实体 .............. （三）

装配 ..................

总结 ......................... 参考文献 ..................... 谢辞 .........................

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引言

变压器在电路和电器设备中主要用作升降电压、安全隔离、匹配阻抗等。变压器就是利用电磁互感应现象进行变换电压、电流和阻抗的器件。变压器调压装置、电源电压波动、线路电压损失等变化都可造成用户电压不稳定，影响用电设备正常工作，此时需调整输出电压以保证用户电压保持稳定。咼压输电可以使电能集中，从而减小电能在传输的时候的损耗，但是高压电对普通家庭用电器以及电路有致命的伤害，所以变压器就应运而生了。单相变压器由于损耗小、容量小、重量轻等优势可以方便的深入负荷中心，而具有极强的适用性。

变压器是变控电源电压的一种电气设备，为适应不同的使用目的和工作条件，变压器可分为很多类型。通常按变压器的不同用途、不同容量、绕组个数、相数、调压方式、冷却介质、冷却方式、铁芯形式等进行分类，用来满足不同行业对变压器的需求。

本课题主要以单相变压器为研究对象，首先，介绍了单相变压器的应用和结构；其次，介绍了单相变压器的主要设计思路，包括客户要求、用途分析、材料分析、结构分析；然后，介绍了单相变压器各个参数的计算，包括铁芯、线圈、直流电阻、负载损耗（115度）、温升及散热能力、阻抗电压等的计算；最后，介绍了单相变压器的机械结构设计过程及装配过程。

本课题来源于苏州腾冉电气有限公司的 5KVA系列单相变压器。现阶段进行城乡电网改造主要使用节能产品，主要通过节能技术或者是节能产品可以有效地降低供电线损耗以及提升供电的可靠性。本文主要是对单相变压器的结构设计进行阐述。

一、变压器的介绍 （一） 变压器的应用

变压器是变控电源电压的一种电气设备，为了适应不同的使用目的和工作条件，变 压器可分为很多种类。一般按照变压器的用途、容量、绕组个数、相数、调压方式、冷 却介质、冷却方式、铁芯形式等进行分类，用于满足不同的行业对变压器的不同的需求。

按使用途径分类可分为：电力变压器；电炉变压器；整流变压器；工频试验变压器； 矿用变压器；电抗器；调压变压器；互感器；特种变压器。

按容量大小分类可分为：中小型变压器：电压在 35KV 以下，容量在 大型变压器：电压在63-110KV,容量在6300-63000KVA ;特大型变压器： 以上，容量在 31500-360000KVA 。

按相数分类，可分为：单相变压器和三相变压器。

按变压器的冷却介质分类：油浸式变压器；干式变压器；充气式变压器； 压器和填砂式变压器等。

按变压器的冷却方式分类可分为：油浸自冷式变压器；油浸风冷式变压器；油浸强 迫油循环风冷却式变压器；油浸强迫油循环水冷却式变压器；干式变压器；本课题所涉 及的单相变压器实际应用于农村的照明的用电或者小型动力的用电，其负荷不大，而且 负荷波动也不大。 （二） 单相变压器的原理

变压器是根据电磁感应的原理来制成的。在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组，一个 原绕组和一个副绕组。当原绕组加上交流电源电压时，原绕组流有交变电流，而建立磁 势，在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通，主磁通在铁芯中同时穿过，一、二次绕 组而闭合由于电磁感应作用分别在一、二次绕组产生感应电动势，其基本原理为楞次定 律，感应电流产生的磁通，总是阻碍圆磁通的变化，当原磁通增加时感应电流的产生的 磁通与原磁通相反，就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反 ，

所以二次绕组就出现了低等级的交变电压，即铁芯是变压器的磁路部分，绕组是变压器 的电路部分。

图1-1所示为变压器的电气原理图，表示引出导线的连接方式，在本公司

A 、a 表 示一个绕组的两根引出线，

B b 表示另一个绕组的两根引出线，即此处连接方法应为线 包1内线圈和线包2内线圈结尾相连，线包1外线圈和线包2外线圈结尾相连。 （三） 单相变压器的结构

一般变压器主要分为铁芯、线包绕组和夹件三个部分。 1、铁芯

铁芯是变压器的磁路部分。铁芯一般是使用矩形硅钢片堆叠而成的。硅钢片可分为 两种，一般应用在发电机和变压器对硅钢片的要求是一样的，都是要求铁损低，磁化特 性好，叠片系数高

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