变压器的设计

目录

目录_____________________________________________________ 0 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 __________________________________________ 3

2、电流变换 __________________________________________ 5

三、设计内容____________________________________________ 4

1、额定容量的确定_____________________________________ 4

2、铁心尺寸的选定____________________________________ 5

3、计算绕组线圈匝数___________________________________ 7

4、计算各绕组导线的直径并选择导线_____________________ 8

5、计算绕组的总尺寸,核算铁芯窗口的面积 _______________ 90 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_________________________________________________ 14 参考文献________________________________________________ 15 附录

摘要

随着我国经济建设的发展,电力工业规模迅速的壮大起来,变压器的单台容量与安装容量快速增长。国际巨头强势参加海内市场竞争的面前,一方面瞧中的就是我国电力设备市场的伟大后劲;另一方面,也表现了中国企业长足的进步,尤其在质量方面,国产电力变压器已经越来越靠近海内程度,使得海内巨头们不得不拿出“瞧家身手”逐鹿中国市场。

变压器就是一种用于交流电能转换的电气设备。它可以把一种交流电压、交流电流的电能转换成相同频率的另一种交流电压、交流电流的电能。变压器在电力系统中的主要作用就是变换电压,以利于电能的传输。电压经升压变压器升压后,可以减少线路损耗,提高送电经济性,达到远距离送电的目的。电压经降压变压器降压后,获得各级用电设备的所需电压,以满足用户使用的需要。

此次设计的变压器为小型变压器,小型变压器指的就是容量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)与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。

一、变压器的基本结构

1、铁心:铁心就是变压器磁路部分。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。

铁心分为铁柱与铁轭两部分,铁柱上套装有绕组线圈,铁轭则就是作为闭合磁路之用,铁柱与铁轭同时作为变压器的机械构件。铁心结构有两种基本形式:心式与壳式。

2、绕组:绕组就是变压器的电路部分。一般采用绝缘纸包的铝线或铜线绕成。为了节省铜材,我国变压器线圈大部分就是采用铝线。

3、其它结构部件:储油柜、气体继电器、油箱。

图为单相心式变压器;1—铁柱;2—铁轭;3—高压线圈;4—低压线圈

二、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(磁饱与变压器)等,常用的铁心形状一般有E型与C型铁心。

变压器就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。

变压器的主要部件就是一个铁心与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。

理想状况如下(不计电阻、铁耗与漏磁),原绕组加电压u1,产生电流i1,建立磁通,沿铁心闭合,分别在原副绕组中感应电动势e1与e2。

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。说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。

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。

说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流。

三、设计内容

设计内容有四部分: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。

1、额定容量的确定

变压器的容量又称表现功率与视在功率,就是指变压器二次侧输出的功率,通常用KV A表示。

(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

代数与,即S

2=U

2

I

2

+U

3

I

3

+、、、、+U

n

I

n

;式中 S

2

为二次侧容量(V、A),U

2

,U

3

、、、、U

n

为二次侧各个绕组电压的有效值;I

2I

3

、、、I

n

为二次侧各个绕组的负载电流有效

值。

(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