课程设计变压器设计
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四、原始资料
变压器容 量
V·A
磁通密度 ×10T
小于10
6000～ 7000
10～50
7000～ 8000
50～100
8000～
9000
100～500 9000～ 11000
500～1000 11000～ 12000
效率 η（%）
60～70 70～80 80～85 85～90 90～92
电流密度 3～2.5
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/mm 2。
对于连续工作时可取J=2.5A/mm2
导线的截面积：Ac=I/j. 导线的直径： d==0.715
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
9000
80～85
2.5～2
1.5～1.3
100～500 9000～
85～90
2.5～1.5 1.3～1.25
11000
500～1000 11000～ 12000
90～92
1.5～1.2
1.25～1.1
(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。
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 0.06~ 0.15~ 0.23~ 0.35~ 0.51~ 0.64~ 0.74~ 1.0~ 1.81~ 2.1~
0.14 0.21 0.33 0.49 0.62 0.72 0.96 1.74 2.02 2.44 高 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.12 0.13 强 度 聚 酯 漆 包 线 硅 — — — — — 0.20 0.22 0.22 0.24 — 有 机 单 玻 璃 丝 包 线
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%。
（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
1、设计任务书 2、原理 3、结构 4、额定容量的确定 5、铁心尺寸的确定 6、绕组匝数与导线直径
7、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 8、谢辞 9、参考文献 10、后记
要求课程设计
自动化 日
机电 日
自 2011 年 12 月 26 日 至 2011 年
12 月 30 日止
专业教研室主任
年月
系、系主任签章
（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
S2=U2I2+U3I3+.....
（3-1）
式中 S2—— 二次侧总容量（V·A）
U2,U3,……Un—— 二次侧各个绕组电压的有效值（V）；
4、变压器基本设计内
容..............................7
4.1额定容量的确
定..............................7 4.2铁心尺寸的设
定..............................8 4.3绕组匝数与导线直
径..........................9 4.4绕组排列及铁心尺寸的最后确
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
a
c
h
H
13
7.5
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37.5
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铁心计算 中的
值
2
2.5～2
2～1.5
2.5～2
1.5～1.3
2.5～1.5 1.3～1.25
1.5～1.2 1.25～1.1
五、设计步骤
1、分组布置任务，熟悉原始资料 2、搜集资料，学习理解 3、根据要求进行计算 4、根据要求写出报告，打印成册 5、检查情况、答辩、给出成绩
六、课程设计论文包括的内容
小型单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值，
S=1/2*（S+S2）（单位为V·A）
（3-3）
(4) 一次电流的确定
I1=(1.1~1.2)S/U1
（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。
2、 铁心尺寸的选定
(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
1、 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。
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，副绕组匝数为。
铁心分为铁柱和铁轭两部分，铁柱上套装有绕组线圈，铁轭则是作 为闭合磁路之用，铁柱和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：心式和壳式。 2、 绕组：绕组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是采用铝线。
图（2） 3、 其它结构部件：储油柜、气体继电器、油箱。
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，产生电 流，建立磁通，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势。
（1） 电压变换
当一次绕组两端加上交流电压时，绕组中通过交流电流，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。
（1-2）
（1-3）
（1-4） 说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。
当铁心材料国热轧硅钢片时，取Bm=1.0~1.2T；采用冷轧硅钢片 时，可取Bm=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
N1=N0U1
（3-8）
N2=（1.05~1.10）N0U2
（3-9）
N3=（1.05~1.10）N0U3
（3-10）
式中N1、N2 ……Nn——各线圈的匝数。
年月
指导教师评语：
师：
指导教
年月 日
目录
1、 课程设计任务书
2、 教师评语
3、
小型单相变压器的设
计............................5
3.1变压器工作原
理..............................5
3.2变压器基本结
构..............................6
图（3）单相心式变压器 1—铁柱；2—铁轭；3—高压线圈；4—低压线圈
三、 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。
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。
（3-2） 所给的数据是生产时
间的统计数据，可供计算时初步选用。
表3-1 小容量变压器计算参考数据
变压器容 量
V·A
磁通密度 ×10T
效率 η（%）
铁心计算 电流密度 中的
值
小于10
6000～
60～70
3～2.5
2
7000
10～50
7000～ 8000
70～80
2.5～2
2～1.5
50～100
8000～
（单位为㎝ ）。
A=K0
（3-5）
A——铁心柱的净面积，单位为cm2
K0——截面计算系数，与变压器额定容量Sn有关，按表3-2选取， 当采用优质冷轧硅钢片时K0可取小些截面积计算系数K0
表3-2 截面积计算系数K0的估算值
Sn /VA
＜ 10
10～ 50
50～ 100
100～ 500
＞500
K0
2～ 1.75
1.75
1.5
1.35
～1.5 ～1.35 ～1.25
1.25 ～1.0
计算心柱截面积A后，就可确定心柱的宽度和厚度，根据图3可知
A=abK=ab'Kc
（3-6）
式中 a——心柱的宽度（mm）；
b——心柱的净叠厚（mm）；——心柱的实际厚度
（mm）；
Kc ——叠片系数，是考虑到铁心叠片间的绝缘所占空间引
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3、 绕组的匝数与导线直径
(1) 计算每伏电压应绕的匝数
从变压器的电势公式E=4.44fNBmA,若频率f=50Hz,可得出每伏
所需的匝数
N0=N/E=103/4.44fBmA
（3-7）
式中 ——对应于每伏电压的匝数，单位：匝/V
Bm——铁心柱内工作磁密最大值，单位：T A——铁心柱截面积，单位：cm2
（2） 电流变换
变压器在工作时，二次电流的大小主要取决于负载阻抗模||的大 小，而一次电流的大小则取决于的大小。
（1-5） （1-6） 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。
二、 变压器的基本结构
1、 铁心：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。
硅 — — — — — 0.25 0.27 0.27 0.28 — 有 机 双 玻 璃 丝 包 线
课程设计任务书
班级（专业） 10生产过程自动化2班 乔月朋
设计人
一、课程设计题目：小型单相变压器设计
二、设计要求
通过该设计，初步掌握小型变压器容量、铁心、绕组等设 计步骤和方法，熟悉有关规程和设计手册的使用方法。
三、设计的主要内容
1、额定容量的确定 2、铁心尺寸的确定 3、绕组匝数与导线直径 4、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 5、讨论说明 6、整理成册
定................11 5、实例举 例........................................12 结 论..............................................15 心得体 会...........................................15 谢 辞...............................................1 主要参考文 献.......................................16 英文资 料...........................................16
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（4）所示。
单相壳式变压器立体图
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
小型单相变压器设计
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，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。
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，Kc
=0.93；对于0.35mm厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢
片，Kc =0.91；对于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，Kc =0.95。
按A的值，确定a和b的大小，答案是很多的，一般取b=
(1.2~2.0)a，,并尽可能选用通用的硅钢片尺寸。表3-3列出了通用的小
I2,I3,……In——二次侧各个绕组的负载电流有效值（A）。
(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
S1=S2/η（单位为V·A） 式中 S1——变压器的额定容量； η——变压器的效率，约为0.8～0.9，表3-1
变压器容 量
V·A
磁通密度 ×10T
小于10
6000～ 7000
10～50
7000～ 8000
50～100
8000～
9000
100～500 9000～ 11000
500～1000 11000～ 12000
效率 η（%）
60～70 70～80 80～85 85～90 90～92
电流密度 3～2.5
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/mm 2。
对于连续工作时可取J=2.5A/mm2
导线的截面积：Ac=I/j. 导线的直径： d==0.715
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
9000
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2.5～2
1.5～1.3
100～500 9000～
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2.5～1.5 1.3～1.25
11000
500～1000 11000～ 12000
90～92
1.5～1.2
1.25～1.1
(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。
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 0.06~ 0.15~ 0.23~ 0.35~ 0.51~ 0.64~ 0.74~ 1.0~ 1.81~ 2.1~
0.14 0.21 0.33 0.49 0.62 0.72 0.96 1.74 2.02 2.44 高 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.12 0.13 强 度 聚 酯 漆 包 线 硅 — — — — — 0.20 0.22 0.22 0.24 — 有 机 单 玻 璃 丝 包 线
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%。
（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
1、设计任务书 2、原理 3、结构 4、额定容量的确定 5、铁心尺寸的确定 6、绕组匝数与导线直径
7、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 8、谢辞 9、参考文献 10、后记
要求课程设计
自动化 日
机电 日
自 2011 年 12 月 26 日 至 2011 年
12 月 30 日止
专业教研室主任
年月
系、系主任签章
（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
S2=U2I2+U3I3+.....
（3-1）
式中 S2—— 二次侧总容量（V·A）
U2,U3,……Un—— 二次侧各个绕组电压的有效值（V）；
4、变压器基本设计内
容..............................7
4.1额定容量的确
定..............................7 4.2铁心尺寸的设
定..............................8 4.3绕组匝数与导线直
径..........................9 4.4绕组排列及铁心尺寸的最后确
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
a
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铁心计算 中的
值
2
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2～1.5
2.5～2
1.5～1.3
2.5～1.5 1.3～1.25
1.5～1.2 1.25～1.1
五、设计步骤
1、分组布置任务，熟悉原始资料 2、搜集资料，学习理解 3、根据要求进行计算 4、根据要求写出报告，打印成册 5、检查情况、答辩、给出成绩
六、课程设计论文包括的内容
小型单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值，
S=1/2*（S+S2）（单位为V·A）
（3-3）
(4) 一次电流的确定
I1=(1.1~1.2)S/U1
（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。
2、 铁心尺寸的选定
(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
1、 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。
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，副绕组匝数为。
铁心分为铁柱和铁轭两部分，铁柱上套装有绕组线圈，铁轭则是作 为闭合磁路之用，铁柱和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：心式和壳式。 2、 绕组：绕组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是采用铝线。
图（2） 3、 其它结构部件：储油柜、气体继电器、油箱。
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，产生电 流，建立磁通，沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势。
（1） 电压变换
当一次绕组两端加上交流电压时，绕组中通过交流电流，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。
（1-2）
（1-3）
（1-4） 说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。
当铁心材料国热轧硅钢片时，取Bm=1.0~1.2T；采用冷轧硅钢片 时，可取Bm=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
N1=N0U1
（3-8）
N2=（1.05~1.10）N0U2
（3-9）
N3=（1.05~1.10）N0U3
（3-10）
式中N1、N2 ……Nn——各线圈的匝数。
年月
指导教师评语：
师：
指导教
年月 日
目录
1、 课程设计任务书
2、 教师评语
3、
小型单相变压器的设
计............................5
3.1变压器工作原
理..............................5
3.2变压器基本结
构..............................6
图（3）单相心式变压器 1—铁柱；2—铁轭；3—高压线圈；4—低压线圈
三、 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。
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。
（3-2） 所给的数据是生产时
间的统计数据，可供计算时初步选用。
表3-1 小容量变压器计算参考数据
变压器容 量
V·A
磁通密度 ×10T
效率 η（%）
铁心计算 电流密度 中的
值
小于10
6000～
60～70
3～2.5
2
7000
10～50
7000～ 8000
70～80
2.5～2
2～1.5
50～100
8000～
（单位为㎝ ）。
A=K0
（3-5）
A——铁心柱的净面积，单位为cm2
K0——截面计算系数，与变压器额定容量Sn有关，按表3-2选取， 当采用优质冷轧硅钢片时K0可取小些截面积计算系数K0
表3-2 截面积计算系数K0的估算值
Sn /VA
＜ 10
10～ 50
50～ 100
100～ 500
＞500
K0
2～ 1.75
1.75
1.5
1.35
～1.5 ～1.35 ～1.25
1.25 ～1.0
计算心柱截面积A后，就可确定心柱的宽度和厚度，根据图3可知
A=abK=ab'Kc
（3-6）
式中 a——心柱的宽度（mm）；
b——心柱的净叠厚（mm）；——心柱的实际厚度
（mm）；
Kc ——叠片系数，是考虑到铁心叠片间的绝缘所占空间引
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3、 绕组的匝数与导线直径
(1) 计算每伏电压应绕的匝数
从变压器的电势公式E=4.44fNBmA,若频率f=50Hz,可得出每伏
所需的匝数
N0=N/E=103/4.44fBmA
（3-7）
式中 ——对应于每伏电压的匝数，单位：匝/V
Bm——铁心柱内工作磁密最大值，单位：T A——铁心柱截面积，单位：cm2
（2） 电流变换
变压器在工作时，二次电流的大小主要取决于负载阻抗模||的大 小，而一次电流的大小则取决于的大小。
（1-5） （1-6） 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。
二、 变压器的基本结构
1、 铁心：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。
硅 — — — — — 0.25 0.27 0.27 0.28 — 有 机 双 玻 璃 丝 包 线
课程设计任务书
班级（专业） 10生产过程自动化2班 乔月朋
设计人
一、课程设计题目：小型单相变压器设计
二、设计要求
通过该设计，初步掌握小型变压器容量、铁心、绕组等设 计步骤和方法，熟悉有关规程和设计手册的使用方法。
三、设计的主要内容
1、额定容量的确定 2、铁心尺寸的确定 3、绕组匝数与导线直径 4、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 5、讨论说明 6、整理成册
定................11 5、实例举 例........................................12 结 论..............................................15 心得体 会...........................................15 谢 辞...............................................1 主要参考文 献.......................................16 英文资 料...........................................16
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（4）所示。
单相壳式变压器立体图
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
小型单相变压器设计
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，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。
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，Kc
=0.93；对于0.35mm厚两面涂漆绝缘的热轧硅钢
片，Kc =0.91；对于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，Kc =0.95。
按A的值，确定a和b的大小，答案是很多的，一般取b=
(1.2~2.0)a，,并尽可能选用通用的硅钢片尺寸。表3-3列出了通用的小
I2,I3,……In——二次侧各个绕组的负载电流有效值（A）。
(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
S1=S2/η（单位为V·A） 式中 S1——变压器的额定容量； η——变压器的效率，约为0.8～0.9，表3-1