1、模塊2變壓器的設計 一教學目的終極目的：可以掌握小型電源變壓器的設計。促成目的：1、能掌握小型電源變壓器的鐵芯構造及鐵芯鑲(迭)；2、能掌握小型電源變壓器的繞組構造及繞組繞制；3、能掌握小型電源變壓器的絕緣資料的；4、能正確了解變壓器的簡單制造工序；5、能根據(jù)要求掌握小型電源變壓器的分析計算方法。二任務義務試設計一單相電源變壓器，規(guī)格要求如圖3-22所示，其中變壓器=80%。 其任務義務是：1確定變壓器的鐵芯型號、規(guī)格；2繞組導線的型號、規(guī)格及匝數(shù)；3運用絕緣資料的情況。小型電源變壓器簡單設計： 1、計算變壓器的額定功率1計算輸出總功率P2： 輸出總功率P2=U2I2+U3I3=10W2計算輸

2、入功率P1及輸入電流I1： 輸入功率P1=P2/=10/0.75 =13.3W 輸入電流I1 = 1.1 P1/U1= 1.113.3/220=0.0665A2、計算變壓器的鐵心規(guī)格1確定鐵心截面積： = 1.253.16=3.95(cm)2確定鐵心規(guī)格： 查表3-22 GEI型鐵心數(shù)據(jù)，可選用GEI16鐵心，ab = 1628。3、計算變壓器繞組匝數(shù)1確定每伏匝數(shù)N0： N0 = 45000/ Bm S = 450000/110004.04=10匝/伏2初、次級繞組匝數(shù)的計算： 匝數(shù)N1=N0U1=11220 = 2200匝， 次級繞組匝數(shù)N2=1.05N0U2 = 1.051010=105

3、匝， 次級繞組匝數(shù)N3=1.05N0U3 = 1.05105=53匝 4、計算變壓器繞組導線的規(guī)格 1計算導線直徑： 初級繞組導線直徑d1 = = 0.17毫米 次級繞組導線直徑d2 = =0.46毫米 次級繞組導線直徑d3 = =0.65毫米2查漆包線規(guī)格表，可分別選用導線直徑為0.17毫米、0.47毫米、0.67毫米的Q2型漆包線。5、選用適宜的變壓器絕緣資料 對普通的小型電源變壓器，其任務環(huán)境、溫升情況無特殊要求，任務電壓為220V，其層間絕緣可用牛皮紙，其厚度為0.05 mm。線圈間的絕緣可采用23層牛皮紙或0.12 mm的青殼紙。采用現(xiàn)成的1628線圈框架。 6、核算變壓器鐵心窗口包

4、容繞組的情況1根據(jù)選定的鐵心窗高h計算每層可繞的匝數(shù)ni： n1 = 0.9h-2毫米)/d1= 0.9 28-2/0.19 = 123匝 n2 = 0.9h-2毫米)/d2= 0.9 28-2/0.52 = 45匝 n3 = 0.9h-2毫米)/d3= 0.9 28-2/0.72 = 32匝2每組繞組需繞的層數(shù)mi為： M1 = N1/n1 = 2200/123 = 18層 M2 = N2/n2 = 105/45 = 3層 M3 = N3/n3 = 53/32 = 2層3每組繞組厚度Bi為： B1 = m1d1+ = 18 0.19 + 0.05+ 0.1 = 4.42毫米 B2 = m2d

5、2+ = 3 0.52 + 0.05+ 0.1 = 1.81毫米 B3 = m3d3+ = 2 0.72 + 0.05+ 0.1 = 1.64毫米4一切繞組的總厚度B為： B = 1.1(B0+Bi) = 1.11+4.42+1.81+1.64= 9.8毫米 結論：此繞組厚度約等于窗寬10毫米，方案可行，但繞組必需緊繞。三相關實際知識要設計制造一個變壓器,必需對與變壓器相關的資料要有一定的認識。1、小型電源變壓器的鐵芯的認識鐵芯是變壓器磁路的主體部分，由外表涂有絕緣漆膜、厚度為0.35mm或0.5mm的硅鋼片沖壓成一定外形后疊裝而成，擔負著變壓器原、副邊的電磁耦合義務。變壓器運用的鐵心資料主要

6、是硅鋼片，在鋼片中參與硅能降低鋼片的導電性，添加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少,我們通常稱加了硅的鋼片為硅鋼片，硅鋼片有熱軋和冷軋兩種.熱軋硅鋼片的任務磁通密度B普通取9000-12000高斯,冷軋硅鋼片的導磁性能比熱軋好,它的任務磁通密度B取值范圍為12000-18000高斯。鐵心由鐵柱和鐵軛兩部分組成，繞組套裝在鐵柱上，而鐵軛那么用來使整個磁路閉合。變壓器鐵心普通采用交迭方式進展疊裝，應使上層和下層疊片的接縫相互錯開，減小氣隙， 降低磁路磁阻。小型變壓器鐵心普通采用EI型或F型，圖3-24為EI鐵心的表示圖，表3-23為部分EI鐵心的尺寸數(shù)據(jù)。 見課本2、小型電源變壓器的繞組的認識 繞

7、組是變壓器電路的主體部分，擔負著輸入和輸出電能的義務。繞制變壓器通常用的資料有漆包線、絲包線，最常用的漆包線。對于導線的要求，是導電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕才干。普通情況下最好用Q2型號的高強度的聚脂漆包線。變壓器的繞組由原邊繞組和副邊繞組組成.原邊繞組接輸入電壓,副邊繞組接負載.原邊繞組只需一個,副邊繞組為一個或多個原副邊繞組套裝在同一鐵心柱上.套在兩個鐵心柱上的原邊繞組或副邊繞組可分別相互串聯(lián)或并聯(lián)。 3、小型電源變壓器的絕緣資料的認識 1絕緣資料： 在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞組間的隔離，均要運用絕緣資料，普通的變壓器框架資料可用酚醛紙板制造，層間可

8、用聚脂薄膜或紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。 2浸漬資料： 變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能加強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延伸運用壽命，普通情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬資料。 思索題1：為什么變壓器原副邊繞組普通套在同一鐵心柱上？把原副邊繞組套在同一鐵心柱上時,由于原副邊繞組緊挨在一同間隙實踐上很小，部分漏磁通在空氣中的途徑大受限制，因此漏磁通較小，漏抗壓降小，對變壓器運轉有利，由于變壓器副邊電壓是隨副邊電流變化而變化，減 小原副邊的漏阻抗就可以減小電壓變化，使變壓器副邊電壓比較穩(wěn)定 。4、變壓器的簡單制造工序4.1繞線前的預備任務1選擇漆包線和絕緣資料；2選

9、擇或制造繞組骨架；3制造木芯木芯是套在繞線機轉軸上支撐繞組骨架，以進展繞線。4.2繞線1繞組層次按一次側、靜電屏蔽層、二次側高壓繞組、二次側低壓繞組依次迭繞；2做好層間、繞組間及繞組與靜電屏蔽層的絕緣；3當繞組線徑大于0.2毫米時，繞組的引出線可利用原線，當繞組線徑小于0.2毫米時，應采用軟線焊接后輸出，引出線運用絕緣套管絕緣。4.3繞組的測試1不同繞組的絕緣測試；2繞組的斷線及短路測試。4.4鐵心疊裝1硅鋼片采用交迭方式進展疊裝，疊裝時要留意防止損傷線包；2鐵心疊片要求平整且緊而牢，以防鐵心截面達不到計算要求且會使硅鋼片產生振動噪音。4.5半廢品測試1絕緣電阻測試用兆歐表測試各組繞組之間及各

10、繞組對鐵心地的絕緣電阻；2空載電壓的測試一次側加額定電壓時，二次側空載電壓允許誤差：5%；3空載電流的測試一次側加額定電壓時，其空載電流應小于10%-20%的額定電流。4.6浸漆與烘干1繞組或變壓器預烘干去潮作用，溫度不能超越變壓器資料的耐溫；2浸漆繞組或變壓器浸漆；3烘干浸漆滴干后的繞組或變壓器，再次送入烘箱內枯燥，烘到漆膜完全枯燥、固化不粘手為止。4.7廢品測試1耐壓及絕緣測試用高壓儀、兆歐表測試各組繞組之間及各繞組對鐵心地的耐壓及絕緣電阻；2空載電壓、電流測試同上3負載電壓、電流測試一次側加額定電壓、二次側加額定負載，丈量電壓與電流。四相關實際知識設計一個小型電源變壓器這里引見的方法適宜

11、50Hz、2000W以下普通單相交流變壓器的設計，主要是根據(jù)變壓器功率選擇變壓器鐵心的截面積鐵心截面積是指硅鋼片中間舌的規(guī)范尺寸和疊加起來的總厚度的乘積，再根據(jù)初、次級電壓計算初次級各線圈的匝數(shù)等。主要有以下幾個步驟：1、計算變壓器的額定功率；2、計算變壓器的鐵心規(guī)格；3、計算變壓器線圈匝數(shù)；4、計算變壓器繞組導線的規(guī)格；5、選用適宜的變壓器絕緣資料；6、核算變壓器鐵心窗口包容繞組的情況。假設電源變壓器的初級電壓是U1，次級有n個組,各組電壓分別是U21,U22,U2n,各組電流分別是I21,I22,I2n，輸出為純阻性負載。計算步驟如下： 1、計算變壓器的額定功率1計算輸出總功率P2： 輸出

12、總功率：P2=U21I21+U22I22+U2nI2n。2計算輸入功率P1及輸入電流I1：輸入功率： P1=P2 / 為變壓器效率，根據(jù)輸出功率的大小不同而略有變化，通常對于容量在100W以下的變壓器在0.7-0.8之間，100W以上至1000W，在0.8-0.9之間，實踐運用時，輸出功率低者取小值。輸入電流：I1 = (1.1-1.2) P1/U11.1-1.2為思索變壓器空載勵磁電流的閱歷系數(shù)。2、計算變壓器的鐵心規(guī)格1確定鐵心截面積： 小型變壓器常用的是E型或F型鐵心，它的中柱截面S的大小與變壓器總輸出視在功率有關，鐵心截面積： S鐵芯截面積 K閱歷系數(shù) K的取值和變壓器的輸出功率有關，

13、對于100W以下的K取1.2-1.3，100W-500W的K取1.1-1.2，500W-1000W可取1-1.1功率大者取小值。2確定鐵心規(guī)格 根據(jù)計算所得的S值，確定運用GEI形鐵心，再根據(jù)實踐情況來確定鐵心舌寬a與疊厚b的大小，從國產小功率變壓器常用的規(guī)范鐵心片規(guī)格表中選擇鐵心片規(guī)格和疊厚，普通舌寬和疊厚的比在1:11:2之間。由于鐵心用涂絕源漆的硅鋼片疊成，思索倒漆膜與硅鋼片間隙的厚度，實踐的鐵心疊厚b應比b更厚，即b=b/0.9。 S = a b a為鐵心舌寬，b為鐵心疊厚3、計算變壓器線圈匝數(shù) 1確定每伏圈數(shù)N0： 根據(jù) ，知鐵心截面積S和磁通密度 B，可求得線圈的每伏圈數(shù)N0： N

14、0 = N/U = 1/4.44 f m= 1/4.44 f Bm Bm特斯拉， S平方米 N0 = 450000/Bm S Bm高斯，S平方厘米 鐵心的B值可以這樣選取:熱軋硅鋼片的任務磁通密度B普通取9000-12000高斯,冷軋硅鋼片的導磁性能比熱軋好,它的任務磁通密度B取值范圍為12000-18000高斯。普通鐵片取7000高斯。.m44.4fNU=2初、次級繞組的計算： 初級繞組 ： N1=N0U1， 次級繞組： N21=1.05N0U21,N22=1.05N0U22, ,N2n=1.05N0U2n. 思索到負載時的壓降及損耗,次級繞組應添加5%的匝數(shù)。4、計算變壓器繞組導線的規(guī)格

15、根據(jù)各繞組的電流大小和選定的電流密度，可以得到各組繞組的導線直徑，導線直徑為： 普通電源變壓器的電流密度可以選用J=2-3安/毫米。再根據(jù)導線直徑及變壓器的絕緣等級選擇適宜的漆包線。 5、選用適宜的變壓器絕緣資料根據(jù)變壓器任務環(huán)境、溫升情況及耐壓要求選用適宜的絕緣資料，絕緣資料的耐熱等級普通分為Y、A、E、B、F、H、N、C級，其與最高任務溫度的關系如表3-26所示。耐熱絕緣等級 YAEBFHNC最高工作溫度（）901051201301551802002206、核算變壓器鐵心窗口包容繞組的情況核算時除需求上述計算結果外，還要掌握層間絕緣、框架厚度和導線連同絕緣漆的直徑等。普通層間絕緣用牛皮紙，

16、其厚度為0.05 mm。對于線徑較粗的繞組，層間也可用0 .12 mm厚的青殼紙或較厚的牛皮紙；如線徑較細，可采用厚約0.020.03 mm的透明紙或塑料薄膜，線圈間的絕緣厚度在電壓不超越250 V時可采用23層牛皮紙或0.12 mm的青殼紙。由于線圈是繞在絕緣框架上的，所以鐵心窗口有效長度只能算0.9倍的額定長度 ，計算時先算出每層匝數(shù)，再算出每個線圈的厚度，最后算出總的厚度，看看窗口能否放得下，假設放不下,可以加大一號鐵心，假設太空,可以減小一號鐵心。1根據(jù)選定的鐵心窗高h計算每層可繞的匝數(shù)n： ni = 0.9h-2毫米)/d匝 d包括絕緣厚的導線外徑毫米 0.9思索繞組框架兩端各空出約

17、5%2每組繞組需繞的層數(shù)mi為： mi = Ni/ni層 Ni繞組總匝數(shù)3每組繞組厚度Bi為： Bi = mid+毫米 繞組層間絕緣的厚度毫米 -繞組間絕緣的厚度毫米4一切繞組的總厚度B為： B =1.1-1.2(B0+Bi) 毫米 B0繞組框架的厚度毫米 (1.11.2)尺寸裕量顯然，假設計算得到的繞組厚度B小于鐵心窗口寬度C的話，這個設計是可行的。在設計時，假設遇到BC的情況，有兩種處理方法，一是加大鐵心疊厚，使一切繞組匝數(shù)降低，普通疊厚=12較為適宜，但不能恣意加厚。另一種方法就是加大鐵心尺寸，按上法核算直到適宜為止。 近似核算：上述核算較繁瑣，普通小型變壓器可用以下近似核算：當初、次級繞組裸線截面積乘以相應匝數(shù)，所得總面積占鐵心窗口面積的30%左右時，普通是能包容的下，也是比較適當?shù)?。需求闡明的是，這里所講述的變壓器計算是近似計算，大家以后也可以根據(jù)本人的任務閱歷去簡化計算或查詢相關去設計。 五拓展知識1、自耦變壓器的設計