专题十九 小型变压器的设计（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十九 小型变压器的设计（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.要求学生掌握额定容量的定义及计算公式，能明确其作为变压器设计核心参数的意义，区分额定容量与实际输出功率的关系。

2.需熟练运用铁心截面积、绕组匝数、导线截面积的计算公式，能根据给定参数准确代入计算，解决设计中的基础参数确定问题。

3.要求学生理解各参数间的关联（如铁心截面积影响匝数、匝数影响电流进而影响导线截面积），形成小型变压器从参数计算到基础设计的初步逻辑。

4.能根据具体设备或场景，判断其中小型变压器的设计，并简要分析选择该类型电机的原因。

二、知识点梳理

一、变压器的额定容量

如图 3-27 所示,当变压器设计成有几组二次绕组时,总容量为

‘’…

式中—— ‘’…分别是各组二次绕组的额定电压和额定电流。

考虑变压器本身存在损耗,一次绕组的容量要比二次绕组的容量大些，因此

式中,τ是经验系数,其大小与变压器容量有关,可参照表 3-5 选用。

由于一次、二次绕组的容量不等,因此,变压器的容量由一次、二次绕组的平均容量决定,即                         

二、计算铁心截面积

单相小容量变压器一般采用壳式铁心,三相则采用心式铁心,分别如图 3-28 和图 3-29 所示。有关小型变压器铁心柱截面积的计算大都采用下面的经验公式,即

式中 K为系数,它与容量S有关。

A为铁心柱截面积,由A即可决定铁心柱的宽度a和叠片的厚度b,原则上 即可。但一般壳式取 ,参看表 3-6。

三、计算绕组匝数

由感应电动势有效值的基本公式 

可以导出下面具体计算公式

式中   ——铁心磁感应强度(磁密),单位是T(特);(高斯)。这里用 Gs作单位,根据铁心材料选取。

        A——铁心截面积,单位是 m2(米2);这里 A取 cm2(厘米2)作单位。

K_Fe——考虑铁心叠片叠压时有间隙而引人的叠压系数,一般为 0.92~0.95。0.35 mm 硅钢片取 0. 92,0.5 mm 硅钢片取 0.95,若涂漆时取 0.93,不涂漆时取 0.95。

小型变压器计算二次绕组时,要考虑各种损耗,需要适当增加一些匝数,使二次绕组电压在额定负载时保持额定值,一般可取

四、绕组导线截面积的确定

绕组导线直径为    

式中 j为绕组导线的电流密度,取值可参看表 3-6,一般取 所以,一次、二次绕组导线的直径可用下式计算

一次、二次绕组导线截面积的选择,主要考虑变压器的温升,散热条件好时可选截面积小-些的导线,散热条件不好时应选截面积大一些的导线。通常一次、二次绕组电流密度取相同值。

五、铁心窗口的估算

由于铁心窗口的大小是固定的,而所有导线匝数必须穿过窗口,并有良好的绝缘,所以在实际绕制前,对窗口能否容纳下所有匝数要进行估算,如不合适,可根据估算的结果做相应的改变以取得最佳效果。

首先根据变压器容量,选择合适的窗口面积,可根据下列经验公式进行选择

式中 ——铁心窗口面积；A——铁心截面积;——变压器额定容量。

铁心窗口面积与窗口宽度c、窗口高度h的关系

表 3-7给出了小型变压器常用铁心叠片尺寸,铁心叠片尺寸的比例,如图3-30 所示,可供选择时参考。