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1、Network Optimization Expert Team项目项目8 8小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team1.1.现场展示实训室各种型号的小型变压器，让学生观摩并大概从外观上现场展示实训室各种型号的小型变压器，让学生观摩并大概从外观上认识变压器。认识变压器。2.2.引领学生学习小型变压器的结构、设计与绕制方法等基本知识点。引领学生学习小型变压器的结构、设计与绕制方法等基本知识点。3.3.引领学生完成小型变压器的绕制。引领学生完成小型变压器的绕制。4.4.引领学生学会小型变压器的常见故障排除与性能测试。引领学生学会小型变压器的常
2、见故障排除与性能测试。5.5.学生自主分组训练项目：学生自主分组训练项目：“小型变压器的绕制小型变压器的绕制”、“小型变压器的故小型变压器的故障排除与性能测试障排除与性能测试”。6.6.总结归纳小型变压器的设计、绕制、测试及排故的知识与技能，每人总结归纳小型变压器的设计、绕制、测试及排故的知识与技能，每人写出项目报告。写出项目报告。一、项目学习目标一、项目学习目标 项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team小型变压器的设计方法小型变压器的设计方法 在日常的工作实践中，经常遇到容量较小的在日常的工作实践中，经常遇到容量较小的10
3、00V1000VA A以下的单相变压器，如以下的单相变压器，如电源变压器、行灯变压器和控制变压器等等。特别是在从事电气技术工作中，电源变压器、行灯变压器和控制变压器等等。特别是在从事电气技术工作中，往往需要选用或设计制造小型单相变压器。自制变压器，对技术性能和经济指往往需要选用或设计制造小型单相变压器。自制变压器，对技术性能和经济指标可不必像专业生产厂那样严格要求，而更多地应考虑简单、方便和实用。标可不必像专业生产厂那样严格要求，而更多地应考虑简单、方便和实用。1.1.小型变压器的结构小型变压器的结构常见的小型变压器从外形上看有立式变压器、卧式变压器和夹式变压器，如图常见的小型变压器从外形上看
4、有立式变压器、卧式变压器和夹式变压器，如图8-18-1所示。选用哪一种外形的型式，主要取决于变压器的使用条件和要求，另外所示。选用哪一种外形的型式，主要取决于变压器的使用条件和要求，另外与容量的大小也有一定的关系。变压器有油浸和干式两种，图与容量的大小也有一定的关系。变压器有油浸和干式两种，图8-18-1所示都属于干所示都属于干式变压器。式变压器。二、项目相关知识二、项目相关知识 项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制图图8-1 小型单相变压器外形图小型单相变压器外形图a）立式
5、；）立式；b）卧式；）卧式；c）夹式）夹式Network Optimization Expert Team 小型单相变压器主要由变压器铁心，绕组线圈、绕组骨架等构成，此外还小型单相变压器主要由变压器铁心，绕组线圈、绕组骨架等构成，此外还有紧固件、绝缘材料和外壳等。铁心常用有紧固件、绝缘材料和外壳等。铁心常用D4D4或或D2D2热轧或冷轧硅钢片冲制，一般热轧或冷轧硅钢片冲制，一般厚度为厚度为0.35mm0.35mm或或0.5mm0.5mm，冲片的外形如图，冲片的外形如图8-28-2所示，其中铁心柱宽为所示，其中铁心柱宽为a a，设铁心厚，设铁心厚度为度为b b，则铁心截面积为，则铁心截面积为A=
6、abA=ab。绕组是用漆包线在骨架上整齐排列绕制的，层与。绕组是用漆包线在骨架上整齐排列绕制的，层与层之间用绝缘纸隔离。小型变压器的绕组，分为一次侧绕组和二次侧绕组，一层之间用绝缘纸隔离。小型变压器的绕组，分为一次侧绕组和二次侧绕组，一般里面的是一次侧，外面是二次侧，根据实际需要一次侧和二次侧都可以是多般里面的是一次侧，外面是二次侧，根据实际需要一次侧和二次侧都可以是多个绕组，例如一次侧电压可设计成个绕组，例如一次侧电压可设计成380V380V和和220V220V，二次侧也可是多个电压，有时，二次侧也可是多个电压，有时在一、二次侧绕组之间加一层金属箔进行屏蔽。在一、二次侧绕组之间加一层金属箔进
7、行屏蔽。小型单相变压器的所有绕组都是装在同一个铁心上，因此，无论哪一个绕组，小型单相变压器的所有绕组都是装在同一个铁心上，因此，无论哪一个绕组，每匝线圈都产生大小相同的电动势。每匝线圈都产生大小相同的电动势。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制图图8-2 铁芯冲片类型铁芯冲片类型a）E型型 b）III型型 c）拼条型）拼条型 Network Optimization Expert Team图图8-3变压器原理变压器原理2.变压器的工作原理变压器
8、的工作原理1）电压变换）电压变换如图如图8-3所示的变压器中，规定一次侧的电压、电流、功率和匝数分别为所示的变压器中，规定一次侧的电压、电流、功率和匝数分别为U1、I1、P1和和N1；二次侧的电压、电流、功率和匝数分别为二次侧的电压、电流、功率和匝数分别为U2、I2、P2和和N2。当一次侧绕组接在交流电源。当一次侧绕组接在交流电源上，在交流电源上，在交流电源u1的作用下的作用下,流过一次绕组的交变电流为流过一次绕组的交变电流为i1，在铁心里产生交变磁通为，在铁心里产生交变磁通为，沿铁心形成闭合回路。磁通沿铁心形成闭合回路。磁通同时穿过二次绕组，根据电磁感应定律，在二次绕组中产生同时穿过二次绕组
9、，根据电磁感应定律，在二次绕组中产生感应电动势感应电动势e2，则二次绕组两端就有同频率的交流电压产生。，则二次绕组两端就有同频率的交流电压产生。假设变压器空载，假设变压器空载，i-20。则：。则：式中式中 E1一次绕组电动势一次绕组电动势e1的有效值；的有效值；E2二次绕组电动势二次绕组电动势e2的有效值；的有效值；K变压器的匝数比，又称为变压器的变比。变压器的匝数比，又称为变压器的变比。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制KNNEEUU212121Network Optimization Expert Team项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕
10、制绕制图图8-3变压器原理变压器原理Network Optimization Expert Team上式表明一次与二次绕组中的感应电动势之比等于其匝数之比。当上式表明一次与二次绕组中的感应电动势之比等于其匝数之比。当K1时，时，U1U2，为降压变压器；当，为降压变压器；当K1时，时，U1U2，为升压变压器。，为升压变压器。2）电流变换）电流变换变压器的二次绕组接入负载变压器的二次绕组接入负载ZL时，二次绕组中流过的电流为时，二次绕组中流过的电流为I2，经推导可得：，经推导可得：上式表明一次、二次绕组中的电流之比等于它们的匝数比的倒数。匝数较多的上式表明一次、二次绕组中的电流之比等于它们的匝数比
11、的倒数。匝数较多的高压侧绕组中的电流较小，匝数较少的低压侧绕组中的电流较大。高压侧绕组中的电流较小，匝数较少的低压侧绕组中的电流较大。3）阻抗变换）阻抗变换变压器能变换阻抗，即实现负载阻抗的匹配。负载获得最大功率的条件是负载变压器能变换阻抗，即实现负载阻抗的匹配。负载获得最大功率的条件是负载的电阻等于信号源的内阻，用变压器可以完全实现阻抗匹配的任务。的电阻等于信号源的内阻，用变压器可以完全实现阻抗匹配的任务。如果接在二次侧的负载阻抗为如果接在二次侧的负载阻抗为Z，可以证明：相当于接在一次侧的一个，可以证明：相当于接在一次侧的一个ZK平平方的阻抗，将阻抗扩大了方的阻抗，将阻抗扩大了K的平方倍。的
12、平方倍。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制KNNII11221Network Optimization Expert Team3.小型单相变压器的设计小型单相变压器的设计小型单相变压器的设计，应根据负载的需要出发，满足负载电压和容量的需要，小型单相变压器的设计，应根据负载的需要出发，满足负载电压和容量的需要，通过计算选择铁心、线径、匝数等。通过计算选择铁心、线径、匝数等。1）容量的确定）容量的确定变压器的二次绕组可能是多个绕组，每个绕组需供给负载的电压、电流分别为变压器的二次绕组可能是多个绕组，每个绕组需供给负载的电压、电流分别为U2、I2、U3、I
13、3、U4、I4；二次侧输出的总功率为；二次侧输出的总功率为S2=U2I2+U3I3+U4I4+考虑到小型变压器的损耗，一次侧的输入总功率考虑到小型变压器的损耗，一次侧的输入总功率S1应为应为S1=S2/式中，式中，为变压器的效率，可根据变压器的容量来选择，一般为变压器的效率，可根据变压器的容量来选择，一般lkVA以下的小型以下的小型单相变压器取单相变压器取=0.80.9。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team由于小型单相变压器的温升由一次侧和二次侧的平均功率（容量）决定，由于小型单相变压器的
14、温升由一次侧和二次侧的平均功率（容量）决定，因而变压器的设计功率应为因而变压器的设计功率应为SS=（S1+S2）/2若有现成的铁心，可根据铁心的截面积来确定变压器的功率，按照下面若有现成的铁心，可根据铁心的截面积来确定变压器的功率，按照下面的公式可以计算出变压器的功率的公式可以计算出变压器的功率S=（A/1.2）2式中，式中，A为变压器铁心芯柱的截面积，单位为为变压器铁心芯柱的截面积，单位为cm2。S的单位为的单位为VA。2）确定铁心尺寸）确定铁心尺寸小容量单相变压器铁心芯柱截面积的计算可采用经验公式小容量单相变压器铁心芯柱截面积的计算可采用经验公式A=K式中，式中，K为系数，它与容量有关，可
15、根据表为系数，它与容量有关，可根据表8-1选取。选取。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制变压器容量变压器容量/VA磁通密度磁通密度Bm/Gs电流密度电流密度/（Amm-2）铁心截面计算时铁心截面计算时K值值106000700032.521050700080002.52.221.550100800090002.221.51.310050090001000021.51.31.25500100010000120001.51.21.251.1Netw
16、ork Optimization Expert Team由由A即可决定变压器铁心芯柱宽度即可决定变压器铁心芯柱宽度a和叠片厚度和叠片厚度b，原则上，原则上ab=A即可。即可。铁心窗口面积为铁心窗口面积为A0=ch，可用下式估算，可用下式估算A0=1.6S/A式中，式中，A0、A的单位为的单位为cm2，S单位为单位为VA，若取，若取c=a/2,铁心叠片尺寸如铁心叠片尺寸如表表8-2所示。所示。二、项目相关知识二、项目相关知识项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制Network Optimization Expert Team项目八项目八 小型变压器的小型变压器的绕制绕制achLH137.5224034169245040201030605022113366552512.537.57562.52814428470321648968033195711495442266132110502575150125562884168140643296192160Network Optimization Expert Team3）绕组计算）绕组计算由感应电动势有效值的基本公式由感应电动势有效值的基本
