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热心网友

小型单相变压器的设计

1、根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率PS,诺二次侧为多绕组时,则输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率的总和:

PS=U2 I2+U3I3+……+UnIn

式中U2 U3……Un——二次侧各绕组电压有效值(V);

I2 I3……In——二次侧各绕组电压有效值(V);

2、输入视在功率PS1及输入电流I1的计算,变压器负载时,由于绕组电阻发热损耗和铁芯损耗,输入功率中有一部分被损耗掉,因此变压器输入功率与输出功率之间的关系是:

PS1=PS/η(W)

式中η——变压器的效率。η总是小于1,对于功率1KW以下的变压器:η=0.8~0.9。

知道变压器输入视在功率PS1后,就可以求出输入电流I1

I1=PS1/U1×(1.1~1.2)(A)

式中U1—— 一次侧的电压有效值(V),一般就是外加电源电压;

1.1~1.2——考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。

3、确定铁芯截面积S,小型单相变压器常用的E型铁芯尺寸如(图1)所示。

它的中柱截面积S的大小与变压器总输出视在功率有关,即:

S=K0√PS(cm ²)

式中PS——变压器总输出功率(W)

(图1E型铁芯)

K0——经验系数,其大小与PS的关系可参考(表1)来选用。

(表1  系数K0参考值)

根据计算所得的S值,还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b的大小,由图所得:

S=a×b(cm ²)

式中a——铁芯中柱宽(cm )

b——铁芯净叠厚(cm )

又由于铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成,考虑到漆膜与钢片间隙的厚度,因此实际的铁芯厚度b′应将b除以0.9使其为更大些,即b′≈1.1bcm。

目前通用的小型硅钢片规格见(表2),注:铁芯片厚0.35mm。其中各尺寸符号见(图2)。

(表2  不同型号E型铁芯片的尺寸)(mm)

(图2  E型铁芯片的型号和尺寸)

4、计算每个绕组的匝数,绕组感应电动势有效值

E=4.44f W BmS×10ˉ4(V)

设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数,即:

W0=W/E=10^4/4.44fBmS(匝/V)

式中Bm——磁感应强度,单位为T。

不同的硅钢片,所允许的Bm值也不同:

冷扎硅钢片D310取1.2~1.4T;

热扎硅钢片D41、D42取1~1.2T;

D43取1.1~1.2T;

对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅钢带,Bm值可取1.6~1.8T;

一般电机用热扎硅钢片D21~D22取0.5~0.7T。

如果不知道硅钢片的牌号,按经验可以将硅钢片扭一扭,如硅钢片薄而脆的则磁性能较好(俗称高硅),Bm可取大些;若硅钢片厚而软的,则磁性能较差(俗称低硅),Bm可取小些。一般Bm可取在0.7~1T之间。

一般说来,Bm值取低限,将使匝数增加,用铜量增加,费用增加,但也带来空载损耗小,铁芯损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外,如果在取铁芯截面时,取得稍大些时,用铁量增加,则会使绕组匝数减小,用铜量减小,即用铁量与用铜量成反比关系。

由于一般工频f=50Hz,于是上式可以改为:

W0=45/BmS(匝/V)

根据计算所得W0值乘以每个绕组的电压,就可以算得每个绕组的匝数W,即:

W1=U1W0;W2=U2W0;W3=U3W0;……

其中二次侧的绕组都应增加5%的匝数以便补偿负载时的电压降。

5、计算绕组的导线直径d,先选取电流密度j,求出各导线的截面积:

St=I/j(mm²)

上式中电流密度一般选用j=2~3A/mm²,变压器短时工作时可以取j=4~5A/mm²。如果取j=2.5A/mm²时,则:

d=0.715√I(mm)

6、核算,可分以下几种情况

(a)对应于铁芯配套的塑形模压骨架(通常由酚醛或尼龙等材料模压而成),其外形见(图3)。王字形骨架便于高低压绕组可以分开来绕制。

根据选定的窗高h计算绕组每层可绕的匝数nj。

(图3  模压骨架)

nj=h-(2~4mm)/d′

式中d′——包括绝缘厚的导线外径(mm)。

(b)对于自制的无边框框架

nj=0.9 [h-(2~4mm)]/d′

式中h——铁芯窗口高度;

0.9——考虑到绕组框架两端各空出5%地位不绕线;

2~4mm——考虑到匝间绕得不够紧密的尺寸裕量。

于是每组绕组需绕的层数mj为:

mj=W/nj(层)

根据已知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等条件,来核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积,它应小于框架实际窗口(图3面积c•h),或铁芯实际窗口(图4面积c•h),否则绕组有放不下的可能。

下图表示变压器一次侧绕组的绕制请况。变压器铁心中柱外面套上由青壳纸或弹性纸做成的框架,包上二层0.1mm的聚酯薄膜,厚度为BO。在框架外面每绕一层绕组后,包上层间绝缘,其厚度为δ。对于较细的导线,如0.2mm以下的导线一般采用一层厚度为0.05mm左右的聚酯薄膜;对于较粗的导线如0.2mm以上的导线,则采用厚度为0.05~0.08mm的聚酯薄膜。对再粗的导线可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜。当整个一次侧绕组绕完后,还需要在它的最外面裹上厚度为r的绕组之间的绝缘。当电压不超过500V时,可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜2~3层。因此一次侧绕组厚度B1为:

(图4  变压器绕组层间绝缘方法)

B1=m1(d′+δ)+r(mm)

式中d′——绝缘导线的外径(mm);

δ——绕组层间绝缘的厚度(mm);

r——绕组间绝缘的厚度(mm)。

同样可求出套在一次侧绕组外面的各个二次侧绕组厚度B1 、B2、 B3……,所有绕组的总厚度B为:

B=(B0+ B1+ B2+ B3+……)×(1.1~1.2)(mm)

式中B0——绕组框架的厚度(mm);

1.1~1.2——尺寸裕量。

如果计算得到的绕组厚度B小于铁芯窗口宽度C的话,这个设计是可行的。在设计时,经常遇到B>C的情况。这时有两种办法,一是加大铁芯叠厚,使绕组匝数减小。一般叠厚b=(1~2)a比较合适,但不能任意加厚。另一种办法就是重选硅钢片的尺寸,按原法计算和核算直到合适为止。

热心网友

神马材料都没说,只说是E型的。是铁氧体还是矽钢片。就矽钢片:还分高矽,中矽和低矽。铁氧体磁芯要有型号,才能确定工作频率。必不可少的。

热心网友

小型单相变压器的设计

1、根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率PS,诺二次侧为多绕组时,则输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率的总和:

PS=U2 I2+U3I3+……+UnIn

式中U2 U3……Un——二次侧各绕组电压有效值(V);

I2 I3……In——二次侧各绕组电压有效值(V);

2、输入视在功率PS1及输入电流I1的计算,变压器负载时,由于绕组电阻发热损耗和铁芯损耗,输入功率中有一部分被损耗掉,因此变压器输入功率与输出功率之间的关系是:

PS1=PS/η(W)

式中η——变压器的效率。η总是小于1,对于功率1KW以下的变压器:η=0.8~0.9。

知道变压器输入视在功率PS1后,就可以求出输入电流I1

I1=PS1/U1×(1.1~1.2)(A)

式中U1—— 一次侧的电压有效值(V),一般就是外加电源电压;

1.1~1.2——考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。

3、确定铁芯截面积S,小型单相变压器常用的E型铁芯尺寸如(图1)所示。

它的中柱截面积S的大小与变压器总输出视在功率有关,即:

S=K0√PS(cm ²)

式中PS——变压器总输出功率(W)

(图1E型铁芯)

K0——经验系数,其大小与PS的关系可参考(表1)来选用。

(表1  系数K0参考值)

根据计算所得的S值,还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b的大小,由图所得:

S=a×b(cm ²)

式中a——铁芯中柱宽(cm )

b——铁芯净叠厚(cm )

又由于铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成,考虑到漆膜与钢片间隙的厚度,因此实际的铁芯厚度b′应将b除以0.9使其为更大些,即b′≈1.1bcm。

目前通用的小型硅钢片规格见(表2),注:铁芯片厚0.35mm。其中各尺寸符号见(图2)。

(表2  不同型号E型铁芯片的尺寸)(mm)

(图2  E型铁芯片的型号和尺寸)

4、计算每个绕组的匝数,绕组感应电动势有效值

E=4.44f W BmS×10ˉ4(V)

设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数,即:

W0=W/E=10^4/4.44fBmS(匝/V)

式中Bm——磁感应强度,单位为T。

不同的硅钢片,所允许的Bm值也不同:

冷扎硅钢片D310取1.2~1.4T;

热扎硅钢片D41、D42取1~1.2T;

D43取1.1~1.2T;

对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅钢带,Bm值可取1.6~1.8T;

一般电机用热扎硅钢片D21~D22取0.5~0.7T。

如果不知道硅钢片的牌号,按经验可以将硅钢片扭一扭,如硅钢片薄而脆的则磁性能较好(俗称高硅),Bm可取大些;若硅钢片厚而软的,则磁性能较差(俗称低硅),Bm可取小些。一般Bm可取在0.7~1T之间。

一般说来,Bm值取低限,将使匝数增加,用铜量增加,费用增加,但也带来空载损耗小,铁芯损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外,如果在取铁芯截面时,取得稍大些时,用铁量增加,则会使绕组匝数减小,用铜量减小,即用铁量与用铜量成反比关系。

由于一般工频f=50Hz,于是上式可以改为:

W0=45/BmS(匝/V)

根据计算所得W0值乘以每个绕组的电压,就可以算得每个绕组的匝数W,即:

W1=U1W0;W2=U2W0;W3=U3W0;……

其中二次侧的绕组都应增加5%的匝数以便补偿负载时的电压降。

5、计算绕组的导线直径d,先选取电流密度j,求出各导线的截面积:

St=I/j(mm²)

上式中电流密度一般选用j=2~3A/mm²,变压器短时工作时可以取j=4~5A/mm²。如果取j=2.5A/mm²时,则:

d=0.715√I(mm)

6、核算,可分以下几种情况

(a)对应于铁芯配套的塑形模压骨架(通常由酚醛或尼龙等材料模压而成),其外形见(图3)。王字形骨架便于高低压绕组可以分开来绕制。

根据选定的窗高h计算绕组每层可绕的匝数nj。

(图3  模压骨架)

nj=h-(2~4mm)/d′

式中d′——包括绝缘厚的导线外径(mm)。

(b)对于自制的无边框框架

nj=0.9 [h-(2~4mm)]/d′

式中h——铁芯窗口高度;

0.9——考虑到绕组框架两端各空出5%地位不绕线;

2~4mm——考虑到匝间绕得不够紧密的尺寸裕量。

于是每组绕组需绕的层数mj为:

mj=W/nj(层)

根据已知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等条件,来核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积,它应小于框架实际窗口(图3面积c•h),或铁芯实际窗口(图4面积c•h),否则绕组有放不下的可能。

下图表示变压器一次侧绕组的绕制请况。变压器铁心中柱外面套上由青壳纸或弹性纸做成的框架,包上二层0.1mm的聚酯薄膜,厚度为BO。在框架外面每绕一层绕组后,包上层间绝缘,其厚度为δ。对于较细的导线,如0.2mm以下的导线一般采用一层厚度为0.05mm左右的聚酯薄膜;对于较粗的导线如0.2mm以上的导线,则采用厚度为0.05~0.08mm的聚酯薄膜。对再粗的导线可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜。当整个一次侧绕组绕完后,还需要在它的最外面裹上厚度为r的绕组之间的绝缘。当电压不超过500V时,可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜2~3层。因此一次侧绕组厚度B1为:

(图4  变压器绕组层间绝缘方法)

B1=m1(d′+δ)+r(mm)

式中d′——绝缘导线的外径(mm);

δ——绕组层间绝缘的厚度(mm);

r——绕组间绝缘的厚度(mm)。

同样可求出套在一次侧绕组外面的各个二次侧绕组厚度B1 、B2、 B3……,所有绕组的总厚度B为:

B=(B0+ B1+ B2+ B3+……)×(1.1~1.2)(mm)

式中B0——绕组框架的厚度(mm);

1.1~1.2——尺寸裕量。

如果计算得到的绕组厚度B小于铁芯窗口宽度C的话,这个设计是可行的。在设计时,经常遇到B>C的情况。这时有两种办法,一是加大铁芯叠厚,使绕组匝数减小。一般叠厚b=(1~2)a比较合适,但不能任意加厚。另一种办法就是重选硅钢片的尺寸,按原法计算和核算直到合适为止。

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神马材料都没说,只说是E型的。是铁氧体还是矽钢片。就矽钢片:还分高矽,中矽和低矽。铁氧体磁芯要有型号,才能确定工作频率。必不可少的。

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