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小型单相变压器的设计  PAGE 14 综述 作为电能传输或信号传输的装置，变压器在电力系统和自动化控制系统中得到了广泛的应用，在国民经济的其他部门，作为特种电源或满足特殊的需要，变压器也发挥着重要的作用。它的种类很多，容量小的只有几伏安，大的可达到数十万千伏安；电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。如果按变压器的用途来分类，几种应用最广泛的变压器为：电力变压器、仪用互感器和其他特殊用途的变压器；如果按相数可以分为单相和三相变压器。不管如何进行分类，其工作原理及性能都是一样的。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。 1、变压器的结构 1.1铁心 为了减少铁损耗，变压器的铁心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或用非晶材料制成。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邻两层硅钢片要相互错开。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。铁心结构有两种基本形式：心式和壳式。 1.2绕组 变压器的绕组用绝缘圆导线绕成，是构成变压器电路的主要部分。原、副边绕组一般用铜或铝的绝缘导线缠绕在铁心柱上。高压绕组电压高，绝缘要求高，如果高压绕组在内，离变压器铁心近，则应加强绝缘，提高了变压器的成本造价。因此，为了绝缘方便，低压绕组紧靠着铁心，高压绕组则套装在低压绕组的外面。两个绕组之间留有油道，既可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。在单相变压器中，高、低压绕组均分为两部分，分别缠绕在两个铁心柱上，两部分既可以串联又可以并联。三相变压器属于同一相的高、低压绕组全部缠绕在同一铁心柱上，并非如图1-1所示。只有绕组和铁心的变压器称为干式变压器。大容量变压器的器身放在盛有绝缘油的油箱中，这样的变压器称为油浸式变压器。 图1-  SEQ 图1- \* ARABIC 1 1.3其他 除了铁心和绕组之外，因容量和冷却方式的不同，还需要增加一些其他部件，例如外壳、油箱、绝缘套管等。 变压器的工作原理 2.1电压变换 当一次绕组加上交流电压时，绕组中通过交流电流，在铁心中将产生既与一次绕组交链，由于二次绕组交链的主磁通，还会产生少量的仅与一次绕组交链的主要经过空气等非磁性物质闭合的一次绕组漏磁通。 (2-1) (2-2) (2-3) 说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压。 2.2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。 (2-4) (2-5) 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。 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。 3.1 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。 3.1.1 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 (3-1) 式中——二次侧总容量（V·A）；,,……——二次侧各个绕组电压的有效值（V）；,,……—— 二次侧各个绕组的负载电流有效值（A）。 3.1.2一次绕组的容量 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 （单位为V·A） (3-2) 式中--变压器的额定容量；--变压器的效率，约为0.8～0.9，表3-1 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（%）电流密度铁心计算中的 值小于106000～7