第四章 单相降压自耦变压器课程设计.doc

目录 前言综述 摘要 1 单相自耦变压器工作原理 2.单相自耦变压器运行分析 2.1自耦变压器电路磁路分析 2.2自耦变压器等效电路分析 3.变压器能耗与节能 4.变压器基本结构参数设计及测定 4.1变压器技术参数及其确定 4.2变压器铁心参数的计算 4.3自耦变压器高低压绕组尺寸和匝数的计算 5.结论综述 参考文献 前言综述 变压器在整个国计民生中是一种应用极为广泛的电气设备，不仅应用于电力系统，还广泛应用于电子装置，焊接设备，电炉等场合，可以实现交流变压，交流电源供给，电路阻隔等功能。因此，它在整个国民生活中占有极其重要的地位。 变压器按相数可分为单相、三相，按绕组的多少可分为双绕组变压器，三绕组变压器，多绕组变压器，自耦变压器等。而与普通单相变压器相比较而言，单相自耦变压器在一二次侧之间不仅存在磁耦合，也存在电的联系，因此在传输容量相同的条件下，不但体积小，而且效率高。因此在某些场合，得到广泛的应用。 由于自耦变压器有诸多分类，但是运行原理基本相似。本设计只就单相降压自耦变压器给出具体设计，以此阐明自耦变压器的运行原理和运行特性。 摘要 虽然普通单相变压器一二次侧绕组是分开的，而自耦变压器的一二次绕组是连在一起的，但是在结构上，单相自耦变压器可以看作是双绕组变压器的改装，而且在工作原理、电路和磁路的分析、结构参数的定义和确定等方面，存在许多类似。因此本设计对比普通单相变压器来进行单相自耦变压器工作原理和电路磁路的分析，给出基本参数的设计值，并且对变压器的能耗进行论述，就节能简单介绍。最后就自耦变压器设计进行综述。本设计重点就电路磁路进行分析，给出基本参数的确定方法与变压器的设计值。 主题词：单相自耦变压器；参数； 1.单相自耦变压器工作原理 普通变压器利用电磁感应作用，以交变磁场为媒介，实现电能的传送，只存在电磁功率的传送。而自耦变压器一二次侧不仅有电磁功率的传送，也存在传导功率的传送。但是它们都实现将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。以下就单相自耦变压器带负载情况的工作原理进行分析，给出一二次侧电动势、电流比例关系，同时就自耦变压器的容量进行分析。 图 自耦变压器的原理接线图如图1-1， 串联绕组Aa匝数为，低压绕组也称为公共绕组，匝数为。高压绕组AX由低压绕组ax和串联绕组Aa串联组成，其匝数为。当高压侧加交流电压时，将在串联绕组和公共绕组产生交流电流，它将在铁心中产生与绕组交链的主磁通,还会在绕组少量产生经空气等非磁性物质闭合的漏磁通.主磁通在各绕组线圈产生感应电动势，则高压侧的感应电动势为 ， （1-1） 由于低压侧和高压侧共用绕组ax，则感应电动势为 ， （1-2） 从而在低压侧产生交流电流，在负载两端产生电压。用相量的形式表示与之间的关系为 (1-3) 当忽略励磁电流时，串联绕组和公共绕组的磁通势方向相反，互相抵消。对于节点a列KCL方程式，综上可得出电流之间的关系，如下 （1-4） (1-5) 其中 (1-6) 根据普通变压器定义视在功率即变压器容量的方法，自耦变压器容量为, (1-7) 自耦变压器的容量有电磁功率和传导功率两部分组成，而传导功率是普通变压器所不具有的，所以自耦变压器容量要比普通变压器容量大。 2.单相自耦变压器运行分析 2.1自耦变压器电路磁路分析 由于和普通变压器相比，自耦变压器高低压侧有电的直接联系，所以电路磁路分析和普通变压器不尽相同。当高压侧低压侧交变电流共同建立稳定磁场后，绝大部分是主磁通，少部分是漏磁通，它们分别产生感应电动势，由于漏磁通所经过的路径是非磁性物质，其磁导率为常数，等效的漏电感可为 （2-1） 则对于自耦变压器而言，可将串联绕组和公共绕组的漏电抗等效为.绕组铜线圈的电阻可等效为.则串联绕组的阻