1、一、目的要求（1 1）认识各类变压器。）认识各类变压器。（2 2）了解变压器的基本工作原理。）了解变压器的基本工作原理。（3 3）了解几种常用变压器的结构特点及其应用。）了解几种常用变压器的结构特点及其应用。（4 4）掌握小型变压器的故障检测方法。）掌握小型变压器的故障检测方法。二、教学节奏与方式教学节奏与方式 变变 压压 器器 项 目时 间 安 排教学方式（建议参考）1课前准备课余阅读本部分教材2教师讲授3课时 变压器的分类、用途和额定值；变压器的基本工作原理；变压器的使用和简单的故障检测方法3教师演示1课时变压器的同名端测量方法4课后练习课后巩固、加深所学的知识低频范围工作的灯丝变压器、电
2、源变压器、控制用变压器及行灯变压器等小型单相变压器的设计、常用的有计算法和图算法两种，现分别介绍如下：1、计算法小型单相变压器的计算大致有6 个内容：求变压器的输出总视在功率ps;输入视在功率ps1及输入电流I1;确定铁心截面积s及选用铁片尺寸；计算每个绕组的匝数w；计算每个绕组的导线直径d和选择导线；计算绕组总尺寸，核算铁心窗口面积是否合适。1）根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率ps若二次侧为多时，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=U2I2+U3I3+.+UnIn(w)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（
3、A）.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心损耗，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/(W）式中 变压器的效率。总是小于1，对于功率为1kw以下的变压器 =0.80.9 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(1.11.2)(A)式中 U1 次侧的电压效值（v），一般就是外加电源电压；1.1-1.2 考虑到变压器空载励电流大小的经验系数。3）确定铁心截面积 s小型单相变压器常用的E型铁心尺寸如图2-26所示。它的截面s的大小与变压器总输出视在功率有关，即 S=k0ps
4、(c)式中 ps变压器总输出功率（w）；K0 经验系数，其大小与ps的关系参考2-9来选用。表2-9 系数K0参考值Ps(w)0101050 5050050010001000以上 K0221.75 1.51.4 1.41.21根据计算所得的s值，还要结合实际情况来确定铁心尺寸a与b 的大小，由图得 S=a.b(c)式中 a铁心中柱宽（cm）；b铁心净叠厚（cm）。又由于铁心系用涂绝缘漆的硅钢片叠成，考虑到漆膜与钢片间隙的厚度，因此实际的铁心厚度b应将b除以0.9使 其为大些，即b 1.1bcm。表2-10列出目前通用的小型硅钢片规格，其中各尺寸符号见图2-27。表2-10 不同型号E型铁心片的
5、尺寸（mm）asb729861.514483.512353721064764GEC 2639GEC 1950191616361081414844912122.3386.56.51824.5366.510GE10每一1000片质量（kg)FEhHLca 型 号GEB 19GEC 22GEB 22126745.533.51212303438282522GEB 26GEC 30GEB 30GEC 35GEB 35GEC 40GEB 40222630354053781494171922261414171719192226222691010983.4894.495.638.167.9610.9410.7
6、315.9315.5220.0119.6727.1526.837.336.95注：铁心片厚0.35mmh hEcaLHFGE型h hEcaLHFGEB型hEcaLHFGEC型h 4)计算每一个绕组的匝数 绕组感应电动势有效值.E=4.44WBmS10-4(V)设W0表示变压器每感应1v电动势所需要的匝数,即 W0=W/E=104/4.44BmS（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：冷轧硅钢片D310取1.21.4T；热轧硅钢片D41、D42取11.2T,D43取1.11.2T;对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷轧硅钢带，Bm值可取1.61.8T。一般电
7、机用热轧硅钢片D21D22取0.50.7T。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。77T之间。一般来说，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，铁心损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外，如果在取铁心旧们截面积时，取得稍大些时，用铁量增加，则会使绕组匝数减少，用铜量减少，即用铁量与铜量成反比关系。由于一般工频=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
8、个绕组的匝数W，即 W1=U1W0；W2=U2W0；W3=U3W0；.其中二次侧的绕组应都增加5%的匝数以便补充偿负载时的电压降。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（m）然后查表13-5选得相近截面积时导线的线径d，再由表13-30查得Q型漆包线带漆膜后的线径d。上式中电流密度一般选用j=23A/m，变压器短工作时可以取j=45A/m。如果取j=2.5A/m时，则d=0.715(mm)6)核算 可分以下几种情况 （a）对应与铁心配套的塑形模压骨架（通常由酚醛或尼龙等材料模压而成），其外开见图2-28。玉子形骨架便于高低绕组可分隔开来绕制。根据选定的窗高h
9、计算绕组每层可绕的匝数ni ni=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 ni=0.9h-(24mm)/d式中 h铁心窗口高度 0.9 考虑绕组框架两端各空出5%地位不绕线：24mm 考虑到匝间绕得不够紧密的尺寸裕量。于是每组绕组的层数mi为 mi=W/ni(层)根据己知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等来核算变压器组所占铁心窗口的面积，它应小于框架实际窗口（图2-28面积 c.h），或铁心实际窗口（图2-29面积 c.h），否则绕组有放不下的可能。图2-29表示变压器一次侧绕组的绕制情况。变压器铁心中柱外套上由青壳纸或弹性纸做成的框架，包上二层0.1
10、mm的聚酯薄膜，厚度为B0。在框架外面每一层绕组后，包上层间绝缘，其厚度为。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0.02mm以上的导线，则采用厚度为0.050.08mm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y的绕组之间的绝缘。当电压不超过500v时，可以厚度为0.10mm的聚酯薄膜23层。因此一次侧绕组厚度B1为 B1=m1(d+)+y(mm)式中 d 绝缘导线的外径（mm2）;绕组层间绝缘的厚度（mm）y 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B2、B3、B4、.所有绕组的总厚度B为 B=(B0+B1+B2+B3+)(1.11.2)(mm)式中 B0 绕组框架的厚度(mm)；1.11.2 尺寸裕量。显然，如果计算得到的绕组厚度B小于铁心的窗口宽度C的话，这个设计是否可行的。在设计时，经常遇到BC的情况。这时有两种方法，一是加大铁心叠厚度，使绕组匝数减少。一般叠厚b=（12）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。目前在某些产品中也有省略层间绝缘的情况。例1 试设计一单相电源变压器，规格要求如图2=30所示。
