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 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=2~3A/m㎡，变压器短
c
a
h
c
a
h h
GEB型 E
c
a
H
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H
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L FБайду номын сангаас
F
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• 4)计算每一个绕组的匝数 绕组感应电动势有效值. E=4.44ƒWBmS×10-4(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=104/4.44ƒBmS （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1.2~1.4T； 热轧硅钢片D41、D42取1~1.2T, D43取1.1~1.2T; 对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷轧硅钢带，Bm值可取1.6~1.8T。 一般电机用热轧硅钢片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。7~7T之间。
小型单相变压器 的设计和绕制
主讲：熊海龙
自做的小型单相变压器
成就梦想的舞台
未来并不遥远， 我们用心创造。
变
压
器
一、目的要求
（1）认识各类变压器。 （2）了解变压器的基本工作原理。 （3）了解几种常用变压器的结构特点及其应用。 （4）掌握小型变压器的故障检测方法。 二、教学节奏与方式
项 1 2 目 课前准备 教师讲授 时 间 安 排 课余 3课时 教学方式（建议参考） 阅读本部分教材 ① 变压器的分类、用途和额定值； ② 变压器的基本工作原理； ③ 变压器的使用和简单的故障检测方法
• 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/η (W） 式中 η —变压器的效率 。Η 总是小于1，对于功率为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 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=k0√ps(c㎡)
I1= ps1/U1×(1.1~1.2) (A)
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) K0
0~10 2
10~50 50~500
500~100 1000以 0 上
2~1.75 1.5~1.4 1.4~1.2
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+……) ×(1.1~1.2) (mm) 式中 B0 ― 绕组框架的厚度(mm)； 1.1~1.2― 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B>C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=（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。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。
工作时可以取j=4~5A/m㎡。如果取j=2.5A/m㎡时，则
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ƒ=50Hz，于是上式可以改为
1
• 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㎡)
s a
式中 a铁心中柱宽（cm）； b 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210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。
3
4
教师演示
课后练习
1课时
课后
变压器的同名端测量方法
巩固、加深所学的知识
低频范围工作的灯丝变压器、电源变压器、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（A）.
ni=h-(2-4mm)/d’
ni=0.9[h-(2~4mm)]/d’
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0.1mm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0.02mm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2~3层。因此一次侧绕组厚度B1为 B1=m1(d’ +δ ) + y (mm) 式中 d’— 绝缘导线的外径（mm2）; δ — 绕组层间绝缘的厚度（mm） y —绕组间绝缘的厚度（mm）
14 17 19
12
14 17 19 22
19
22 26
22 26
144
72
26
2.338 3.489 4.49 5.63 8.16 7.96 10.94 10.73 15.93 15.52 20.01 19.67 27.15 26.8 37.3 36.95
注：铁心片厚0.35mm
GE型 E h h GEC型 E h
6.5 8 9 10 12 14 17
c
44
L 36 36
H 24.5 30 38
34
h 18 22 25 28
E 6.5 8 9 10
F 6.5 8 9 10
每一1000片 质量（kg)
50
67
78 94 106 123
45.5
53 64 72 83.5 98
33.5 39
47 53 61.5
12
St=I/j（m㎡）
d=0.715√Ⅰ(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计算绕组每层可绕的匝数ni 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 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： 2~4mm ―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。
表2-10 不同型号E型铁心片的尺寸（mm）
型 号
GE10 12 14 16 GEC 19 GEB 19 GEC 22 GEB 22 GEC 26 GEB 26 GEC 30 GEB 30 GEC 35 GEB 35 GEC 40 GEB 40
a 10
12 14
16 19 22 26 30 35 40
兴趣是事业的基础， 爱好是创造的源泉。
祝你成功