小型單相變壓器的設計和繞制
班級: 08機電3班
姓名： *****
學號： 04040803034
指導教師： *****
日期： 6月25日
目錄
一、小型單相變壓器簡介
二、變壓器的工作原理
三、變壓器的基本結構
四、設計內容
五、實例計算
六、結論
七、心得體會
一、小型單相變壓器簡介
變壓器是通過電磁耦合關係傳遞電能的設備，用途可綜述為：經濟的輸送電能、合理的分配電能、安全的使用電能。

實際上，它在變壓的同時還能改變電流，還可改變阻抗和相數。

小型變壓器指的是容量1000V.A 以下的變壓器。

最簡單的小型單相變壓器由一個閉合的鐵心(構成磁路)和繞在鐵心上的兩個匝數不同、 彼此絕緣的繞組(構成電路)構成。

這類變壓器在生活中的應用非常廣泛。

二、變壓器的工作原理
變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有E 型和C 型鐵心。

變壓器是利用電磁感應原理將某一電壓的交流換成頻率相同的另一電壓的交流電的能量的變換裝備。

變壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組，如圖（1）所示。

一個繞組接電源，稱為原繞組（一次繞組、初級），另一個接負載，稱為副繞組（二次繞組、次級）。

原繞組各量用下標1表示，副繞組各量用下標2表示。

原繞組匝數為1N ，副繞組匝數為2N 。

圖（1）變壓器結構示意圖
理想狀況如下（不計電阻、鐵耗和漏磁），原繞組加電壓1u ，產生電流1i ，建立磁通 ，沿鐵心閉合，分別在原副繞組中感應電動勢21e e 和。

（1） 電壓變換
當一次繞組兩端加上交流電壓1u 時，繞組中通過交流電流1i ，在鐵心中將
產生既與一次繞組交鏈，又與二次繞組交鏈的主磁通φ。

（1-1）
（1-2）
（1-3）
（1-4）
說明只要改變原、副繞組的匝數比,就能按要求改變電壓。

（2）電流變換
變壓器在工作時，二次電流2I 的大小主要取決於負載阻抗模|1Z |的大小，而一次電流1I 的大小則取決於2I 的大小。

2211I U I U = 又 （1-5）
K I
I U U I 22121==
∴ （1-6）
說明變壓器在改變電壓的同時,亦能改變電流。

小型變壓器的原理：小型單相變壓器一般是指工頻小容量單相變壓器。

三、 變壓器的基本結構
1、鐵心：鐵心是變壓器磁路部分。

為減少鐵心內磁滯損耗渦流損耗，通常鐵心用含矽量較高的、厚度為0.35或0.5mm 、表面 塗有絕漆的熱軋或冷軋矽鋼片疊裝而成。

鐵心分為鐵柱和鐵軛兩部分，鐵柱上套裝有繞組線圈，鐵軛
則是作為閉合磁路之用，鐵柱和鐵軛同時作為變壓器的機械構件。

鐵心結構有兩種基本形式：心式和殼式。

2、繞組：繞組是變壓器的電路部分。

一般採用絕緣紙包的鋁線或銅線繞成。

為了節省銅材，我國變壓器線圈大部分是採用鋁線。

圖（2）
3、其他結構部件：儲油櫃、氣體繼電器、油箱。

圖（3）單相心式變壓器
1—鐵柱；2—鐵軛；3—高壓線圈；4—低壓線圈
四、設計內容
計算內容有四部分：額定容量的確定；鐵心尺寸的選定；繞組的匝數與導線直徑；繞組（線圈）排列及鐵心尺寸的最後確定。

根據設計的要求，我選定的為500VA的變壓器。

1、額定容量的確定變壓器的容量又稱表現功率和視在功率，是指變壓器二次側輸出的功率，通常用KVA表示。

（1） 二次側總容量 ，小容量單相變壓器二次側為多繞組時，若不計算各個繞組的等效的阻抗及其負載阻抗的幅角的差別，可認為輸出總視在功率為二次側各繞組輸出視在功率之代數和，即
I U I
U I U S n
n +++= (3)
3
2
2
2
（3-1）
式中 S 2——二次側總容量（V ·A ）
U 2
,U
3
,……U n ——二次側各個繞組電壓的有效值（V ）；
I 2
,I
3
,……I n —— 二次側各個繞組的負載電流有效值（A ）。

(2) 一次繞組的容量，對於小容量變壓器來說，我們不能就認為一次繞組的容量等於二次繞組的總容量，因為考慮到變壓器中有損耗，所以一次繞組的容量應該為
η
2
1S S =
（單位為V ·A ） （3-2）
式中S 1——變壓器的額定容量；
η——變壓器的效率，約為0.8～0.9。

表3-1 所給的數據是生產時間的統計數據，可供計算時初步選用。

表3-1 小容量變壓器計算參考數據
變壓器容量
S
1
V ·A
磁通密度
m
B ×104
-T
效率η（%） 電流密度
)(2mm A j 鐵心計算中的
K
值
小於10 6000～7000 60～70 3～2.5 2
10～50 7000～8000 70～80 2.5～2 2～1.5 50～100 8000～9000 80～85 2.5～2 1.5～1.3 100～500 9000～11000 85～90 2.5～1.5 1.3～1.25 500～1000
11000～12000 90～92
1.5～1.2
1.25～1.1
(3) 變壓器的額定容量，由於本次設計為小型單相變壓器，所以不考慮在三相變壓器中的情況，只考慮在小型單相變壓器的情況。

小型單相變壓器的額定容量取一、二繞組容量的平均值，
S=2
1
*（S 1+S 2）（單位為V·A ） （3-3）。