...长20公分 宽20公分 要12V变2000V 以上 请求高手帮忙
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发布时间：2024-10-22 11:30
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时间：6小时前
小型单相变压器的设计
1、根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率PS，诺二次侧为多绕组时，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＝U2 I2＋U3I3＋……＋UnIn
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（V）；
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芯损耗，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
I1＝PS1／U1×（1.1～1.2）（A）
式中U1—— 一次侧的电压有效值（V），一般就是外加电源电压；
1.1～1.2——考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。
3、确定铁芯截面积S，小型单相变压器常用的E型铁芯尺寸如（图1）所示。
它的中柱截面积S的大小与变压器总输出视在功率有关，即：
S＝K0√PS（cm ²）
式中PS——变压器总输出功率（W）
（图1E型铁芯）
K0——经验系数，其大小与PS的关系可参考（表1）来选用。
（表1 系数K0参考值）
根据计算所得的S值，还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b的大小，由图所得：
S＝a×b（cm ²）
式中a——铁芯中柱宽（cm ）
b——铁芯净叠厚（cm ）
又由于铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成，考虑到漆膜与钢片间隙的厚度，因此实际的铁芯厚度b′应将b除以0.9使其为更大些，即b′≈1.1bcm。
目前通用的小型硅钢片规格见（表2），注：铁芯片厚0.35mm。其中各尺寸符号见（图2）。
（表2 不同型号E型铁芯片的尺寸）（mm）
（图2 E型铁芯片的型号和尺寸）
4、计算每个绕组的匝数，绕组感应电动势有效值
E＝4.44f W BmS×10ˉ4(V)
设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数，即：
W0＝W／E＝10^4／4.44fBmS（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：
冷扎硅钢片D310取1.2～1.4T；
热扎硅钢片D41、D42取1～1.2T；
D43取1.1～1.2T；
对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅钢带，Bm值可取1.6～1.8T；
一般电机用热扎硅钢片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0.7～1T之间。
一般说来，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，铁芯损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外，如果在取铁芯截面时，取得稍大些时，用铁量增加，则会使绕组匝数减小，用铜量减小，即用铁量与用铜量成反比关系。
由于一般工频f＝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，就可以算得每个绕组的匝数W，即：
W1＝U1W0；W2＝U2W0；W3＝U3W0；……
其中二次侧的绕组都应增加5%的匝数以便补偿负载时的电压降。
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（mm²）
上式中电流密度一般选用j＝2～3A／mm²，变压器短时工作时可以取j＝4～5A／mm²。如果取j＝2.5A／mm²时，则：
d＝0.715√I（mm）
6、核算，可分以下几种情况
（a）对应于铁芯配套的塑形模压骨架（通常由酚醛或尼龙等材料模压而成），其外形见（图3）。王字形骨架便于高低压绕组可以分开来绕制。
根据选定的窗高h计算绕组每层可绕的匝数nj。
（图3 模压骨架）
nj＝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
nj＝0.9 [h－（2～4mm）]／d′
式中h——铁芯窗口高度；
0.9——考虑到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。
于是每组绕组需绕的层数mj为：
mj＝W／nj（层）
根据已知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等条件，来核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积，它应小于框架实际窗口（图3面积c•h），或铁芯实际窗口（图4面积c•h），否则绕组有放不下的可能。
下图表示变压器一次侧绕组的绕制请况。变压器铁心中柱外面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BO。在框架外面每绕一层绕组后，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0.2mm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r的绕组之间的绝缘。当电压不超过500V时，可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜2～3层。因此一次侧绕组厚度B1为:
（图4 变压器绕组层间绝缘方法）
B1＝m1（d′＋δ）＋r（mm）
式中d′——绝缘导线的外径（mm）;
δ——绕组层间绝缘的厚度（mm）;
r——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B1 、B2、 B3……，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。
如果计算得到的绕组厚度B小于铁芯窗口宽度C的话，这个设计是可行的。在设计时，经常遇到B＞C的情况。这时有两种办法，一是加大铁芯叠厚，使绕组匝数减小。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。
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小型单相变压器的设计
1、根据用电的实际需要求出变压器的输出总视在功率PS，诺二次侧为多绕组时，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＝U2 I2＋U3I3＋……＋UnIn
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（V）；
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芯损耗，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
I1＝PS1／U1×（1.1～1.2）（A）
式中U1—— 一次侧的电压有效值（V），一般就是外加电源电压；
1.1～1.2——考虑到变压器空载励磁电流大小的经验系数。
3、确定铁芯截面积S，小型单相变压器常用的E型铁芯尺寸如（图1）所示。
它的中柱截面积S的大小与变压器总输出视在功率有关，即：
S＝K0√PS（cm ²）
式中PS——变压器总输出功率（W）
（图1E型铁芯）
K0——经验系数，其大小与PS的关系可参考（表1）来选用。
（表1 系数K0参考值）
根据计算所得的S值，还要实际情况来确定铁芯尺寸a与b的大小，由图所得：
S＝a×b（cm ²）
式中a——铁芯中柱宽（cm ）
b——铁芯净叠厚（cm ）
又由于铁芯是用涂绝缘漆的硅钢片叠成，考虑到漆膜与钢片间隙的厚度，因此实际的铁芯厚度b′应将b除以0.9使其为更大些，即b′≈1.1bcm。
目前通用的小型硅钢片规格见（表2），注：铁芯片厚0.35mm。其中各尺寸符号见（图2）。
（表2 不同型号E型铁芯片的尺寸）（mm）
（图2 E型铁芯片的型号和尺寸）
4、计算每个绕组的匝数，绕组感应电动势有效值
E＝4.44f W BmS×10ˉ4(V)
设W0表示变压器感应1V电动势所需绕的匝数，即：
W0＝W／E＝10^4／4.44fBmS（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：
冷扎硅钢片D310取1.2～1.4T；
热扎硅钢片D41、D42取1～1.2T；
D43取1.1～1.2T；
对于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅钢带，Bm值可取1.6～1.8T；
一般电机用热扎硅钢片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0.7～1T之间。
一般说来，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，铁芯损耗小、绕组发热小、绝缘不易老化等好处。另外，如果在取铁芯截面时，取得稍大些时，用铁量增加，则会使绕组匝数减小，用铜量减小，即用铁量与用铜量成反比关系。
由于一般工频f＝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，就可以算得每个绕组的匝数W，即：
W1＝U1W0；W2＝U2W0；W3＝U3W0；……
其中二次侧的绕组都应增加5%的匝数以便补偿负载时的电压降。
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（mm²）
上式中电流密度一般选用j＝2～3A／mm²，变压器短时工作时可以取j＝4～5A／mm²。如果取j＝2.5A／mm²时，则：
d＝0.715√I（mm）
6、核算，可分以下几种情况
（a）对应于铁芯配套的塑形模压骨架（通常由酚醛或尼龙等材料模压而成），其外形见（图3）。王字形骨架便于高低压绕组可以分开来绕制。
根据选定的窗高h计算绕组每层可绕的匝数nj。
（图3 模压骨架）
nj＝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
nj＝0.9 [h－（2～4mm）]／d′
式中h——铁芯窗口高度；
0.9——考虑到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。
于是每组绕组需绕的层数mj为：
mj＝W／nj（层）
根据已知绕组的匝数、线径、绝缘厚度等条件，来核算变压器绕组所占铁芯窗口的面积，它应小于框架实际窗口（图3面积c•h），或铁芯实际窗口（图4面积c•h），否则绕组有放不下的可能。
下图表示变压器一次侧绕组的绕制请况。变压器铁心中柱外面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BO。在框架外面每绕一层绕组后，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0.2mm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r的绕组之间的绝缘。当电压不超过500V时，可用厚度为0.10mm的聚酯薄膜2～3层。因此一次侧绕组厚度B1为:
（图4 变压器绕组层间绝缘方法）
B1＝m1（d′＋δ）＋r（mm）
式中d′——绝缘导线的外径（mm）;
δ——绕组层间绝缘的厚度（mm）;
r——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B1 、B2、 B3……，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。
如果计算得到的绕组厚度B小于铁芯窗口宽度C的话，这个设计是可行的。在设计时，经常遇到B＞C的情况。这时有两种办法，一是加大铁芯叠厚，使绕组匝数减小。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。
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