自耦變壓器的簡易設(shè)計(jì)

1、自自耦耦變變壓壓器器的的簡簡易易設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)Du2009/12/201。自耦變壓器的電原理：降壓自耦變壓器升壓自耦變壓器 自耦變壓器是只有一個(gè)線圈的變壓器，也叫單線圈變壓器。 自耦變壓器可以分為升壓變壓器和降壓變壓器，電原理圖如上所示;圖中，c到b間是輸入和輸出共用的繞組，稱作公共繞組。 在降壓變壓器中，電源輸入電流I1流經(jīng)a-c-b，而輸出電流I2則流經(jīng)b-c，輸入電流I1和輸出電流I2方向相反，同時(shí)流過公共繞組。 假設(shè)公共繞組的電流為Ix，則有：Ix= I2-I1或 I2= Ix+I1 自耦變壓器的功率即是變壓器輸出的功率：Pz= U2*I2= U2*(Ix+I1)= U2*Ix+U2*I1=

2、 Px+Po 其中, Px=U2*Ix是電源通過公共繞組耦合到輸出的電磁功率，而 Po=U2*I1是電源通過非公共繞組傳輸給輸出的功率。 一般情況下，Pz稱作自耦變壓器的標(biāo)稱功率, Px稱作自耦變壓器的電磁功率, Po稱作自耦變壓器的傳輸功率。 設(shè)變壓器的變壓比 n=U2/U1；則有Px= Pz*(1- U2/U1)= Pz*(1- n ) 對(duì)于升壓變壓器，則有 Px=Pz*(1- U2/U1)=Pz*(1-1/n)變壓器的鐵心截面面積根據(jù)電磁功率 Px來確定，即Se= k* Px Se: cm2鐵心截面面積k:系數(shù)（根據(jù)功率的大小，由1.2到1.0或1.0以下）Px: VA自耦變壓器的電磁功

3、率 在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到變壓器的效率，即Se= k*（Px/）：%變壓器效率變壓器繞組匝數(shù)和線徑的計(jì)算和一般變壓器相同。升壓變壓器和降壓變壓器的分析相同。1U1I1I2U2Ix0I1I2U2U1Ix2。自耦升壓變壓器計(jì)算（例 1）： 設(shè)計(jì)一升壓自耦變壓器：輸入電壓100V,電流頻率50Hz,輸出電壓220V,輸出電流1.5A。 2-1 電原理圖： 2-2 計(jì)算：1 變壓器功率Pz= I2*U2= 1.5*220= 330(VA)2 變壓比n = U2/U1= 220/100= 2.23 電磁功率Px= Pz*(1-1/n)= 330*(1-1/2.2)= 1804 變壓器效率= 93%5 選

4、用EI鐵心，截面面積為(取系數(shù) k=1.0)Se= k*（Px/）= 1.0*(180/0.93)0.5= 14cm26 繞組每伏匝數(shù) 取 Bm =1.0T，則有：T/V=104 K*f*Bm*SeT/V: Ts/V變壓器繞組的每伏匝數(shù)=104K:波形系數(shù)，交流 K=4.444.44*50*1.0*14f: Hz電源頻率，本例 f=50= 3.22Ts/V7 變壓器的繞組的總匝數(shù)（即U2的匝數(shù)）N2= T/V*U2= 3.22*220= 708.4Ts8 輸入繞組U1的匝數(shù)（即公共繞組的匝數(shù)）N1= T/V*U1= 3.22*100= 322.0Ts9 公共繞組電流Ix= Px/U1= 180

5、/0.93/100當(dāng)J=2.00A/mm2時(shí)，線徑：= 1.94Ax= 2*(Ix/J)/)0.5 =1.1mm2I1Io=1.5AU2=220VIxU1=100V公共繞組即Ix繞組傳輸繞組I210 變壓器的輸出電流I2= Io/= 1.5/0.93當(dāng)J=2.00A/mm2時(shí)，線徑：= 1.61A2= 2*(I2/J)/)0.5 =1.0mm11 變壓器的輸入電流I1= Pz/U1= 330/0.93/100= 3.55A12 繞組電原理示意圖： Ns(a-c) 1.0/386TsNp(a-b):1.1/322Ts3。自耦降壓變壓器計(jì)算（例 2）： 設(shè)計(jì)一降壓自耦變壓器：輸入電壓220V,電流

6、頻率50Hz,輸出電壓100V,輸出電流3.0A。 3-1 電原理圖： 3-2 計(jì)算：1 變壓器功率Pz= I2*U2= 3.0*100= 300(VA)2 變壓比n = U2/U1= 100/220= 0.4553 電磁功率Px= Pz*(1-n)= 300*(1-0.455)= 163.6(VA)4 變壓器效率= 93%5 選用EI鐵心，截面面積為(取系數(shù) k=1.0)Se= k*（Px/）= 1.0*(163.6/0.93)0.5= 13cm236 繞組每伏匝數(shù)2222abcb3.55A1.94A1.61AI1U1=220VIxU2=100V公共繞組即Ix繞組傳輸繞組Io=3.0AI2

7、取 Bm =1.0T，則有：T/V=104 K*f*Bm*SeT/V: Ts/V變壓器繞組的每伏匝數(shù)=104K:波形系數(shù)，交流 K=4.444.44*50*1.0*13f: Hz電源頻率，本例 f=50= 3.47Ts/V7 變壓器的繞組的總匝數(shù)（即U2的匝數(shù)）N1= T/V*U1= 3.47*220= 763Ts8 輸出繞組U2的匝數(shù)N2= T/V*U2= 3.47*100= 347Ts9 公共繞組電流Ix= Px/U1= 163.6/0.93/100當(dāng)J=2.00A/mm2時(shí)，線徑：= 1.76Ax= 2*(Ix/J)/)0.5 =1.1mm10 變壓器的輸出電流I2= Io/= 3.0/

8、0.93= 3.23A11 變壓器的輸入電流I1= Pz/U1= 300/0.93/220當(dāng)J=2.00A/mm2時(shí)，線徑：= 1.47A1= 2*(I2/J)/)0.5 =1.0mm12 繞組電原理示意圖：Np(a-c):1.0/416Ts Ns(c-b): 1.1/347Ts注：1。自耦變壓器輸出的功率有一部分是由電源傳輸給輸出的，因此使用的鐵心較小，繞組 的線徑也較細(xì)；省鐵又省銅，成本低。2。自耦變壓器只有一個(gè)線圈，輸出負(fù)載和電源間有直接的電氣連接。3。當(dāng)取電流密度2-2.5A/mm2時(shí)，常溫環(huán)境下，變壓器線圈的溫度不高于65。4?？梢杂萌齻€(gè)單相自耦變壓器組成一個(gè)三相自耦變壓器，或用三相

9、鐵心繞制三相自耦變 壓器；計(jì)算方法相類。44。三相自耦升壓變壓器計(jì)算（例 3）： 設(shè)計(jì)一三相20KVA升壓自耦變壓器：輸入電壓220V,電流頻率50Hz,輸出電壓380V,星形 連接。2222abcb1.47A1.76A3.23AU2U1 4-1 電原理圖：由于是三相星形變壓器，則有： 相功率是變壓器額定功率的三分之一：Pi= 20000/3= 6666.7VA 星形連接時(shí)，每相的繞組電壓是相電壓的1/ 3 ，即：初級(jí)每相繞組電壓 Vi= 127 V次級(jí)每相繞組電壓 Vo= 220 V E/e是初次級(jí)的共同中性點(diǎn)。 4-2 計(jì)算： 變壓器每相功率Pz=6666.7 (VA) 每相繞組的變壓比n

10、 = U2/U1= 220/127= 1.732 電磁功率Px= Pz*(1-1/n)= 6666.7*(1-1/1.732)= 2817.7(VA) 變壓器效率= 95%選用三相鐵心，每相截面面積為(取系數(shù) k=1.0)Se= k*（Px/）= 1.0*(2817.7/0.95)0.5= 54cm2 繞組每伏匝數(shù) 取 Bm =1.0T，則有：T/V=104 K*f*Bm*SeT/V: Ts/V變壓器繞組的每伏匝數(shù)=104K:波形系數(shù)，交流 K=4.444.44*50*1.0*54f: Hz電源頻率，本例 f=50= 0.834Ts/V 變壓器的繞組的總匝數(shù)（即U2=220V的匝數(shù)）N2= T

11、/V*U1= 0.834*220= 184Ts 輸入繞組的匝數(shù)（即U1=127V的匝數(shù)）N1= T/V*U2= 0.834*127= 106Ts 公共繞組電流當(dāng) J=2.20A/mm2 時(shí)，Ix= Px/U1導(dǎo)線面積 Aw=6.13mm2= 2817.7/0.95/220 園線直徑 x=2*(Ix/J)/)0.5 =2.8mm= 13.48A 或 扁線規(guī)格： a=2.0mm b=3.0mm5 變壓器的輸出電流當(dāng) J=2.50A/mm2 時(shí)，I2= Pi/U2/導(dǎo)線面積 Aw=13.03mm2= 6666.7/220/0.95 園線直徑 x=2*(Ix/J)/)0.5 =4.1mm= 32.58

12、A 或 扁線規(guī)格： a=2.0mm UVWuvwEe380V380V380V220V220V220V入力側(cè)出力側(cè)（中性端）繞組電壓127V繞組電壓220V 變壓器的輸入電流b=7.0mmI1= Pi/U1/= 6666.7/127/0.95= 55.26A 4-3 繞組電原理示意圖： 4-4 制作參考： 鐵心由于可能沒有合適可用的EI形三相鐵心，建議采用剪切片疊制。Ae=54cm2重量：51.4kg6 線圈骨架：UVWuvwEe220V220V220V入力側(cè)380V380V380V出力側(cè)（中性端）入力電流IU=55.26A出力電流Iu=32.58A傳輸繞組:U-u2*7 78Ts Iu=32.

13、58AIx電源繞組:U-E2.8 106Ts Ix=13.48A入力電流IV=55.26AIx電源繞組:V-E2.8 106Ts Ix=13.48AIx電源繞組:W-E2.8 106Ts Ix=13.48A入力電流IW=55.26A出力電流Iv=32.58A出力電流Iw=32.58A傳輸繞組:U-v2*7 78Ts I2=32.58A傳輸繞組:U-w2*7 78Ts I2=32.58A7070706060330320180801798070厚度:2mm卷線:卷線開始前在卷筒上纏包絕緣紙(總厚約0.5mm),106Ts在卷筒左邊進(jìn)線,在右邊開始卷繞,層間1層0.2或0.3絕緣,共繞2層,每層53匝,右邊出線,卷完后纏包2層0.2或0.3絕緣. 在右邊同位置開始2*7卷線,層間1層0.2或0.3絕緣,每層約21-22匝,共繞4層,在對(duì)面的右邊出線,卷完后纏包3層0.2或0.3絕緣. 繞組的進(jìn)出線加絕緣套管保護(hù).繞組線包厚度約20mm.三個(gè)線包的S并接(即三相自耦變壓器的中性端).每個(gè)繞組的F和S并接,為每相的輸入端.每個(gè)繞組的F,