變壓器常用數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)例

1、 WORD格式可編輯 變壓器常用數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)例例一：單相變壓器一次、二次側(cè)額定電流的計(jì)算方法某單相電力變壓器的額定容量為SN250KV.A，一、二次側(cè)額定線電壓分別為10KV及0.4KV，求一、二次側(cè)額定電流。解：單相變壓器的額定容量與額定電壓和額定電流之間的關(guān)系為：SNU1NI1N或SNU2NI2N所以：一次側(cè)的額定電流為：二次側(cè)的額定電流為：例二：三相變壓器一次、二次側(cè)額定電流的計(jì)算方法某三相電力變壓器的額定容量為SN500KV.A，一、二次側(cè)額定線電壓分別為10KV及6.3KV，采用Yd連結(jié)，試求一、二次側(cè)額定電流。解：三相變壓器的額定容量與額定線電壓和額定線電流之間的關(guān)系是： 因此：一次

2、側(cè)的額定電流為：二次側(cè)的額定電流為：例三：變壓器一次、二次側(cè)繞組匝數(shù)的計(jì)算方法有一臺(tái)180KV.A的三相電力變壓器，一次、二次側(cè)的額定相電壓分別為，鐵芯柱的截面積A0.016m²。求當(dāng)鐵芯柱的最大磁通密度Bm1.445T時(shí)，試求一次、二次側(cè)繞組的匝數(shù)，（電網(wǎng)電壓頻率為50 hz）。解：鐵芯內(nèi)的主磁通量為：FmBmA1.445×0.0160.0231Wb一次側(cè)線圈繞組匝數(shù)為： 電壓比為：二次側(cè)線圈繞組匝數(shù)為：例四：單相變壓器空載電壓的計(jì)算方法如圖是一臺(tái)單相變壓器的示意圖，各繞組的繞向及匝數(shù)如圖所示。當(dāng)在U1 U2接上400V電壓空載運(yùn)行時(shí)，u1 u2和u1 u2上的電壓各是多

3、少？如果將u2和u1連接起來， u1 u2兩端的電壓又是多少？解：U1 U2、u1 u2、u1 u2三只繞組上的電壓與其匝數(shù)之間的關(guān)系為：所以：u1 u2上的電壓為：當(dāng)u2與u1連接后，u1 u2上的電壓為：Uu1 u2Uu1 u2Uu1 u2200150350（V）例五：變壓器空載電壓的計(jì)算方法某變壓器的二次側(cè)額定電壓為U2 N400V，額定電壓調(diào)整率U5%，當(dāng)二次電流為額定值時(shí)，測得其二次線電壓為U2390V。當(dāng)二次側(cè)外線路發(fā)生斷路故障，負(fù)載全被切除時(shí)，二次側(cè)端電壓U2o將為多少？解：根據(jù)電壓調(diào)整率的定義有：因此得到二次側(cè)空載電壓為：U2oU U2 NU25%×400390410

4、（V）例六：變壓器運(yùn)行效率的計(jì)算有一臺(tái)三相電力變壓器，額定容量SN=100kvA，一、二次側(cè)額定電壓分別為U1N=6000V，U2N=400V，額定空載損耗為P0=0.616kw，額定短路損耗為Pk=2,4kw。當(dāng)功率因數(shù)為0.6，輸出電流為額定電流的80%時(shí)，試求變壓器的運(yùn)行效率。解：已知額定容量SN=100kvA，額定空載損耗P0=0.616kw，額定短路損耗Pk=2.4kw，功率因數(shù)COS=0.6，輸出電流I2=0.8I2N由此可求得負(fù)載系數(shù)為： 輸出有功功率為：P2=KLSNCOS2=0.8×100×0.6=48（kw）變壓器效率為：例七：變壓器相位差的計(jì)算某三相電

5、力變壓器，它的聯(lián)接組別為yd9。該變壓器中高、低壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)的相位差是多少？解：在三相電力變壓器中，聯(lián)接組別標(biāo)號(hào)中9表示：當(dāng)高壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)相量指向時(shí)鐘的12時(shí)，低壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)相量指向9。由于時(shí)鐘中每個(gè)數(shù)字相差30°角，因此，低壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)與高壓側(cè)線電動(dòng)勢(shì)的相位差為：（129）×30°=90°例八：變壓器空載損耗的計(jì)算某變壓器500kvA，短路阻抗10.67%，空載電流百分?jǐn)?shù)0.27%。試求該變壓器的空載無功損耗和負(fù)載無功損耗；在負(fù)荷為450kvA時(shí)的負(fù)荷率和無功消耗是多少？解：1、該變壓器的空載無功損耗為：Qo=Io%Sn=0.27%×500=

6、1.35kvar2、該變壓器的負(fù)載無功損耗為：Qp=Uk%Sn=10.67%×500×90%×90%=43.21kvar3、該變壓器負(fù)荷在450時(shí)的負(fù)荷率為：4、該變壓器在450負(fù)荷時(shí)的無功消耗為：Q=1.35+43.21=44.56kvar例九：小型單相變壓器的設(shè)計(jì)1、根據(jù)用電的實(shí)際需要求出變壓器的輸出總視在功率PS，諾二次側(cè)為多繞組時(shí)，則輸出總視在功率為二次側(cè)各繞組輸出視在功率的總和：PSU2 I2U3I3UnIn式中U2 U3Un二次側(cè)各繞組電壓有效值（V）；I2 I3In二次側(cè)各繞組電壓有效值（V）；2、輸入視在功率PS1及輸入電流I1的計(jì)算，變壓器負(fù)載時(shí)

7、，由于繞組電阻發(fā)熱損耗和鐵芯損耗，輸入功率中有一部分被損耗掉，因此變壓器輸入功率與輸出功率之間的關(guān)系是： 式中變壓器的效率。總是小于1，對(duì)于功率1KW以下的變壓器：0.80.9。知道變壓器輸入視在功率PS1后，就可以求出輸入電流I1式中U1 一次側(cè)的電壓有效值（V），一般就是外加電源電壓；1.11.2考慮到變壓器空載勵(lì)磁電流大小的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。3、確定鐵芯截面積S，小型單相變壓器常用的E型鐵芯尺寸如（圖1）所示。它的中柱截面積S的大小與變壓器總輸出視在功率有關(guān)，即： 式中PS變壓器總輸出功率（W）（圖1E型鐵芯）K0經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其大小與PS的關(guān)系可參考（表1）來選用。（表1 系數(shù)K0參考值）PS（W

8、）01010505050050010001000以上K0221.751.51.41.41.21根據(jù)計(jì)算所得的S值，還要實(shí)際情況來確定鐵芯尺寸a與b的大小，由圖所得：Sa×b（cm ²）式中a鐵芯中柱寬（cm ）b鐵芯凈疊厚（cm ）又由于鐵芯是用涂絕緣漆的硅鋼片疊成，考慮到漆膜與鋼片間隙的厚度，因此實(shí)際的鐵芯厚度b應(yīng)將b除以0.9使其為更大些，即b1.1bcm。目前通用的小型硅鋼片規(guī)格見（表2），注：鐵芯片厚0.35mm。其中各尺寸符號(hào)見（圖2）。（表2 不同型號(hào)E型鐵芯片的尺寸）（mm）型號(hào)acLHhEF每1000片質(zhì)量（kg）GE10106.53624.5186.56.

9、52.33812128443022883.48914149503425994.4916161056382810105.63GRC1919126745.533.512128.16GEB197.96DEC222214785339141410.94GEB2210.73GEC262617946447171715.93GEB2615.52GEC3030191067253191920.01GEB3019.67GEC35352212383.561.5222227.15GEB3526.8GEC4040261449872262637.3GEB4036.95（圖2 E型鐵芯片的型號(hào)和尺寸）4、計(jì)算每個(gè)繞組的匝數(shù)，

10、繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值設(shè)W0表示變壓器感應(yīng)1V電動(dòng)勢(shì)所需繞的匝數(shù)，即：式中Bm磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為T。不同的硅鋼片，所允許的Bm值也不同：冷扎硅鋼片D310取1.21.4T；熱扎硅鋼片D41、D42取11.2T；D43取1.11.2T；對(duì)于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅鋼帶，Bm值可取1.61.8T；一般電機(jī)用熱扎硅鋼片D21D22取0.50.7T。如果不知道硅鋼片的牌號(hào)，按經(jīng)驗(yàn)可以將硅鋼片扭一扭，如硅鋼片薄而脆的則磁性能較好（俗稱高硅），Bm可取大些；若硅鋼片厚而軟的，則磁性能較差（俗稱低硅），Bm可取小些。一般Bm可取在0.71T之間。一般說來，Bm值取低限，將使匝數(shù)增加，用銅量增加，費(fèi)

11、用增加，但也帶來空載損耗小，鐵芯損耗小、繞組發(fā)熱小、絕緣不易老化等好處。另外，如果在取鐵芯截面時(shí)，取得稍大些時(shí)，用鐵量增加，則會(huì)使繞組匝數(shù)減小，用銅量減小，即用鐵量與用銅量成反比關(guān)系。由于一般工頻f50Hz，于是上式可以改為： 根據(jù)計(jì)算所得W0值乘以每個(gè)繞組的電壓，就可以算得每個(gè)繞組的匝數(shù)W，即：W1U1W0；W2U2W0；W3U3W0；其中二次側(cè)的繞組都應(yīng)增加5%的匝數(shù)以便補(bǔ)償負(fù)載時(shí)的電壓降。5、計(jì)算繞組的導(dǎo)線直徑d，先選取電流密度j，求出各導(dǎo)線的截面積： 上式中電流密度一般選用，變壓器短時(shí)工作時(shí)可以取。如果取時(shí)，則：6、核算，可分以下幾種情況（a）對(duì)應(yīng)于鐵芯配套的塑形模壓骨架（通常由酚醛或

12、尼龍等材料模壓而成），其外形見（圖3）。王字形骨架便于高低壓繞組可以分開來繞制。根據(jù)選定的窗高h(yuǎn)計(jì)算繞組每層可繞的匝數(shù)nj。（圖3 模壓骨架）式中d包括絕緣厚的導(dǎo)線外徑（mm）。（b）對(duì)于自制的無邊框框架式中h鐵芯窗口高度；0.9考慮到繞組框架兩端各空出5%地位不繞線；24mm考慮到匝間繞得不夠緊密的尺寸裕量。于是每組繞組需繞的層數(shù)mj為：（層）根據(jù)已知繞組的匝數(shù)、線徑、絕緣厚度等條件，來核算變壓器繞組所占鐵芯窗口的面積，它應(yīng)小于框架實(shí)際窗口（圖3面積c·h），或鐵芯實(shí)際窗口（圖4面積c·h），否則繞組有放不下的可能。下圖表示變壓器一次側(cè)繞組的繞制請(qǐng)況。變壓器鐵心中柱外面套

13、上由青殼紙或彈性紙做成的框架，包上二層0.1mm的聚酯薄膜，厚度為BO。在框架外面每繞一層繞組后，包上層間絕緣，其厚度為。對(duì)于較細(xì)的導(dǎo)線，如0.2mm以下的導(dǎo)線一般采用一層厚度為0.05mm左右的聚酯薄膜；對(duì)于較粗的導(dǎo)線如0.2mm以上的導(dǎo)線，則采用厚度為0.050.08mm的聚酯薄膜。對(duì)再粗的導(dǎo)線可用厚度為0.10mm的聚酯薄膜。當(dāng)整個(gè)一次側(cè)繞組繞完后，還需要在它的最外面裹上厚度為r的繞組之間的絕緣。當(dāng)電壓不超過500V時(shí)，可用厚度為0.10mm的聚酯薄膜23層。因此一次側(cè)繞組厚度B1為:（圖4 變壓器繞組層間絕緣方法）B1m1（d）（mm）式中d絕緣導(dǎo)線的外徑（mm）;繞組層間絕緣的厚度（

14、mm）;繞組間絕緣的厚度（mm）。同樣可求出套在一次側(cè)繞組外面的各個(gè)二次側(cè)繞組厚度B1 、B2、 B3，所有繞組的總厚度B為：B（B0 B1 B2 B3）×（1.11.2）（mm）式中B0繞組框架的厚度（mm）；1.11.2尺寸裕量。如果計(jì)算得到的繞組厚度B小于鐵芯窗口寬度C的話，這個(gè)設(shè)計(jì)是可行的。在設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常遇到BC的情況。這時(shí)有兩種辦法，一是加大鐵芯疊厚，使繞組匝數(shù)減小。一般疊厚b（12）a比較合適，但不能任意加厚。另一種辦法就是重選硅鋼片的尺寸，按原法計(jì)算和核算直到合適為止。設(shè)計(jì)實(shí)例試設(shè)計(jì)一單相電源變壓器，規(guī)格要求如（圖5）所示：（圖5 變壓器電路圖）解（1）計(jì)算PS：圖中W

15、2繞組供全波整流用，且用型濾波器，因此實(shí)際輸出功率應(yīng)為繞組視在功率的0.70.8，通常取kB0.77,即：PS2kB（2U2I2）0.77×（2×280×0.2）86.24（W）PS3U3I336×0.13.6（W）PSPS2PS390（W）（2）求PS1和I1：取效率0.9，（3）鐵芯截面積：式中K0按（表1）中取為1.4。選用a30mm的硅鋼片（表2），則可算得鐵芯疊片厚：校驗(yàn)這個(gè)比值在12之間，所以是合適的。（4）每個(gè)繞組應(yīng)繞的匝數(shù)：式中 取Bm0.96T9600GsW1U1·W0220×3.5770（匝）W21.05U2

16、83;W01.05×280×3.51030（匝）W31.05U3·W01.05×36×3.5132（匝）式中 1.05是考慮增加5%匝數(shù)補(bǔ)償負(fù)載壓降。（5）導(dǎo)線直徑計(jì)算：選取電流密度3.0Amm ²，求出各繞組所用導(dǎo)線截面積。W1繞組：選得相近截面積時(shí)導(dǎo)線的線徑，查得Q型漆包線帶漆膜后線徑。W2繞組：選得相近截面積時(shí)導(dǎo)線的線徑，查得Q型漆包線帶漆膜后線徑。W3繞組：選得相近截面積時(shí)導(dǎo)線的線徑，查得Q型漆包線帶漆膜后線徑。復(fù)核電流密度：（6）根據(jù)繞組尺寸核算窗口面積：由（圖6）所示，已知鐵芯窗高h(yuǎn)53mm，可求得各繞組每層繞制匝數(shù)。（圖

17、6 變壓器繞組排列）各繞組所繞的層數(shù)如下：各繞組排布如（圖6b），其中絕緣襯墊選用如下：繞組框架用1mm厚彈性紙，外包對(duì)地（鐵芯）絕緣：用3層0.1mm的聚酯薄膜，其厚度為：3×0.10.3mm B013×0.11.3mm繞組間絕緣：與對(duì)地（鐵芯）絕緣相同，=0.3mm繞組層間絕緣：一次側(cè)繞組較細(xì)，用厚度為0.05mm的聚酯薄膜1層二次側(cè)繞組較粗，用厚度為0.1mm的聚酯薄膜1層因此總的厚度B可由下式求得：此繞組厚度小于窗寬19mm，圖6c的8為靜電屏蔽層引出線。 單純的課本內(nèi)容，并不能滿足學(xué)生的需要，通過補(bǔ)充，達(dá)到內(nèi)容的完善。在內(nèi)容的選擇上也要符合，兒童特點(diǎn)：如狐貍和雞小鴨子學(xué)游泳后悔也來不及摘草莓的小姑娘等，這些內(nèi)容都有一定的情節(jié)，都是一則有趣的小故事，通過生動(dòng)的講述，使