變壓器常用數(shù)據(jù)計算實例

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1、 WORD格式可編輯 變壓器常用數(shù)據(jù)計算實例 例一：單相變壓器一次、二次側(cè)額定電流的計算方法 某單相電力變壓器的額定容量為SN＝250KV.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： SN＝U1NI1N或SN＝U2NI2N 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)額定電流的計算方法 某三相電力變壓器的額定容量為SN＝500KV.A，一、二次側(cè)額定線電壓分別為10KV及6.3KV，采用Y

2、d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)的計算方法 有一臺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A＝0.016m2。求當(dāng)鐵芯柱的最大磁通密度Bm＝1.445T時，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： Fm＝BmA＝1.445×0.016＝0.0231Wb 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：

3、 例四：單相變壓器空載電壓的計算方法 如圖是一臺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電壓空載運行時，u1 u2和u′1 u′2上的電壓各是多少？如果將u′2和u1連接起來， u′1 u2兩端的電壓又是多少？ 解：U1 U2、u1 u2、u′1 u′2三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)u′2與u1連接后，u′1 u2上的電壓為： Uu′1 u2＝Uu1 u2＋Uu′1 u′2＝200＋150＝350（V） 例五：變壓器空載電壓的計算方法 某變壓器的二次側(cè)額定電壓為U2 N＝400V，

4、額定電壓調(diào)整率△U＝5%，當(dāng)二次電流為額定值時，測得其二次線電壓為U2＝390V。當(dāng)二次側(cè)外線路發(fā)生斷路故障，負(fù)載全被切除時，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： U2o＝△U U2 N＋U2＝5%×400＋390＝410（V） 例六：變壓器運行效率的計算 有一臺三相電力變壓器，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，試求變壓器的運行效率。 解：已知額定容量SN=

5、100kvA，額定空載損耗P0=0.616kw，額定短路損耗Pk=2.4kw，功率因數(shù)COSφ=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=KLSNCOSφ2=0.8×100×0.6=48（kw） 變壓器效率為： 例七：變壓器相位差的計算 某三相電力變壓器，它的聯(lián)接組別為 yd9。該變壓器中高、低壓側(cè)線電動勢的相位差是多少？ 解：在三相電力變壓器中，聯(lián)接組別標(biāo)號中9表示：當(dāng)高壓側(cè)線電動勢相量指向時鐘的12時，低壓側(cè)線電動勢相量指向9。由于時鐘中每個數(shù)字相差30°角，因此，低壓側(cè)線電動勢與高壓側(cè)線電動勢的相位差為： （12－9）×30

6、°=90° 例八：變壓器空載損耗的計算 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=1.35kvar 2、該變壓器的負(fù)載無功損耗為： Qp=Uk%Snββ=10.67%×500×90%×90%=43.21kvar 3、該變壓器負(fù)荷在450時的負(fù)荷率為： 4、該變壓器在450負(fù)荷時的無功消耗為： Q=1.35+43.21=44.56kvar 例九：小型單相變壓器的設(shè)計 1、根據(jù)用電

7、的實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，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： PS＝U2 I2＋U3I3＋……＋UnIn 式中U2 U3……Un——二次側(cè)各繞組電壓有效值（V）； I2 I3……In——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的計算，變壓器負(fù)載時，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η——變壓器的效率。η總是小于1，對于功率1KW以下的變壓器：η＝0.8～0.9。 知道變壓器輸入視在功率PS1后，就可以求出輸入電流I1

8、式中U1—— 一次側(cè)的電壓有效值（V），一般就是外加電源電壓； 1.1～1.2——考慮到變壓器空載勵磁電流大小的經(jīng)驗系數(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1 E型鐵芯） K0——經(jīng)驗系數(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） 0～10 10～50 50～500 500～1000 1000以上 K0 2 2～1.75 1.5～1.4 1.4～1.2 1 根據(jù)計算所得

9、的S值，還要實際情況來確定鐵芯尺寸a與b的大小，由圖所得： S＝a×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，因此實際的鐵芯厚度b′應(yīng)將b除以0.9使其為更大些，即b′≈1.1bcm。 目前通用的小型硅鋼片規(guī)格見（表2），注：鐵芯片厚0.35mm。其中各尺寸符號見（圖2）。 （表2 不同型號E型鐵芯片的尺寸）（mm） 型號 a c L H h E F 每1000片質(zhì)量（kg） GE10 10 6.5 36 24.5 18 6.5 6.5 2.338

10、 12 12 8 44 30 22 8 8 3.489 14 14 9 50 34 25 9 9 4.49 16 16 10 56 38 28 10 10 5.63 GRC19 19 12 67 45.5 33.5 12 12 8.16 GEB19 7.96 DEC22 22 14 78 53 39 14 14 10.94 GEB22 10.73 GEC26 26 17 94 64 47 17 17 15.93 GEB26 15.52 GEC30 30 19 106

11、 72 53 19 19 20.01 GEB30 19.67 GEC35 35 22 123 83.5 61.5 22 22 27.15 GEB35 26.8 GEC40 40 26 144 98 72 26 26 37.3 GEB40 36.95 （圖2 E型鐵芯片的型號和尺寸） 4、計算每個繞組的匝數(shù)，繞組感應(yīng)電動勢有效值 設(shè)W0表示變壓器感應(yīng)1V電動勢所需繞的匝數(shù)，即： 式中Bm——磁感應(yīng)強度，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1.2～1.4T； 熱扎硅鋼片D41、D4

12、2取1～1.2T； D43取1.1～1.2T； 對于XED、XCD、BOD晶粒取向冷扎硅鋼帶，Bm值可取1.6～1.8T； 一般電機用熱扎硅鋼片D21～D22取0.5～0.7T。 如果不知道硅鋼片的牌號，按經(jīng)驗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0.7～1T之間。 一般說來，Bm值取低限，將使匝數(shù)增加，用銅量增加，費用增加，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，取得稍大些時，用鐵量增加，則會使繞組匝數(shù)減小，用銅量減小，即用

13、鐵量與用銅量成反比關(guān)系。 由于一般工頻f＝50Hz，于是上式可以改為： 根據(jù)計算所得W0值乘以每個繞組的電壓，就可以算得每個繞組的匝數(shù)W，即： W1＝U1W0；W2＝U2W0；W3＝U3W0；…… 其中二次側(cè)的繞組都應(yīng)增加5%的匝數(shù)以便補償負(fù)載時的電壓降。 5、計算繞組的導(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，變壓器短時工作時可以取。如果取時，則： 6、核算，可分以下幾種情況 （a）對應(yīng)于鐵芯配套的塑形模壓骨架（通常由酚醛或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)計算

14、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； 2～4mm——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)小于框架實際窗口（圖3面積c·h），或鐵芯實際窗口（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)繞組的繞制請況。變壓器鐵心中柱外面套上由青殼紙或彈性紙做成的框架，包上二層0.1m

15、m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δ。對于較細(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；對于較粗的導(dǎo)線如0.2mm以上的導(dǎo)線，則采用厚度為0.05～0.08mm的聚酯薄膜。對再粗的導(dǎo)線可用厚度為0.10mm的聚酯薄膜。當(dāng)整個一次側(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，可用厚度為0.10mm的聚酯薄膜2～3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） B1＝m1（d′＋δ）＋（mm） 式中d′——絕緣導(dǎo)線的外徑（mm）; δ——繞組層間絕緣的厚

16、度（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＋……）×（1.1～1.2）（mm） 式中B0——繞組框架的厚度（mm）； 1.1～1.2——尺寸裕量。 如果計算得到的繞組厚度B小于鐵芯窗口寬度C的話，這個設(shè)計是可行的。在設(shè)計時，經(jīng)常遇到B＞C的情況。這時有兩種辦法，一是加大鐵芯疊厚，使繞組匝數(shù)減小。一般疊厚b＝（1～2）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，按原法計算和核算直到合適為止。 設(shè)計實例 試設(shè)計一單相電源變壓器，規(guī)格

17、要求如（圖5）所示： （圖5 變壓器電路圖） 解（1）計算PS：圖中W2繞組供全波整流用，且用π型濾波器，因此實際輸出功率應(yīng)為繞組視在功率的0.7～0.8，通常取kB＝0.77,即： PS2＝kB（2U2I2）＝0.77×（2×280×0.2）＝86.24（W） PS3＝U3I3＝36×0.1＝3.6（W） PS＝PS2＋PS3≈90（W） （2）求PS1和I1：取效率η＝0.9， （3）鐵芯截面積： 式中K0按（表1）中取為1.4。 選用a＝30mm的硅鋼片（表2），則可算得鐵芯疊片厚： 校驗這個比值在1～2之間，所以是合適的。 （4）每個繞組應(yīng)繞

18、的匝數(shù)： 式中 取Bm＝0.96 T＝9600Gs W1＝U1·W0＝220×3.5＝770（匝） W2＝1.05U2·W0＝1.05×280×3.5≈1030（匝） W3＝1.05U3·W0＝1.05×36×3.5＝132（匝） 式中 1.05是考慮增加5%匝數(shù)補償負(fù)載壓降。 （5）導(dǎo)線直徑計算：選取電流密度＝3.0A／mm 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： 選得相近截面積時導(dǎo)線的線徑，查得Q型漆包線帶漆膜后線徑。

19、 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，外包對地（鐵芯）絕緣：用3層0.1mm的聚酯薄膜，其厚度為： 3×0.1＝0.3mm B0＝1＋3×0.1＝1.3mm 繞組間絕緣：與對地（鐵芯）絕緣相同，γ=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

20、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：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，通過生動的講述，使學(xué)生頭腦中形成一幅畫面，得到感染，并激發(fā)了作畫的愿望。每個小朋友的想法各異，通過互相描述，可進(jìn)一步豐富想象，然后提供片段的描繪（指導(dǎo)），給學(xué)生以一定的表象，再以補畫的形式要求學(xué)生創(chuàng)造一幅情境畫（可采用故事畫，也可采用連環(huán)畫的形式空缺一張，要求補上），我在啟發(fā)學(xué)生作想象畫的時候，啟發(fā)學(xué)生做到：（1）范圍往廣處想；（2）題材往新處想；（3）構(gòu)思往妙處想：（4）構(gòu)圖往巧處想。兒童畫就本意來說，是為了用自己的畫表現(xiàn)自己的意愿。因此，兒童畫，也可稱為“兒童意愿畫”，這種意愿畫有很大的創(chuàng)造性，充分展示了兒童擴散性思維的發(fā)展程度。 專業(yè)知識整理分享