怎样自制自耦变压器?
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发布时间：2022-05-11 03:13
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时间：2024-02-08 12:03
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，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）
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）
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，
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）
型号 a c L H h E F 每1000片质量（kg）
GE10 10 6.5 36 24.5 18 6.5 6.5 2.338
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 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
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）。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。
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，否则绕组有放不下的可能。
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:
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 、B1、 B1……，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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