小型变压器课程设计

辽宁工程技术大学

《电机学》课程设计

设计题目：小型单相变压器设计

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日期： 2013-6-28

电气工程系课程设计标准评分模板

摘要

电，现今社会已经近乎于主导地位的洁净能源，还在继续提高着自己的位置。围绕着它所展开的学术研究也一天天的多了起来，针对着世界能源紧缺这个不可回避的问题，人们把希望寄托到了电的身上。它的产生方式很多，这就为它能多方式的产生打下了基础，如水能、风能等不好利用的能源，都能被合理的转化成电能，可见电的发展前景是很广阔的。发电、变电、用电，很多课题都已经大规模的展开，变压器也是其中一门很重要的学科。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

目录

一﹑变压器的工作原理 (6)

二﹑变压器的组成 (6)

（三）﹑其他部分 (8)

三﹑变压器主要参数的计算 (9)

（一）、容量的确定 (9)

（二）、铁心尺寸的选定 (10)

（三）、绕组的计算 (12)

（四）、绕组排列 (13)

（五）、安全性和稳定性 (14)

四、例题 (15)

五、结论 (17)

参考文献 (18)

一﹑变压器的工作原理

当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。

如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。

二﹑变压器的组成

（一）﹑铁心

1﹑铁心的作用和形式铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成，所以它有两个作用。

在原理上，铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，是能量转换的媒介，磁导体是铁心的主体。在结构上，铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的线圈，支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件，所以它又是变压器的骨架。

铁心的重量在变压器各部件中占有绝对的优势，在干式变压器中占总重量的60％左右，在油浸式变压器中由于有变压器油和油箱，重量的比例才下降约占40％。

变压器的铁心（即磁导体）是框形闭合结构。其中，套线圈的部分称心柱，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。

铁心分为两大类，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。

铁心分为两大类，壳式铁心和心式铁心。铁扼包围了线圈的称为壳式铁心，否则称心式铁心，由带状硅钢片卷绕而成的称卷铁心。

壳式铁心一般是水平放置的，心柱截面为矩形，每相有两个旁扼，壳式铁心的优点是铁心片规格少，心柱截面大而长度短，夹紧和固定方便，漏磁通有闭合回路，附加损耗小，易于油对流散热。缺点是线圈为矩形，工艺特殊，绝缘结构复杂，短路能力差，尤其是硅钢片用量多。

心式铁心的优缺点正好与壳式相反，壳式和心式两种结构各有特色，很难断定其劣式。但由其绝缘所决定的制造工艺则大有区别，一旦选定了某一种结构，就很难转而生产另一种结构。正由于这个原因，国内都采用心式铁心，只有在小容量的单相变压器及特殊用途的变压器中采用壳式铁心。

心式铁心一般有单相二柱式，单相单柱旁扼式叠铁心。

单相二柱旁扼式叠铁心（四柱铁心）（C）,三相三柱（B），三相五柱式（C）

派生出的还有，辐射式，Y型，卷铁心等。

2﹑铁心用硅钢片

铁心用材质是电工硅钢片是在炼刚时加入（3～5）％左右的硅，从而提高了钢片的导磁率和电阻率，减少了钢片中的磁滞损耗和涡流损耗，这种材料由于软磁特性好而用于电工产品中，所以称为硅钢片。

硅钢片表面具有双面耐热绝缘层，多采用磷酸盐涂层，每层厚度不超过3-4um，即使经退火处理，绝缘膜仍不致破坏，在压力为5kg/cm^2的情况下，双面绝缘层表面电阻不小于7052cm^2对变压器铁心做片间绝缘不需再另涂绝缘层。此绝缘膜为透明的灰色。

硅钢片的厚度一般为0.28-0.5mm或更薄一些（0.23，0.27）我国冷扎硅钢片的厚度一般为0.35，0.3和0.27mm三种，0.3mm用的比较普遍，做薄的目的是为了限制硅钢片的涡流损耗。此外，硅钢片的涡流也产生磁场，这种磁场要减弱主磁场，硅钢片边缘的涡流磁场较中间弱，因此造成磁通绝大部分沿表面通过，片中间部分实际上不起导磁的作用，因此硅钢片越薄电磁性能越好，但太薄时，在相同铁心柱直径情况下，铁心叠片系数减小，有效截面积相应降低，空载损耗增大，此外铁心制造时片数增多，工时增加，经济效果也差，根据生产实践经验，目前认为冷扎硅钢片厚度在0.28-0.35 mm范围内较为合适。

电工钢片有热扎和冷扎两种，热扎的磁性能差，磁通密度只能达到1.5T-1.6T,而单位损耗P15/50却大于208W/KG已不采用，冷扎电工钢片磁饱和点较高，磁密在1.9-2.5时才开始饱和。

磁性能好，饱和Bt高，单位损耗和单位励磁容量小。现变压器均采用此材料（如果横着轧制方向损耗将大三倍左右）片号中符号DW-冷扎无取向硅钢片；DQ－冷扎取向硅钢片；高磁密取向硅钢片；符号后数字－单位损耗值的100倍（DW为P15/50的100倍，DQ

为P17/50的100倍）；横线后数字厚度mm的100倍，如DQ120G-30 30Q140。

现还有经激当处理的高导磁硅钢片，型号为ZDKH，通过激光束扫描照射，此畴变细，进一步降低了铁心的空载损耗，一般可降PO(7-13)%;非晶合金材料（金属玻璃，其厚度更薄，损耗更低（约定冷扎晶粒取向的20-25％）

3﹑铁心常见故障1>铁心噪音大2>空载损耗，空载电流大3>多点接地和局部过热（二）﹑线圈

1.变压器线圈的作用

线圈是变压器输入和输出电能的电气回路，是变压器的基本部件，它是由铜铝的圆扁导线绕制，再配置各种绝缘件组成的。

因变压器容量和电压不同，线圈所具有的结构特点亦各不相同，这些特点是匝数，导线截面，并联导线换位，绕向，线圈连接方式和形式等。

线圈必须具有足够的电气强度，耐热强度和机械强度，以保证变压器可靠运行。

因我国生产的电力变压器绝大多数都是心式变压器，线圈一般采用圆柱形的同心式结构

2．线圈绕组的型式

（三）﹑其他部分

如继电器、高低压套管、分接开关等等。

三﹑变压器主要参数的计算

工频小容量变压器（1000V·A 以下）单相变压器在控制系统中应用较多。一般的一次小容量单相变压器一次侧有一种电压，而二次侧有几种电压 。计算内容有四部分：容量的确定；铁心尺寸的选定；绕组（线圈）的计算；绕组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定。

（一）、容量的确定

1、二次侧总容量

小容量单相变压器二次侧为多绕组时，若不计各绕组等效阻抗及负载阻抗的幅角之差别。可以认为输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率之代数和，即 I U I U I U S n

n +???++=33222

（1.3—1）

式中 U 2，U 3，···,U n ————二次侧各绕组电压的有效值（V ）;

I 2,I

3,···,I n -------------二次侧各绕组的负载电流有效值（A ）; 设计计算：二次侧容量为23.5W 。

2、一次侧绕组的容量

对于小容量变压器，不能认为绕组的容量等于二次侧绕组的总容量，因为考虑到变压器中有损耗，所以一次侧绕组的容量应为：

ηS

S 2

1=

（单位为V·A） (1.3---2)

式中 η----变压器的效率，约为0.8到0.9，

设计计算：一次侧绕组容量为29.4W ，其中效率取80%。 参看表A-1所给的数据是生产实践的统计数据。

3、变压器的额定容量

变压器的额定容量取一、二次绕组容量的平均值，即

)(21

21S S S +=

（单位为V·A） (1.3----3)

设计计算：额定容量为26.44V·A

4、一次电流的确定

I=(1.1——1.2)U S

1 (1.3----4)

式中1.1---1.2----------考虑励磁电流的经验系数，对容量很小的变压器应取大的系数。设计计算得：

(

1

=I

1.1---1.2）U S

1=0.14

（二）、铁心尺寸的选定

小容量变压器铁心形式多采用壳式，中间心柱上套放绕组，铁心的几何尺寸如图A-2所示。

图A-2 小型变压器硅钢片尺寸

小容量心柱截面积A 大小与其视在功率有关，一般用下列经验公式计算（单位为

m

c 2

）

S

A K 0= (1.3----5)

式中 k 0——经验系数，可参考表A-2选用。

计算心柱截面积后，就可确定心柱的宽度和厚度，根据图A-2可知

k b a ab A 0

'== （1.3——6）

式中 a ——心柱的宽度（cm ）;

b ——心柱净叠厚（cm ）; b '——心柱的实际厚度（cm ）;

c

k ——叠片系数，是考虑到铁心叠片间的绝缘所占空间引起铁心面积的减少所引起的。

对于0.5mm 厚、两面涂漆的热轧硅钢片，c

k =0.93; 对于0.35mm 厚、两面涂漆的冷轧硅钢

片，

c

k =0.91；对于0.35mm 厚、两面涂漆的冷轧硅钢片，

c

k =0.92；对于0.35mm 厚、不涂

漆的冷轧硅钢片，c

k =0.95。

按A 的值，确定a 和b 的大小，答案是很多的，一般取a b

=1.2----2,并尽可能选用的硅钢片尺寸。表A-2列出了通用的小型变压器硅钢片尺寸。 表A-2 小型变压器通用的硅钢片尺寸

计算铁心截面

S K A 0==10.28 m ㎡ 式中，

K 按表A-1取2.

a=2.1A

=29.3cm 按表A-1选用a=32mm 的硅钢片，则 b '

==a

K A c 40.3mm

取b '=48mm ，硅钢片尺寸，a b

=1.31。由表A-2查得

C=14mm h=42mm A=84mm H=70mm

（三）、绕组的计算

绕组的计算内容为确定各绕组匝数与导线直径及选择导线。 计算每伏匝数

从变压器的电动势公式E=4.44fN φ=4.44fN

m

B A;若频率f=50Hz,可得出每伏的匝数

N 0=E N

=A

f B m 44.4108

=

A

B

m

10

5

5.4? （A-7）

式中 B m ---心柱的磁通密度最大值，单位是特斯拉。对于普通的热轧钢片可参考表A-1

选用。

每伏匝数 N 0=E N

=A

f B m 44.4108

=5 根据每伏匝数计算各绕组匝数

一次绕组 N 1=U N 10=

二次绕组 =

N 2（1.05——1.10）U N 20 =

N 3（1.05——1.10）U N 30 ﹒ ﹒ ﹒

设计计算： 各绕组匝数

N 1=U N 10=1100

=

N 2 1.05U N 20=56 =

N 3 1.05U N 30=405

对于小容量变压器，应考虑其内部阻抗压降，为使在额定负载时二次侧有额定电压，适当地增加二次侧绕组的匝数，约增加5%---10%的匝数。 计算绕组的导线直径d 及选择导线 导线截面积 j I

A =

0（单位为m ㎡） (A-9)

导线直径

j I j I d 13.14

==

π

（单位为m ㎡） (A-10)

按各绕组的负载电流，选择导线截面，如选得小，则电流密度大，可节省材料，但铜耗增加，温度增高。小容量变压器是自然冷却的干式变压器，容许电流密度较低，根据实践经验，一般选用j=2---3A/m ㎡，短时工作变压器取j=4---5A/m ㎡.按计算所得导线截面积和直径，查表A-3。选取相近截面的导线直径d ，再由表A-4查得带绝缘的线径d '. 表

表A-4 圆截面漆包线漆膜厚度 不带绝缘的线径分别为0.25 mm 、0.21 mm 、0.31 mm 。 带绝缘的线径分别为0.30 mm 、0.25 mm 、0.36 mm 。

（四）、绕组排列

绕组的匝数和导线直径确定之后，可作绕组排列。绕组每层匝数为

()[]

d h N c '-=

4~29.0 (A-11)

式中 d '----绝缘导线外径（㎜）； h '----铁心窗高（㎜）；

0.9---考虑绕组框架两端厚度的系数； 4~2---考虑裕度的系数。 各绕组所需层数为

N

c

N

m =

(A-12)

各绕组厚度为

()

δi i d m t i

i

+'=+γ (A-13)

式中

δ

i

----层间绝缘厚度（㎜），导线较细（0.2㎜以下），用一层厚度为04.0~02.0㎜

白玻璃纸，导线较粗（0.2㎜以上），用一层厚度为07.0~05.0㎜的电缆纸（或牛皮纸），更粗的导线，可用厚度为0.12㎜的青壳纸；

γ----绕组的绝缘厚度（㎜），当电压不超过500V 时，可用层黄蜡布等。

绕组间的绝缘度为

()()

2.1~1.1210?+????+++=t t t t n t (A-14)

式中 t 0-----绕组框架的厚度（㎜）； 2.1~1.1------考虑的考虑裕度的系数。

()δ000

+'=d m t +γ

()δ111

+'=

d m t i +γ

()δ222

+'=

d m t +γ

()

δ33

3

+'=

d m t

+γ

绕组的总厚度

()()

2.1~1.1210?+????+++=t t t t n t

计算所得的绕组总厚度t 必须略小于铁心窗口宽度，若，可加大铁心叠装厚度，减少绕组匝数或重选钢片尺寸，按上述步骤重复计算和核算，至合适时为止。 设计计算：

各绕组没层匝数分别为138、166、115。 各绕组所需层数分别为8、1、4。 用两层电缆纸夹一张黄蜡布的方法，各绕组外包厚度分别为0.74 mm 、3.04 mm 、0.51 mm 、1.88。绕组总厚度为6.17〈C=16 mm 。

所以，设计数据合理，方案可行。

（五）、安全性和稳定性

既然变压器是一种长时间运转的电气设备，那么就不得不去考虑它的安全性和稳定性，以争取再设计的时候就能很好的改进和克服这些问题，使变压器能在长时间运转的情况下，依然能保证很好的安全性和稳定性。

1、套管引线的安装问题

近些年来，经常发现中小型变压器在交接和大修之后，做交流耐压试验时产生内部放电现象，跟容易造成事故。经研究发现是套管引线方式不对，造成引线对变压器外壳放电。厂

家设计引线的时候都是宁长不短，引线多余处在套管下部绝缘筒外弯折，引线与外壳之间的距离减小，击穿电压降低造成的。

对于干式单相变压器来说，安装的时候应该从变压器的观察孔观察引线，如果出现弯曲部在管外，应该将其尽量往上推，并在变压器外将引线尽量往上提，直到引线在绝缘筒下不再打弯，再从套管上面把引线固定，尽量把引线多余部分放在管内。如果由于引线上提而使绝缘筒上串，这时尽量把绝缘筒下拽。

二、变压器绝缘配合与可靠性关系

（1）、绝缘水平是变压器绝缘可靠性的间接表达：变压器规定绝缘水平和绝缘耐受电压试验方法的目的是要保证产品在工作电压的长期作用下和暂态过电压作用下，有足够的绝缘耐受能力，可靠地运行。

（2）、绝缘水平和绝缘故障率：绝缘故障率是直接地、定量地描述变压器绝缘可靠性的技术指标，GB311.1-83第2.6.1条件对计算绝缘故障率的方法完全引用了IEC标准，现摘录如下：“当对某种过电压严格计算绝缘故障率时，需要给出此过电压及设备的绝缘性两者各自的分布率。”

总体来说绝缘性能跟绝缘材料性能、温度高低和潮湿程度有很大关系，只有设计合适的绝缘能力，才能更好的绝缘，保证安全，而且经济实惠。

（三）、安全保护装置

（1）、断路器：断路器同时承担着控制和保护双重任务。

（2）、隔离开关与接地开关

隔离开关的具体用途如下：检修与分段隔离。

接地开关主要用来保护检修工作的安全。

接地开关的分类：按安装场所的不同，分为户内与户外；按操作方式不同，分为用钩棒和用操动机构；按使用特性不同，分为一般接地开关与快速接地开关。

（3）、负荷开关和熔断器

负荷开关是指关合、开断及承载运行线路正常电流（包括规定的过载电流）、并能关合和承载规定的异常电流（如短路电流）的开关设备。

负荷开关的品种很多，通常接灭弧介质和灭弧方式分类。

熔断器是在电路电流过大的时候，自动切断电路作用的保护装置。

以上就是设计一个单相小型变压器所要考虑进去的必要的问题，这对变压器能很好的运行是至关重要的。其余还应该考虑变压器的外型、安装位置等其他，使其性能能很好的发挥。

四、例题

工频三相变压器，额定容量320kVA，额定电压6300/400V，Yd形连接，试验数据如下表。

（2）一次侧施加额定电压，次级侧接负载，负载电流为0.8倍额定电

流，功率因数0.8滞后，计算电压变化率；

解：（1）变压器的近似等效电路如下图所示：

.

.

2*

.

短路阻抗 284/ 5.5963()29.3

k k k U z I =

==Ω 短路电阻 225700/3 2.2132()29.3

k k

k p r I =

==Ω 短路电抗 5.1401()k

x ==Ω 激磁阻抗 0008.3374()

U z I =

==Ω 激磁电阻 0020 1.8898()

p r I =

==Ω 激磁电抗 8.1204()m x ==Ω 高压侧的基值选择16300()b U V =，则高压侧阻抗基值为

22

116300124.0313320000

b b N U z S ===

低压侧的基值选择2400()b U V =，则低压侧阻抗基值为

222240033 1.5320000

b

b N U z S ===

相应的标幺值为： 短路阻抗标幺值 *1 5.5963

0.0451124.0313

k k b z z z =

== 短路电阻标幺值 *1 2.21320.0178124.0313

k k b r r z =

==

短路电抗标幺值

*0.0414k x ==

激磁阻抗标幺值 0*28.3374

16.67480.5m b z z z =

== 激磁电阻标幺值 0*2 1.8898 3.77960.5

m b r r z =

== 激磁电抗标幺值

*16.2408m x ==

（2）01*10U ?

=∠

cos 0.8ψ=，则0

36.87ψ=，02*0.836.87I ?

=∠-， 02*2*1***()0.8682 3.89k k U U I r jx ?

?

?

=-+=∠

电压变化率**(cos sin )100% 3.12k k U r x βψψ=+?=V

五、结论

设计个单相小容量的变压器，首先要想到的就是变压器的基本结构，只有将参数设置

的很好，才能让变压器更好的工作。当参数设定不正确的时候，变压器就会发生异常，甚至不工作或出现危险。按照上问我所写出的计算过程计算变压器的各个参数是很科学的，能很正确又快捷的计算出它们的理论值，对变压器的大概形象有个初步的定性。

按照变压器的结构，有些部分对于小容量的变压器来说没有多大的意义，反而加大了变压器的体积，所以我们在可以省略的情况先，将一些不必要的东西省略，这就是化繁为简，既对变压器本身有好处，又能减低成本。

当然，我们也不能不考虑变压器的安全性与稳定性。变压器是为我们服务的电气，如果反到伤害到我们的健康与生命，那都是我们不愿意见到的。其实贵在防范，如果我们正确的操作，并加大安全防范措施，那么我们就能安心的让它为我们服务了。只要我们注意，一切都是可以避免的。

经过这次课程设计，给我我最大的感受就是科学的严密性，无论是参数的计算，还是不必要的部件的省略，甚至是安全设施的配备，都让我们感觉到科学是如此的严密，只要我们能正确合理的运用它们，它们就是我们最好的朋友。

其实也不得不承认我们学习知识的局限性。平时我们学习的东西都只是书本上的死知识，我们只懂得原理不，却不懂得应用，到了我们做设计的时候，才发现我们真的是不会用我们学到的东西，知识到了我们的大脑里，我们却不知道怎么才能把它叫出来。看似很简单的东西，到了真正自己做的时候才知道，其实也不是那么简单。

事在人为，其实只要我们平时多看点课外的文献、书籍，我们就能多懂得一些关于我们学到的东西的真正用处。当老师给我们讲完了我们不明白的问题的时候，我们就想拨开了云雾看见了蓝天一样，难题也变的简单了。

知识是为了用而存在的，不是为了存而存在的。只有用，我们才能真正知道它的价值，

也才能知道我们到底行不行。

参考文献

汤蕴璆编著.电机学.北京：机械工业出版社，2012.6。

赵家礼、张庆达等编著.变压器故障诊断与修理.北京：机械工业出版社，1998.9。

沈阳变压器研究所主办.〈〈变压器〉〉月刊.第2、5期.

冯琬芝主编.电机与电力拖动.北京：轻工业出版社，1991。

〈〈电气工程师手册〉〉第二版编辑委员会编.〈〈电气工程师手册〉〉.第二版.北京：轻工业出版社，2000。

变压器.维基百科： .2013.4.19.

变压器原理.百度百科： .2013.6.4

电力变压器试验报告

电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—630/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司130274 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 1、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 2、直流电阻：

绕阻S位置 实测值（mΩ）最大不平衡 率% AB BC AC 高压1 1049 1050 1050 0.1 2 993.8 994.2 993.9 3 937.7 938.6 938.1 低压a～o b～o c～o 2.8 1.271 1.281 1.307 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告

装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—650/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司131105 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 4、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 5、直流电阻： 实测值（mΩ）最大不平衡绕阻S位置 率% AB BC AC 高压 1 1050 1048 1050 0.1

110kV变电站电气一次部分课程设计

课程设计任务书 设计题目： 110kV变电站电气 一次部分设计 前言 变电站(Substation）改变电压的场所。是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经

变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。 随着我国电力工业化的持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对110KV变电站一次系统的设计，其中针对主接线形式选择，母线截面的选择，电缆线路的选择，主变压器型号和台数的确定，保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。其中，电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算，保护装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和原因，是为了保证供电的可靠性。 目录 第1章原始资料及其分析 (4) 1原始资料 (4) 2原始资料分析 (6) 第2章负荷分析 (6) 第3章变压器的选择 (8) 第4章电气主接线 (11) 第5章短路电流的计算 (14) 1短路电流计算的目的和条件 (14) 2短路电流的计算步骤和计算结果 (15) 第6章配电装置及电气设备的配置与选择 (18) 1 导体和电气设备选择的一般条件 (18) 2 设备的选择 (19) 结束语 (25)

中小型变压器设计

中小型变压器设计 一，小型单相变压器的设计 变压器容量大小与其铁心大小有一定的比例关系，计算公式有三，先说小的，后边再说其它两种。早年采用热轧硅钢片时使用的铁心计算公式，与现在相比同容量它计算的铁心面积就偏大。早年的变压器烧毁翻修就得用这个公式，它计算的容量在1KVA左右的日子型和口子型铁心。 铁心截面St=K√P,K为系数，P=0~10VA时K=2。10~50，2~1.75，50~500，1.5~1.4, 500~1000, 1.4~1.2,1000VA 以上为1。 例如：100VA计算，St=1.5√100=15cm2。 1.旧设备上一台能耗制动变压器烧毁返修实例： 把铁心拔掉，用手摇绕线机把一二次侧的匝数记一下，再用卡尺或千分尺记下两导线带绝缘和不带绝缘的直径大小，用平均匝长乘匝数或直接称得重量，到商店买不到合适导线，可根据铁窗余量大小用大一号或小一号导线代用，所以在买导线之前开始计算每层能绕几匝，多少层能绕完。层与层垫什么绝缘，垫多厚，一二次之间绝缘垫几层，与铁心柱之间采用什么绝缘骨架等，它们总厚度是多少，可得知窗口面积的余量。他们能绕下你当然也能绕下，但限于你手头材料有限，绝缘材料厚度及导线截面大小就得灵活掌控。 绕完后用铁心片试插一下，看有不合适可修正，觉得无问题可在烘箱内干燥，浸漆再烘干，线包插上铁心应通电试验一下，是否经得起考验，并把铁心夹紧后铁心四周刷漆烘干，使铁心粘紧通电不发声，到此变压器返修完毕，可以放心安放到设备上运行。 2.新设计一台能耗制动变压器： （1）.已知条件：采用磁密为10000高斯的热轧硅钢片，制动对象为7KW交流异步电动机，直流电流Id=4Io（7KW 电机空载电流为6A）=4×6=24A，直流电压Ud=Id×Rd（电机线圈直流电阻1Ω）=24×1=24V。（2）.按电感负载单相桥式整流有关系数计算：交流电压U=24÷0.9=27V,交流功率P=27V×24A=648VA（也可以交流功率P=24V×24A ×1.11=640VA。经常启动制动但不是连续工作，暂载率可取50%，不太经常取30%，取一半功率P=640VA÷2=320VA,采用前面的铁心计算公式，St=1.4√320=1.4×17.9=25cm2,每匝电压=25mm2×10÷450=0.557V/匝（10为10000高斯，450为50HZ时的系数）。热轧硅钢片磁密可取14000左右，冷轧硅钢片取16000~17500高斯，磁密变动后每匝电压=25×15÷450=0.833V/匝，当f=60HZ时，每匝电压Et=25mm2×15÷375=1.0V/匝，当f=50KHZ时，Et=25mm 2×15×50k×10ˉ3/22500也可Et=25mm2×15×1000÷450=834V/匝（故频率越高铁心越小）。380V÷0.57=682匝，27V÷0.57=49匝，320VA÷27V=11.85A，320VA÷380V=0.842A。 （3）.电流密度及导线选取： 在空气中自冷的漆包铜导线电密取2~2.5A/mm2。 在油中自冷的纸包铜导线电密取3.5~4.5A/mm2。 在空气中自冷的双玻璃丝包线电密取3.5~4.5A/mm2 高压导线截面选取=0.842A÷2.5A/mm2=0.337mm2，QQ铜漆包导线Φ0.67/Φ0.75（实有面积0.3526mm2）。 低压导线截面选取=11.85A÷2.5A/mm2=4.74mm2,QQ铜漆包导线Φ2.44/Φ2.74（实有面积4.676mm2）。（4）.导线及绝缘在窗口内的排布： 第一步：铁心选宽150mm高125mm中柱宽50mm窗口高75mm宽25mm，铁心有效面积25cm2,实际面积=25÷0.95=26.3mm2铁心厚度=26.3÷5cm=53mm。 第二步：预计绕组骨架，用2mm玻璃布板，这样窗口面积由75×25变成71×23，高压导线排列=71÷Φ0.75×1.05（余量系数）=90根，682匝÷90=7.6≈8层。低压导线排列=71÷Φ2.74×1.05=24匝，49匝÷24匝=2.04≈3层（当然遇到这种情况还可以调整铁心尺寸）。 第三步：计算高低压绕组幅向宽度，高压幅向=8层×Φ0.75×1.05=6.5mm，低压幅向=3层×Φ2.74×1.05=9mm，层间绝缘用0.12mm厚电缆纸，绝缘厚度=（11×2层+5层）×0.12=3.5mm，总幅向=6.5+3.5+9=19mm。 以上设计不是最佳方案，如是一台还可以，是批量生产得反复调整直到最佳，也就是用料最省，成本最小，线包绕好后的工序同返修变压器一样。 （5）绕制时的其它注意事项：在绕制较小变压器时，原线直接引出容易折断，这时引出头用粗导线引出。需要电磁干扰屏蔽的变压器在高低压绕组之间放上一层铜或铝箔，由于它引出接地，它与高压绕组之间的绝缘厚度等于高低压之间绝缘厚度，它与低压之间绝缘厚度相应薄一些。金属箔首尾不留间隙但必须用绝缘隔开，不得形成短路回路。 二，焊机类变压器设计 1，点焊、对焊等低压只有一匝的变压器设计 它与磷铜焊机一样具有输出电流大阻抗低的特性，所不同的磷铜焊机低压为3~5匝，它们铁心外形尺寸是高≥宽的日字形，如果宽≥高为高阻抗特性，输出电流小不好用或用不成。 点焊机、对焊机为了焊接不同厚度的铁皮和对焊不同粗细的钢筋，它的低压电压要在较大的范围内变化，因低压只有一匝，只能在高压匝数上变化。高压绕组分成几个单元，通过不同的串并连来改变低压电压，无论那种串并连，高压每个单元绕组全都得利用。 点焊、对焊机还有一个特点就是不连续工作，存在一个暂载率问题，所以在铁心截面计算及导线截面计算上都得乘上一个暂载率系数。下面设计一台25KVA的点焊对焊机，暂载率取40%，冷轧硅钢片磁密取17500高斯。

某电力变压器继电保护设计(继电保护)

1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。

变压器课程设计-兰州交通大学

. . 电气2013级“卓班” 企业课程（电机学）实习与实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2015年7月25日

1 实习报告 1.1实习项目 1.1.1 实习项目 1 时间：2015-7-22，上午8：00至12: 00 地点：中国北车集团兰州机车厂 指导教师：张红生 实习内容：了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法 今天，我们来到了中国北车兰州机车厂了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法。兰州机车厂隶属中国北方机车车辆工业集团公司，是西北地区机车检修的重要基地，目前检修的主要品种有东风系列内燃机车和韶山型电力机车。 北车兰州机车有限公司是中国北车股份有限公司的全资子公司，始建于1954年，是我国西北地区唯一的内燃机车、电力机车检修基地，铁路工程机械制造基地和规模最大、品种最全的工矿机车制造基地，属国家高新技术企业。今天，在老师的带领下，我们来到了兰州机车厂进行了认识实习。 在进入厂区前，工作人员给我们详细地介绍了相关的注意事项，我们了解到厂区 内部的设备大多都是 带电设备，不能直接 触摸，以免发生危险， 同时也给我们介绍到 中国北车兰州机车厂 是中国北车集团下属 的分公司，主要承担 机车的保养和修理任 务。当机车运行到120 万公里时就必须要进 厂检修。检修也是一 步一步完成的，他们 厂里的各个车间分别 承担着不同的检修任图1 内燃机车主发电机转子务。

进入车间，我们在一个老师的带领下，从外向里开始参观。首先我们参观了电机车间，观看了电机部件的生产，电机的拆卸及组装。进入车间后，我们看到了 正在检修的内燃机车主 发电机的定转子（如图1 和图2所示），在发电机 转子的转子上，绕着一系 列的励磁绕组，励磁绕组 是可以产生磁场的线圈 绕组，有串励和并励之分 的，发电机内用励磁 图 2 内燃机车主 发电机定子 绕组，可以替代永磁体， 可以产生永磁体无法产生的强大的磁通密度，且可以方便调节，从而可以实现大功率发电。在发电机的定子绕组上，绕的是发电机的电枢绕组，电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。 接下来，工作人员又带我们了解了机车上的电压互感器，电压互感器的实质就是一个带铁芯的变压器，它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。 最后，我们又参观了电器车间，进去后就可以看到组成机车电气系统的分立元件的生产和检修，车间分为了两部分，一部分用于机车电气系统中一些较大部件的检修，生产和加工；另一部分是一些机车电气小部件及控制开关的检修生产。通过今天的参观实习，我对电机的检修与生产的工艺流程有了进一步的认识，不仅见到了原来在课本上学过但却没有实际见过的东西，也学到了原来在课本上学不到的知识，让我深刻的认识到将理论转换为实践的重要意义，在以后的生活和工作中，我要不断的充实和丰富自己，不放弃任何能够锻炼自己的机会，让自己能够学习到更多的知识。 1.1.2实习项目2 时间：2015-7-22，下午2：30至4: 30 地点：甘肃宏宇变压器有限公司

课程设计-电力变压器台数和容量的最佳方案设计

编号：1151401127 课程设计 （2011级本科） 题目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计 系（部）院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名：谭小峰 指导教师：刘永科职称：副教授 完成日期：2014 年7 月 1 日 二○一四年七月

目录 1 前言 1.1 设计任务书 (1) 1.2基础资料 (3) 2 主接线方案的选择 (4) 3变压器的选择 (5) 3.1 变压器容量的选择 (5) 3.2 变压器台数的选择 (5) 4方案中变压器容量的经济比较 (5) 4.1 变压器经济比较 (5) 4.2 综合费用比较 (7) 4.3 动态比较 (7) 附电气主接线图 (9) 全文总结 (10)

前言 变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度，取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力，取决于与之相联结的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断降低;又国家节能减排政策，鼓励企业开展经济运行工作;建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制度，作者认为一般都应考虑如下因素： (1)变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。 (2)对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足N-1的要求。

电力变压器课程设计

1 前言 随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加。为了解决热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区远离用电比较集中的城市和工矿区这个矛盾，需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。 电力系统是有各种电力系统元件组成的，它们包括发电、输变电、负荷等机械、电气主设备以及控制、保护等二次辅助设备。WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统是一个完整的电力系统典型模型，它为我们提供了一个自动化程度很高的多功能实验平台，是为了适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。 本设计所要完成的工作是利用VC语言开发WDT电力系统综合自动化实验台监控软件，主要是完成准同期控制器监控软件的编写，它要求能显示发电机及无穷大系统的相关参数，如电压、频率和相位角，并能发送准同期合闸命令。

2 电力系统实验台 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化实验教学系统主要由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分组成（如图2.1所示）。 图 2.1 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统 2.1 发电机组 该系统的发电机组主要由原动机和发电机两部分构成，另外，它还包括了测速装置和功率角指示器（用于测量发电机电势与系统电压之间的相角 ，即发电机转子相对位置角），测得的发电机的相关数据传输回实验操作台，与无穷大系统的相关参数进行比较，从而确定系统是否满足了发电机并网条件。 2.1.1 原动机 在实际的发电厂中，原动机一般用的是水轮机、气轮机、柴油机或者其他形式的动力机械，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转换为带动发电机轴旋转的机械能，从而带动发电机转子的旋转。 在WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台的发电机组中，原动机是由直流发电机（P N=2.2kW，U N=220V）模拟实现其功能的。直流电动机（模拟原动机）与发电机的结

最佳低频变压器设计方法

最佳低频变压器设计方法 热轧硅钢片选铁心型号和叠厚：比如E I型的，中部舌宽，叠厚每伏匝数：N0=4、510^5/BmQ0=4、510^5/(11000Q0) Bm：磁通密度极大值，10000～12000Gs一次匝数：N1=N0U1二次匝数：N2=N0U 21、0 61、06为补偿负载时的电压下降一次导线截面积： S1=I1/δ=P1/U1δ，δ：电流密度，可选2～3A/mm^2二次导线截面积：S2=I2/δ=P2/U2δ舌口32MM,厚34MM,E宽96MM,问功率,初级220,多少匝,线粗多少,次级51V 双组的,最大功率使用要多粗的线,告口是指＜EI型变压器铁芯截面积是指E片中间那一横（插入变压器骨架中间方口里的）的宽度即铁芯舌宽与插入变压器骨架方口里所有E片的总厚度即叠厚的乘积最简单的就是指变压器骨架中间方口的面积，变压器铁芯截面积是指线圈所套着的部分：舌宽叠厚＝截面积，单位：C㎡＞,第一种方法：计算方法：（1）变压器矽钢片截面：3、2CM*3、4CM*0、9=9、792CM^2(2)根据矽钢片截面计算变压器功率：P=S/K^2=(9、79/1、25)^2= 61、34瓦(取60瓦）（3）根据截面计算线圈每伏几匝： W=4、5*10^5/BmS=4、5*10^5/(10000*9、79)=4、6匝/伏（4）初级线圈匝数：220*4、6＝1012匝（5）初级线圈电流： 60W/220V=0、273A(6)初级线圈线径：d=0、715根号0、273＝0、

37(MM)（7）次级线圈匝数：2*（51*4、6*1、03）＝2*242（匝）（1、03是降压系素，双级51V=2*242匝）（8）次级线圈电流：60W/(2*51V)=0、59A(9)次级线径：d=0、715根号0、59＝0、55（MM)第二种方法：计算方法：E形铁芯以中间舌为计算舌宽的。计算公式：输出功率：P2＝UI考虑到变压器的损耗，初级功率：P1＝P2/η(其中η＝0、7～0、9，一般功率大的取大值)每伏匝数计算公式：N(每伏匝数)＝4、510(的5次方)/BS（B＝硅钢片导磁率，一般在8000～12000高斯，好的硅钢片选大值，反之取小值。S＝铁芯舌的面积，单位是平方CM）如硅钢片质量一般可选取10000高斯，那么可简化为：N＝45/S计算次级绕组圈数时，考虑变压器漏感和导线铜损，须增加5% 绕组余量。初级不用加余量。由电流求线径：I＝P/U (I＝A，P＝W，U＝V)以线径每平方 MM≈2、5～2、6A选取。第三种方法：计算方法首先要说明的是变压器的截面积是线圈所套住位置的截面积、如果你的铁心面积(线圈所套住位置)为32*34=1088mm2= 10、88cm2 我没有时间给你计算、你自己算、呵呵!给你个参考,希望对你有帮助:小型变压器的简易计算：1，求每伏匝数每伏匝数=55/铁心截面例如，你的铁心截面=3、5╳1、6=5、6平方厘米故，每伏匝数=55/5、6=9、8匝2，求线圈匝数初级线圈 n1=220╳9、8=2156匝次级线圈n2=8╳9、8╳1、05= 82、32 可取为82匝次级线圈匝数计算中的1、05是考虑有负荷时的压降3，求导线直径你未说明你要求输出多少伏的电流是

400A动铁心分磁式弧焊变压器课程设计要点

目录 绪论 ................................................................................................. 错误！未定义书签。第一章动铁心分磁式弧焊变压器简介 (4) 1.1 结构和原理 (4) 1.2 用途及特点 (5) 1.3 安全使用规则 (6) 1.4 故障与处理方法 (7) 1.5 注意事项 (7) 第二章动铁分磁式弧焊变压器设计 (9) 2.1 原始数据 (9) 2.2 初步参数计算 (9) 2.3 初步决定铁心主要尺寸 (10) 2.4 计算初、次级绕组尺寸 (12) 2.5 确定变压器尺寸 (14) 2.6 核算焊接电流 (15) 2.7 验算变压器经济指标 .................................................... 错误！未定义书签。结束语 ............................................................................................. 错误！未定义书签。参考文献 . (20)

绪论 1、弧焊电源在电弧焊中的作用 不同材料、不同结构的工件，需要采用不同的电弧焊工艺方法，而不同的电弧焊工艺方法则需用不同的电弧焊机。例如：操作方便、应用最为广泛的焊条电弧焊，需要由对电弧供电的电源装置、和焊钳组成的手弧焊机；锅炉、化工、造船等工业广为使用的埋弧焊，需要由电源装置和、控制箱和焊车等组成的埋弧焊机；适用于焊接化学性活泼金属的气体保护电弧焊，需要由电源装置、控制箱、焊车（自动焊）或送丝机构（半自动焊）、焊枪、气路和水路系统等组成的气体保护电弧焊；适用于焊接高熔点金属的等离子弧焊，则需要由电源装置、控制系统、焊枪或焊车（自动焊）、气路和水路系统等组成的等离子弧焊机。 由上述可知，各种电弧焊方法所需的供电装置即弧焊电源是电弧焊机的重要组成部分，是对焊接电弧供给电能的装置，它应满足电弧焊所要求的电气特性，这正是本课程将要系统讲述的内容。与弧焊电源配套的其它装置和设备部分，将在《焊接方法和设备》课程中讲述。 显然，弧焊电源电气性能的优劣，在很大程度上决定了电弧焊机焊接过程的稳定性。没有先进的弧焊电源，要实现先进的焊接工艺和焊接过程自动化也是难以办到的。因此，应该对弧焊电源的基本理论、结构特点和电气性能进行深入的研究，真正了解和正确使用弧焊电源，进而研制出新型的弧焊电源，使焊接质量 和生产效率得到进一步提高。[][]5数据来源参考文献 。 2、常见弧焊电源的特点和用途 1、交流弧焊电源 交流弧焊电源包括工频交流弧焊电源（弧焊变压器）、矩形波交流弧焊电源。下面分述其特及用途。 工频交流弧焊电源 即是弧焊变压器，它把电网的交流电变成适合于电弧焊的低电压交流电，它由变压器、电抗器等组成。弧焊变压器具有结构简单、易造易修、成本低、磁偏吹小、空载损耗小、噪声小等优点。但其输出电流波形为正弦波，因此，电弧稳定性较差，功率因数低，一般用于焊条电弧焊、埋弧焊和钨极惰性气体保护电弧焊等方法。 矩形波交流弧焊电源 它是利用半导体控制技术来获得矩形交流电流的。由于输出电流过零点时间短，电弧稳定性好，正负半波通电时间和电流比值可以自由调节，此特点适合于铝及铝合金钨极氩弧焊。 2、直流弧焊电源 直流弧焊发电机

变压器课程设计-兰州交通大学讲解

电气2013级“卓班” 企业课程（电机学）实习与实训报告 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2015年7月25日

1 实习报告 1.1实习项目 1.1.1 实习项目 1 时间：2015-7-22，上午8：00至12: 00 地点：中国北车集团兰州机车厂 指导教师：张红生 实习内容：了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法 今天，我们来到了中国北车兰州机车厂了解电机生产、制造的工艺流程及测试方法。兰州机车厂隶属中国北方机车车辆工业集团公司，是西北地区机车检修的重要基地，目前检修的主要品种有东风系列内燃机车和韶山型电力机车。 北车兰州机车有限公司是中国北车股份有限公司的全资子公司，始建于1954年，是我国西北地区唯一的内燃机车、电力机车检修基地，铁路工程机械制造基地和规模最大、品种最全的工矿机车制造基地，属国家高新技术企业。今天，在老师的带领下，我们来到了兰州机车厂进行了认识实习。 在进入厂区前，工作人员给我们详细地介绍了相关的注意事项，我们了解到厂区 内部的设备大多都是 带电设备，不能直接 触摸，以免发生危险， 同时也给我们介绍到 中国北车兰州机车厂 是中国北车集团下属 的分公司，主要承担 机车的保养和修理任 务。当机车运行到120 万公里时就必须要进 厂检修。检修也是一 步一步完成的，他们 厂里的各个车间分别 承担着不同的检修任图1 内燃机车主发电机转子务。

进入车间，我们在一个老师的带领下，从外向里开始参观。首先我们参观了电 机车间，观看了电机部件 的生产，电机的拆卸及组 装。进入车间后，我们看 到了正在检修的内燃机 车主发电机的定转子（如 图1和图2所示），在发 电机转子的转子上，绕着 一系列的励磁绕组，励磁 绕组是可以产生磁场的 线圈绕组，有串励和并励 之分的，发电机内用励磁图2 内燃机车主发电机定子绕组，可以替代永磁体，可以产生永磁体无法产生的强大的磁通密度，且可以方便调节，从而可以实现大功率发电。在发电机的定子绕组上，绕的是发电机的电枢绕组，电枢绕组由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。 接下来，工作人员又带我们了解了机车上的电压互感器，电压互感器的实质就是一个带铁芯的变压器，它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。 最后，我们又参观了电器车间，进去后就可以看到组成机车电气系统的分立元件的生产和检修，车间分为了两部分，一部分用于机车电气系统中一些较大部件的检修，生产和加工；另一部分是一些机车电气小部件及控制开关的检修生产。通过今天的参观实习，我对电机的检修与生产的工艺流程有了进一步的认识，不仅见到了原来在课本上学过但却没有实际见过的东西，也学到了原来在课本上学不到的知识，让我深刻的认识到将理论转换为实践的重要意义，在以后的生活和工作中，我要不断的充实和丰富自己，不放弃任何能够锻炼自己的机会，让自己能够学习到更多的知识。

课题为小型变压器的设计

课题为小型变压器的设计 应为小型变压器主要面向对象为大众人群，工业需求较少，且主要是降压作用，所以以下课题以单相变压器为对象。 小型变压器是指2kVA以下的电源变压器及音频变压器。而对于小型变压器设计原则与技巧，根据所查资料及询问老师傅，应有如下几点。 1：变压器截面积的确定铁芯截面积A是根据变压器总功率P确定的。设计时，若按负载基本恒定不变，铁芯截面积相应可取通常计算的理论值即A= 。如果负载变化较大，例如一些设备、某些音频、功放电源等，此时变压器的截面积应适当大于普通理论计算值，这样才能保证有足够的功率输出能力。 2：每伏匝数的确定变压器的匝数主要是根据铁芯截面积和硅钢片的质量而定的。实验证明每伏匝数的取值应比书本给出的计数公式取值降低10%～15%。例如一只35W电源变压器，通常计算(中夕片取8500高斯)每伏应绕72匝，而实际只需每伏6匝就可以了，这样绕制后的变压器空载电流在25mA左右。通常适当减少匝数后，绕制出来的变压器不但可以降低内阻，而且避免因普通规格的硅钢片经常发生绕不下的麻烦，还节省了成本，从而提高了性价比。 3：漆包线的线径确定线径应根据负载电流确定，于漆包线在不同环境

下电流差距较大，因此确定线径的幅度也较大。一般散热条件不太理想、环境温度比较高时，其漆包线的电流密度应取2A/mm2(线径)。如果变压器连续工作负载电流基本不变，但本身散热条件较好，再加上环境温度又不高，这样的漆包线取电流密度25A/mm2(线径)，若变压器工作电流只有最大工作电流的1/2，这样的漆包线取电流密度3～/mm2(线径)。音频变压器的漆包线电流密度可取～4A/mm2(线径)。这样因时制宜取材既可保证质量又可大大降低成本。 4：并且对于容量在2KVA，一次侧电压48V，二次侧电压220V，频率为50Hz的升压变压器市场价格在700至1000不等，所以对于小型变压器设计也应考虑实际价位。 综上所述要想设计出性价比较高的变压器，铁芯的截面积只能大不能小；适当减少每伏的匝数；详细分析负载情况；合理选用漆包线的规格。只有通过反复实践细心推敲，才能真正掌握变压器的设计原则与技巧。 变压器的工作原理及基本结构 1.基本结构图 图基本结构图 2基本原理 根据法拉第电磁感应定律及楞次定律，当一次侧绕组两侧对其施加电压时，绕组会产生电流，于法拉第电磁感应定律，一次侧电流感应出磁，感应磁经主磁路向二次侧方向通过，当感应磁经二次侧绕组时，于法拉第电磁感应定律，二

电力变压器试验报告

电力变压器试验报告装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号：

二、试验项目： 6、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目：

9、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 12、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格

35KV变压器课程设计

前言 本次课程设计，我选到的题目是35KV变电站电气初设。 此次设计的初衷是设计一个终端变电站，变电站按小型化、无人值班、有人看守，以及综合自动化等要求设计。而变电站的设计应秉承如下原则：安全可靠，技术领先，投资合理，标准统一，运行高效。所以，本次设计应该体现统一性，适应性，先进性，可靠性和经济性。 根据资料，本变电站主供电源曲子白家冲220KV变电站的110KV 母线，经大水变电站两个35KV出现间隔双回线供电。本变电站地理位臵为东经110°24′230″北纬30°35′34″，海拔高度▽89.30；年平均降水量1164.1mm,日最大降水量116.6mm，年平均风速1.6m/s，最大风速20m/s，年平均雷暴日40日/年，为多雷区；占地约为35*40平方米，四周平坦，西面进线，东面出线，该地地质构造为红色硬黏土，土地电阻率为100欧米。

目录 前言 (1) 第一章主变压器的选择 (2) 第二章电气主接线设计 (4) 第三章短路电流计算 (5) 第四章电气设备的选择 (8) 第五章 10KV侧母线的选择 (10) 参考文献 (12)

第一章 主变压器的选择 一、变压器台数的确定 1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。 3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变电所容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。 所以，由上述三条规定可以确定，本变电站主变压器台数为两台。 二、主变压器容量的确定 1、主变压器容量一般按照变电所建成5～10年的规划负荷选择并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对于一般性变电所，当一台主变停运时，其余变压器容量应保证全部符合的70%～80%。 3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。 因此，变压器容量的计算为S N 24.4041%70*97 .05600 %70*cos ===βP KVA

变压器的设计

目录 目录_________________________________________________________________________ 1摘要_____________________________________________________________________ 2 一、变压器的基本结构 ________________________________________________________ 3 二、变压器的工作原理________________________________________________________ 4 1.电压变换_______________________________________________________________ 4 2.电流变换_______________________________________________________________ 5 三、设计内容________________________________________________________________ 5 1、额定容量的确定 _______________________________________________________ 5 2、铁心尺寸的选定_______________________________________________________ 6 3、计算绕组线圈匝数______________________________________________________ 8 4、计算各绕组导线的直径并选择导线________________________________________ 9 5、计算绕组的总尺寸，核算铁芯窗口的面积_________________________________ 10四设计实例________________________________________________________________ 11 4.1 设计要求 ____________________________________________________________ 11 4.2计算变压器参数_______________________________________________________ 12五总结_____________________________________________________________________ 15参考文献____________________________________________________________________ 15附录

课程设计论文电力变压器继电保护设计

目录 1 引言 (3) 2 继电保护相关理论知识 (4) 2.1 继电保护的概述 (4) 2.2 继电保护的任务 (5) 2.3 继电保护基本原理 (5) 2.3.1 反映电气量的保护 (5) 2.3.2 反映非电气量的保护 (6) 2.4 对继电保护装置的要求 (6) 2.5 继电保护装置的组成 (8) 2.6 工作回路 (9) 3 某电力变压器继电保护设计 (9) 3.1 设计基本资料 (9) 3.2 本系统故障分析 (10) 3.3 本设计继电保护装置原理概述 (10) 3.3.1 纵差动保护 (10) 3.3.2 变压器瓦斯保护 (12) 3.3.3 平行双回线路横联方向差动保护 (13) 3.3.4 复合电压启动的过电流 (13) 第1页共25页

3.3.5 变压器中性点直接接地零序电流保护工作原理 (14) 3.3.6 过电流保护的构成及工作原理 (16) 4 短路电流计算和继电保护设计整定 (17) 4.1 初始数据 (17) 4.2 设计计算 (17) 4.2.1 画出短路等值电路 (18) 4.2.2 短路电流计算 (19) 4.2.3 保护装置的配置 (20) 4.2.4 各保护装置的整定计算 (21) 4.3 保护配置图 (27) 4.3.1三段式电流保护接线图 (27) 4.3.2 差动保护单相原理图 (28) 4.3.3 复合电压启动的过电流保护原理图 (29) 4.3.4 零序电流保护和中性点间隙接地保护原理图 (30) 5 课程设计心得与体会 (30) 参考文献 (32) 第2页共25页

1 引言 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。继电保护是对电力系统中发生 第3页共25页

课程设计变压器设计

课程设计任务书 班级（专业） 10生产过程自动化2班设计人乔月朋 一、课程设计题目：小型单相变压器设计 二、设计要求 通过该设计，初步掌握小型变压器容量、铁心、绕组等设计步骤和方法，熟悉有关规程和设计手册的使用方法。 三、设计的主要内容 1、额定容量的确定 2、铁心尺寸的确定 3、绕组匝数与导线直径 4、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 5、讨论说明 6、整理成册 四、原始资料 变压器容量V·A 磁通密度 ×10T 效率η（%）电流密度 铁心计算中的 值 小于10 6000～7000 60～70 3～2.5 2 10～50 7000～8000 70～80 2.5～2 2～1.5 50～100 8000～9000 80～85 2.5～2 1.5～1.3 100～500 9000～11000 85～90 2.5～1.5 1.3～1.25 500～1000 11000～12000 90～92 1.5～1.2 1.25～1.1 五、设计步骤 1、分组布置任务，熟悉原始资料 2、搜集资料，学习理解 3、根据要求进行计算 4、根据要求写出报告，打印成册

5、检查情况、答辩、给出成绩 六、课程设计论文包括的内容 1、设计任务书 2、原理 3、结构 4、额定容量的确定 5、铁心尺寸的确定 6、绕组匝数与导线直径 7、绕组排列及铁心尺寸的最后确定 8、谢辞 9、参考文献 10、后记 要求课程设计自 2011 年 12 月 26 日至 2011 年 12 月 30 日 止自动化专业教研室主任年月日 机电系、系主任签章年月日

指导教师评语： 指导教师： 年月日

目录 1、课程设计任务书 2、教师评语 3、小型单相变压器的设计 (5) 3.1变压器工作原理 (5) 3.2变压器基本结构 (6) 4、变压器基本设计内容 (7) 4.1额定容量的确定 (7) 4.2铁心尺寸的设定 (8) 4.3绕组匝数与导线直径 (9) 4.4绕组排列及铁心尺寸的最后确定 (11) 5、实例举例 (12) 结论 (15) 心得体会 (15) 谢辞 (15) 主要参考文献 (16) 英文资料 (16)

小型变压器课程设计

辽宁工程技术大学 《电机学》课程设计 设计题目：小型单相变压器设计 院（系、部）： 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期： 2013-6-28

电气工程系课程设计标准评分模板

摘要 电，现今社会已经近乎于主导地位的洁净能源，还在继续提高着自己的位置。围绕着它所展开的学术研究也一天天的多了起来，针对着世界能源紧缺这个不可回避的问题，人们把希望寄托到了电的身上。它的产生方式很多，这就为它能多方式的产生打下了基础，如水能、风能等不好利用的能源，都能被合理的转化成电能，可见电的发展前景是很广阔的。发电、变电、用电，很多课题都已经大规模的展开，变压器也是其中一门很重要的学科。 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

目录 一﹑变压器的工作原理 (6) 二﹑变压器的组成 (6) （三）﹑其他部分 (8) 三﹑变压器主要参数的计算 (9) （一）、容量的确定 (9) （二）、铁心尺寸的选定 (10) （三）、绕组的计算 (12) （四）、绕组排列 (13) （五）、安全性和稳定性 (14) 四、例题 (15) 五、结论 (17) 参考文献 (18)

一﹑变压器的工作原理 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。 如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。 二﹑变压器的组成 （一）﹑铁心 1﹑铁心的作用和形式铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成，所以它有两个作用。 在原理上，铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，是能量转换的媒介，磁导体是铁心的主体。在结构上，铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的线圈，支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件，所以它又是变压器的骨架。 铁心的重量在变压器各部件中占有绝对的优势，在干式变压器中占总重量的60％左右，在油浸式变压器中由于有变压器油和油箱，重量的比例才下降约占40％。 变压器的铁心（即磁导体）是框形闭合结构。其中，套线圈的部分称心柱，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。 铁心分为两大类，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。 铁心分为两大类，壳式铁心和心式铁心。铁扼包围了线圈的称为壳式铁心，否则称心式铁心，由带状硅钢片卷绕而成的称卷铁心。 壳式铁心一般是水平放置的，心柱截面为矩形，每相有两个旁扼，壳式铁心的优点是铁心片规格少，心柱截面大而长度短，夹紧和固定方便，漏磁通有闭合回路，附加损耗小，易于油对流散热。缺点是线圈为矩形，工艺特殊，绝缘结构复杂，短路能力差，尤其是硅钢片用量多。 心式铁心的优缺点正好与壳式相反，壳式和心式两种结构各有特色，很难断定其劣式。但由其绝缘所决定的制造工艺则大有区别，一旦选定了某一种结构，就很难转而生产另一种结构。正由于这个原因，国内都采用心式铁心，只有在小容量的单相变压器及特殊用途的变压器中采用壳式铁心。