引言变压器是通过电磁耦合关系传递电能的设备，用途可综述为：经济的输送电能、合理 的分配电能、安全的使用电能实际上，它在变压的同时还能改变电流，还可改变阻抗和 相数小型变压器指的是容量1000V.A以下的变压器最简单的小型单相变压器由一个闭合 的铁心（构成磁路）和绕在铁心上的两个匝数不同、 彼此绝缘的绕组（构成电路）构成这 类变压器在生活中的应用非常广泛一、 变压器的工作原理变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等，变压 器常用的铁心形状一般有E型和C型铁心变压器（t ransformer ）是利用电磁感应原理将某一电压的交流换成频率相同的另一 电压的交流电的能量的变换装备变压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，如图（ 1）所示一个绕组 接电源，称为原绕组（一次绕组、初级），另一个接负载，称为副绕组（二次绕组、次级） 原绕组各量用下标1表示，副绕组各量用下标2表示原绕组匝数为N1，副绕组匝数为N2图（1）变压器结构示意图理想状况如下（不计电阻、铁耗和漏磁），原绕组加电压u 1，产生电流i1，建立磁通e, 沿铁心闭合，分别在原副绕组中感应电动势气和e2。
1） 电压变换当一次绕组两端加上交流电压u 1时，绕组中通过交流电流i；，在铁心中将产生既与 次绕组交链，又与二次绕组交链的主磁通e5 码 %（）1-3)( 1-4 )1-2)说明只要改变原、副绕组的匝数比,就能按要求改变电压2） 电流变换变压器在工作时，二次电流12的大小主要取决于负载阻抗模丨Z］丨的大小，而一次电流 11的大小则取决于12的大小又 U I = U I （1-5）1 1 2 21U作IK1-6)说明变压器在改变电压的同时,亦能改变电流小型变压器的原理：小型单相变压器一般是指工频小容量单相变压器二、 变压器的基本结构1、 铁心：铁心是变压器磁路部分为减少铁心内磁滞损耗涡流损耗，通常铁心用含 硅量较高的、厚度为0.35或0.5mm、表面 涂有绝漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁柱和铁轭两部分，铁柱上套装有绕组线圈，铁轭则是作为闭合磁路之用， 铁柱和铁轭同时作为变压器的机械构件铁心结构有两种基本形式：心式和壳式2、 绕组：绕组是变压器的电路部分一般采用绝缘纸包的铝线或铜线绕成为了节 省铜材，我国变压器线圈大部分是采用铝线图（2）3 、 其它结构部件：储油柜、气体继电器、油箱。
图（3）单相心式变压器1—铁柱；2—铁轭；3—高压线圈；4—低压线圈三、 设计内容计算内容有四部分：额定容量的确定；铁心尺寸的选定；绕组的匝数与导线直径；绕 组（线圈）排列及铁心尺寸的最后确定1、 额定容量的确定 变压器的容量又称表现功率和视在功率，是指变压器二次侧输出的功率，通常用 KVA 表示1） 二次侧总容量 小容量单相变压器二次侧为多绕组时，若不计算各个绕组的等效的阻抗及其负载阻抗 的幅角的差别，可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3-1)S = U I + U I + •••••• + U I2 2 2 3 3 n n式中二次侧总容量（v・A）二次侧各个绕组电压的有效值（V）；1 2 , 1 3，……n—— 二次侧各个绕组的负载电流有效值（A）2） 一次绕组的容量对于小容量变压器来说，我们不能就认为一次绕组的容量等于二次绕组的总容量，因 为考虑到变压器中有损耗，所以一次绕组的容量应该为S —2-S1=耳（单位为V・A） （3-2）式中 S 1——变压器的额定容量；“ ——变压器的效率，约为0.8〜0.9,表3-1所给的数据是生产时间的统计数据，可供计算时初步选用。
表 3-1 小容量变压器计算参考数据变压器容量S1V • A磁通密度Bm xio -4 t效率n（%）电流密度j(A/' mm 2)铁心计算中的K 0值小于106000〜700060 〜703 〜2.5210 〜507000〜800070 〜802.5 〜22 〜1.550 〜1008000〜900080 〜852.5 〜21.5 〜1.3100〜5009000〜1100085 〜902.5 〜1.51.3 〜1.25500〜100011000〜1200090 〜921.5 〜1.21.25 〜1.1（3） 变压器的额定容量由于本次设计为小型单相变压器，所以不考虑在三相变压器中的情况，只考虑在小型单相变压器的情况 小型单相变压器的额定容量取一、二绕组容量的平均值，S=1* （S1+S2）（单位为 V・A） （3-3）2(4) 一次电流的确定S3-4）I = （1.1 〜1.2）—1U1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2、 铁心尺寸的选定(1) 计算铁心截面积 A 为了减小铁损耗，变压器的铁心是用彼此绝缘的硅钢片叠成或非晶材料制成其中套 有绕组的部分称为铁心柱，连接铁心柱的部分称为铁轭，为了减少磁路中不必要的气隙， 变压器铁心在叠装时相临两层硅钢片的接缝要相互错开。
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(4) 所示图( 4)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cm2 )3-5）A = K S0A 铁心柱的净面积，单位为cm2K 0——截面计算系数，与变压器额定容量Sn有关，按表3-2选取，当采用优质冷轧硅钢片时K 0可取小些截面积计算系数K 0 表3-2截面积计算系数K 0的估算值Sn/VA<1010 〜5050〜100100〜500>500K 2〜1.75 〜1.5〜1.35 〜1.25 〜算心° 1.751.51.351.251.0积 A确定心柱的宽度和厚度，根据图 3可知计 柱截面 后，就可3-6)A = ab = ab'Kc式中 a 心柱的宽度（mm）；b 心柱的净叠厚（mm）； b' 心柱的实际厚度（mm）；K c ——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小 所引入的对于0.5mm厚，两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，K c =0.93；对于0.35mm厚两面 涂漆绝缘的热轧硅钢片，Kc =0.91 ；对于0.35mm厚，不涂漆的冷轧钢片，Kc =0.95o按A的值，确定a和b的大小，答案是很多的，一般取b=（1.2~2.0）a,，并尽可能选用通用的硅钢片尺寸。
表3-3列出了通用的小型变压器硅钢片尺寸achA'H137.522405060667584961143416924401910.53050221133552512.537.562.5281442703216488038195713215016895442266110502575125582884140643296192160表 3-3 小型变压器通用的硅钢片尺寸3、绕组的匝数与导线直径（1） 计算每伏电压应绕的匝数从变压器的电势公式E=4.44fNBmA,若频率f=50Hz,可得出每伏所需的匝数N N 10 8 4.5 X103o E 4.44 f B A B A （3_7）mm式中N0 ——对应于每伏电压的匝数，单位：匝/VB°——铁心柱内工作磁密最大值，单位：T mA 铁心柱截面积，单位：cm2当铁心材料国热轧硅钢片时，取B=1.0~1.2T；采用冷轧硅钢片时，可取B=1.2~1.5T mm然后根据 N 和各线圈额定电压求出各线圈的匝数3-8）3-9）3-10）N = N U1 0 1N = （1.05 〜1.10）N U2 0 2N =（1.05 〜i.io）N U3 0 3式中N、N N 各线圈的匝数。
1 2 n ——为补偿负载时漏阻抗压降，副边各线圈的匝数均增加了 5%~10%2） 计算导线直径 d小型变压器的线圈多采用漆包圆铜线（QZ型或型）绕制为限制铜损耗及发热，按 各个绕组的负载电流，选择导线截面，如选的小，则电流密度大，可节省材料，但铜耗增 加，温升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，通过导线的电流密度J不能过大，对于一般的空气自然冷却工作条件，J=2—3A/mm2 对于连续工作时可取 J=2.5A/mm2导线的截面积：A=I/j.c 11 ,'7d =訂— | — = 1.13]| —mm —导线的直径： j ' / =0.715 J导线直径可根据工作电流计算 ，式中： d —原、副边各线圈导线直径，单位： mm；I —原、副边各线圈中的工作电流，单位： A； 根据算出的直径查电工手册或表3-4选取相近的标准线径当线圈电流大于10A时，可采 用多根导线并联或选用扁铜线表 3-4 导线材料的选取\螺u、线 导、、直 线、径 品 、0.060.150.230.350.510.640.741.0~1.812.1~1.742.44种0.140.210.330.490.620.720.962.02咼强度聚酯漆包线0.030.040.050.060.070.080.090.110.120.13硅有机单玻璃丝包 线—————0.200.220.220.24—硅有机双玻璃丝包 线0.250.270.270.284、绕组（线圈）排列及铁E心尺寸的最后确定。
绕组的匝数和导线的直径确定后，可作绕组排列绕组每层匝数为N =啊h - （2 〜4）］c d ' （ 3-11 ）式中 d'—绝缘导线外径（mm）；h 铁心窗高（mm）；0.9——考虑绕组框架两端厚度的系数（2〜4） 考虑裕度系数各绕组所需层数为N3-12)m = N c各绕组厚度为t.= m.（ d：+q）+丫 （3-13）i=l,2,...,n式中b 层间绝缘厚度（mm）,导线较细（0.2mm以下），用一层厚度为0.02〜0.04mm 白玻璃纸，导线较粗（0.2mm以上），用一层厚度为0.05〜0.07mm的电缆纸（或牛皮纸）， 更粗的导线，可用厚度为0.12mm的青壳纸；丫 ——绕组间的绝缘厚度（mm）,当电压不超过500V时，可用2〜3层电缆纸夹1 〜 2 层黄蜡布等绕组总厚度为t = (t + t + t + ... + t ) X (1.1 〜1.2)0 1 2 n(3-14)式中 t 0—绕组框架的厚度（mm）；1.1。