環(huán)形電源變壓器計算步驟第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)型變壓器設(shè)計軟件計算步驟如下：

1.計算變壓器功率容量：

2.選擇鐵芯型號與尺寸：

3.計算鐵芯磁路平均長度:4.計算鐵芯有效截面積:5.計算鐵芯質(zhì)量：

6.估算變壓器外徑、高度：

7.計算可容納導(dǎo)線面積：

8.初定電壓調(diào)整率：

9.選擇負(fù)載磁通密度：10.計算匝數(shù)：11.計算空載電流：12.計算次級折算至初級電流：13計算鐵芯鐵損：14計算鐵損電流：15計算初級電流:第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

以下為結(jié)構(gòu)計算：16.計算各繞組最大帶絕緣導(dǎo)線直徑：17.校核能否繞下:18.計算各繞組平均每匝長度:19.計算各繞組導(dǎo)線電阻:20.計算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量：21.計算各繞組銅損：22.計算各繞組空載電壓：23.核算各繞組次級電壓：24.核算初級電流:25.核算電壓調(diào)整率：重復(fù)8~25項計算三次：26.修正次級匝數(shù)：27.確定變壓器外徑、高度：28計算變壓器等效散熱面積：29.計算溫升：重復(fù)18~27項計算三次第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)型變壓器設(shè)計計算步驟如下：

1.計算變壓器功率容量：2.選擇鐵芯型號與尺寸：

3.計算鐵芯磁路平均長度:4.計算鐵芯有效截面積:5.計算鐵芯質(zhì)量：6.估算變壓器外徑、高度：

7.計算可容納導(dǎo)線面積：8.初定電壓調(diào)整率：

9.選擇負(fù)載磁通密度:10.計算匝數(shù)：11.計算空載電流：12.計算次級折算至初級電流：13計算鐵芯鐵損：14.計算鐵損電流：15計算初級電流:16.計算各繞組最大帶絕緣導(dǎo)線直徑：17.校核能否繞下:18.計算各繞組平均每匝長度:19.計算各繞組導(dǎo)線電阻:20.計算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量：21.計算各繞組銅損：22.計算各繞組空載電壓：23.核算各繞組次級電壓：24.核算初級電流:25.核算電壓調(diào)整率：重復(fù)8~25項計算三次：26.修正次級匝數(shù)：27.確定變壓器外徑、高度：28計算變壓器等效散熱面積：29.計算溫升：重復(fù)19~27項計算三次第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1．計算變壓器功率容量純電阻性負(fù)載繞組伏安值：

VA純阻=ΣUiIi半波整流繞組伏安值：

VA半波=Σ1/2UjIj+Uj√I2j-I2=全波整流繞組伏安值：

VA全波=Σ1.71UkIk橋式整流繞組伏安值

VA橋式=ΣUmIm倍壓整流繞組伏安值：

VA倍壓=ΣUdId變壓器功率容量計算：

VA換算=VA純阻+VA半波+VA全波+VA橋式+VA倍壓第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2．鐵芯型號與尺寸：第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3．計算鐵芯磁路等效長度lfe：

環(huán)型變壓器用到外徑、內(nèi)徑的地方很多，為了方便閱讀，我們將編號作統(tǒng)一規(guī)定，以鐵芯開始D51表示鐵芯未包絕緣前的外徑、D52表示鐵芯未包絕緣前的內(nèi)徑。注腳單數(shù)表示外徑，雙數(shù)表示內(nèi)徑，依鐵芯上包絕緣、繞線順序遞增。鐵芯磁路平均長度lfe（cm）=π（D51+D52）/20=3.1416(80+40)/20=18.85cmD51—鐵芯外徑（mm）D52—鐵芯內(nèi)徑（mm）第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4．．計算鐵芯有效截面積Afe：

Afe=（D51-D52）×B11×Kfe/200（cm2）Kfe—鐵心片占空系數(shù)B11—鐵芯寬度（mm）例：鐵芯OD80/40-200.35mm鐵芯片

Afe=（D51-D52）×B11×Kfe/200=（80-40）×20×0.95/200=3.8（cm2）

第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月5.計算鐵芯質(zhì)量：鐵芯質(zhì)量Gfe=Afe×lfe×ΥΥ---鐵芯材料密度g/cm3

Z11Υ=7.65g/cm3例：Gfe=Afe×lfe×Υ=3.8×18.8×7.65=546.5g第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6.估算變壓器外徑、高度：變壓器外徑、高度應(yīng)在絕緣設(shè)計結(jié)束才是真正的資料，為了便于先估算變壓器外徑、高度是否滿足客戶的要求必須先計算出變壓器外徑、高度。變壓器外徑、高度取決于變壓器的內(nèi)孔，內(nèi)孔并非越小越好，內(nèi)孔的大小除了受繞線機的限制外，還受溫升的影響。因此內(nèi)孔分留1/4、1/2、3/4內(nèi)徑三種情況，本資料的計算依據(jù)為內(nèi)孔留1/2內(nèi)徑。例：OD80/40-20鐵心內(nèi)孔=40/2=20面積Aw1與面積AW2應(yīng)相等，下列等式成立。

Do2-D512=D522-Di2Do2=D522-Di2+D512Do=√D522-Di2+D512Do=√D522-Di2+D512=√402-202+802=87mm變壓器高度：HT=(0.5×D522-0.5×Di2)/D52+B11HT=(0.5×D522-0.5×Di2)/D52+B11=(0.5×402-0.5×202)/40+20=35B11—鐵芯高度（mm）國外資料（英、美、獨聯(lián)體等）介紹HT=B11+D52-Di

請注意：為什么HT≠B11+D52-Di=20+40-20=40第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月7.計算容納導(dǎo)線面積Aw：變壓器容納導(dǎo)線面積為鐵芯內(nèi)面積減去1/4不能繞線面積(即內(nèi)孔留1/2內(nèi)徑)，再減去絕緣所占面積?？衫@線面積Ao=0.75×0.7854×D522=0.75×0.7854×402=942.5鐵芯內(nèi)徑貼2層t1(厚度0.1)的絕緣帶（紙）其所占面積A1為；A1=2×1.25×t1×π×D52=2.5×0.1×π×40=32mm2鐵芯外徑半疊包1次t2(厚度0.07)的絕緣帶（紙）其所占面積A2為；A2=2×1.25×t2×π×D51=2.5×0.07×π×80=44mm2變壓器外徑半疊包1次t2(厚度)的絕緣帶（紙）其所占面積A3為；A3=2×1.25×t2×π×Do=2.5×0.07×π×87=48mm2Aw=Ao-A1-1.5(A2+A3)=942.5-32-1.5(44+48)=772.5mm2第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月8.初定電壓調(diào)整率△U%：電壓調(diào)整率△U%在10%-30%之間，可初定為15%，通過計算后修正。第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月9.

選擇負(fù)載磁通密度B：

鐵芯負(fù)載磁通密度最大值可選為1.8特，考慮變壓器要通過1.1倍的過電壓考驗，故可選為1.8/1.1≈1.65特。大鐵芯負(fù)載磁通密度可根據(jù)銅損等于鐵損來確定磁通密度。一般負(fù)載磁通密度要小于1.65特第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月10.

計算匝數(shù)Ｎ:

初級匝數(shù)Ｎ１＝Ｕ1(1－△U%/2)/(4.44×B×f×Afe×10-4)

次級匝數(shù)Ｎ２＝Ｕ２(1△U%/2)/(4.44×B×f×Afe×10-4)例：OD80/40-200.35mm硅鋼片，B=1.65T,△U%=13%,f=50Hz,U1=220VＮ１＝220(1-0.13/2)/(4.44×1.65×50×3.8×10-4)=1478匝Ｎ２＝50(1＋0.065)/(4.44×1.65×50×3.8×10-4)=383

第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月11.

計算空載電流Ｉ0：

Ｉ0=H×Lfe/N1H－磁場強度（安·匝／厘米）由試驗畫出磁化曲線得出,此曲線為典型磁化曲線,不是實際磁化曲線.

Lfe－鐵芯片磁路平均長度（厘米）

N1－初級圈數(shù)例:Ｉ0=H×Lfe/N1=0.422×18.85/1478=0.00538A=5.38mA

第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月12.

計算次級折算至初級電流Ｉ1’：

Ｉ1’=ΣIn·Nn/N1(A)n>1例：Ｉ1’=I2·N2/N1

=2×383/1478=0.518A

第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月13.

計算鐵芯損耗Pfe(瓦)：

Pfe＝Ｇfe×P15/50×(B/1.5)2(瓦)

例：Pfe＝Ｇfe×P15/50×(B/1.5)2

=0.5465×1.2×(1.65/1.5)2=0.7935瓦

Ｇfe－鐵芯質(zhì)量（Kg）

P15/50－材料單位損耗（W/Kg）由于材料的出廠標(biāo)準(zhǔn)與材料的實際性能相差不大，Z11材料單位損耗P15/50、材料標(biāo)準(zhǔn)定為1.2瓦/公斤，第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月14.

計算鐵損電流Ｉfe：Ｉfe＝Pfe／Ｕ1=0.7935/220=0.0036A

Pfe－鐵芯損耗(瓦)第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月15.

計算初級電流Ｉ1：Ｉ1=√(Ｉ1’+Ｉfe)2+Ｉ02=√(0.518+0.0036)2+0.0053822=0.522A

Ｉ1’－次級折算至初級電流（A）Ｉfe－鐵損電流（A）Ｉ0－空載電流（A）第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月16.

計算各繞組最大導(dǎo)線直徑djn：計算線徑有兩種方法，一種是采用電流密度來計算線徑，這種計算方法要先計算出電流密度，且直接計算出裸線直徑，線徑與功率大小有關(guān)。同樣的鐵芯和膠芯不同的電壓調(diào)整率，輸出功率不同，電流密度相差較大而線徑相差無幾，這種計算方法準(zhǔn)確度隨電流密度這一數(shù)據(jù)的來源而定。第二種方法則認(rèn)為一定的鐵芯和膠芯，如果匝數(shù)確定下來（電壓調(diào)整率影響匝數(shù)），能繞下的最大線徑也就定下來，計算出的是帶絕緣的最大線徑，通過查表查出裸線直徑，可以小于此線徑但不能大于此線徑。后一種方法便于計算機編程，要計算機查表也不難。我們介紹第二種確定線徑的方法。先計算出帶絕緣導(dǎo)線最大直徑，然后查表得裸線直徑：dj1=√0.45×AW/N1=√0.45×772.5/1.38×1478=0.41mm

dj2=√0.45×AW/N2=√0.45×772.5/1.38×383=0.81mm查線規(guī)表分別選用牌號QA-1（2UEW）裸線直徑0.35mm與0.7mm導(dǎo)線帶絕緣直徑dj1和dj2分別為0.41與0.78mm第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月17.校核能否繞下：采用槽滿率K11來校核能否繞下；槽滿率K11=(ΣNn×d2jn)/AWn=(1478×0.41×0.41+383×0.78×0.78)/772.5=0.62槽滿率K11不可大于0.65否則繞繞后尺寸小于規(guī)定值第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月18.計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU：環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計比EI型變壓器略為復(fù)雜一些,但如能掌握其要領(lǐng),則可事半功倍變成輕而易舉的事,第一,要層次分明,一層一層的計算一點不可含糊,第二,只要掌握在半迭包時外層的絕緣面積一定等于內(nèi)孔的絕緣面積,只不過內(nèi)孔的直徑較小堆得比較厚,其厚度之比與直徑成反比.要計算繞組導(dǎo)線平均每匝長度，先要一步步計算才能計算出平均每匝長度。第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU：(續(xù))1.鐵芯內(nèi)貼2層0.12mm電纜紙，外圍2層0.12mm電纜紙，包后其尺寸如下：仍以O(shè)D80/40-20鐵芯為例：外徑D53=D51+4×1.25×0.12=80+4×1.25×0.12=80.6

內(nèi)徑D54=D52-4×1.25×0.12=40-0.3=39.4式中：D51為鐵芯外徑尺寸，D52為鐵芯內(nèi)徑尺寸（mm）

1.25為絕緣材料迭包系數(shù)我門再強調(diào)一次。

環(huán)型變壓器用到外徑、內(nèi)徑的地方很多，為了方便閱讀，我們將編號作統(tǒng)一規(guī)定，以鐵芯開始D51表示鐵芯未包絕緣前的外徑、D52表示鐵芯未包絕緣前的內(nèi)徑。注腳單數(shù)表示外徑，雙數(shù)表示內(nèi)徑，依鐵芯上包絕緣、繞線順序遞增。第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU：(續(xù))2．鐵芯上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下：

仍以O(shè)D80/40-20鐵芯為例：外徑D55=D53+2×2×1.25×0.07=80.6+0.35=80.95mm內(nèi)徑D56=D54-2×2×1.25×0.07×D53/D54=39.4-2×2×1.25×0.07×80.6/39.4=38.7mm3.鐵芯上繞初級線圈用QZ－20.35mm漆包線,帶絕緣線徑0.41mm，匝數(shù)1478匝。繞線時線與線之間不可能排的很嚴(yán)實，以及導(dǎo)線堆棧起來總存在間隙，因此引入排繞系數(shù)K排與迭繞系數(shù)K迭，具體數(shù)字推薦采用下表所列數(shù)字。第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月排繞系數(shù)與迭繞系數(shù)表線徑<0.120.12-0.30.31-0.8>0.81K排

1.251.21.151.1K迭

1.11.151.21.25第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU

：(續(xù))先計算初級線圈能在鐵心內(nèi)、外各繞幾層。(1)按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N52N52=（Y-√Y2-S）/Z(2)按外徑方向繞的層數(shù)為N51

N51=（-X+√X2+S）/Z式中：X=π(D55-dj1)=3.1416×(80.95-0.41)=253mmY=π(D56+dj1)=3.1416×(38.7+0.41)=122.9mmL=N1×dj1×K排=1478×0.41×1.15=696.9mmS=4×π×L×dj1=4×3.1416×696.9×0.41=3591mmZ=2×π×dj1=2×3.1416×0.41=2.576mm

按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N52N52=（Y-√Y2-S）/Z=（122.9-√122.92-3591）/2.576=6.05≈6層按外徑方向繞的層數(shù)為N51N51=（-X+√X2+S）/Z=（-253+√2532+3591）/2.576=2.72≈3層第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU

：(續(xù))(3)繞好初級繞組后的外徑D57和內(nèi)徑D58分別為：D57=D55＋2×N51×dj1×K迭=80.95＋2×3×0.41×1.2=83.9mmD58=D56－

2×N52×dj1×K迭=38.7－

2×6×0.41×1.2=32.8mm(4)初級繞組平均匝長LCU1：

T11=N51×dj1×K迭=3×0.41×1.2=1.476mm

T12=N52×dj1×K迭=6×0.41×1.2=2.95mmLCU1=0.1((D51-D52)+2B11+0.5π(D55-D51+D52-D56+T11+T12))=0.1((80-40)+2×20+0.5π(80.95-80+40-38.7+1.476+2.95))=9.05cm第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU

：(續(xù))(5)初級繞組上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下：

外徑D59=D57+2×2×1.25×0.07=83.9+0.35=84.25mm內(nèi)徑D60=D58－2×2×1.25×0.07×D57/D58

=32.8－5×0.07×83.9/32.8=31.9mm(6）包好絕緣的初級繞組上繞次級線圈用QZ-20.7mm漆包線,帶絕緣線徑0.776mm，匝數(shù)383匝。先計算次級線圈能在繞組內(nèi)、外各繞幾層。(7)按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N54N54=（Y-√Y2-S）/

Z(8)按外徑方向繞的層數(shù)為N53

N53=（－X+√X2+S）/Z第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU

：(續(xù))式中：X=π(D59

－dj2)=3.1416×(84.25－

0.776)=262.2mmY=π(D60+dj1)=3.1416×(31.9+0.776)=102.7mmL=N2×dj2×K排=383×0.776×1.10=326.9mmS=4×π×L×dj2=4×3.1416×326.9×0.776=3188mmZ=2×π×dj2=2×3.1416×0.776=4.89mm

按內(nèi)徑方向繞的層數(shù)為N54N54=（Y－√Y2-S）/Z=（102.7－√102.72-3188）/4.89=3.5層按外徑方向繞的層數(shù)為N53

N53=（－X+√X2+S）/Z=（－

262.2+√262.22+3188）/4.89=1.2層(9)繞好次級繞組后的外徑D61和內(nèi)徑D62分別為：D61=D59+2×N53×dj2×K迭=84.25+2×2×0.776×1.25=88.13mmD62=D60

－2×N54×dj2×K迭=31.9－

2×4×0.776×1.25=24.14mm第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月計算各繞組導(dǎo)線平均長度LCU

：(續(xù))(10)次級繞組平均匝長LCU2：

T21=N53×dj2×K迭=2×0.776×1.25=1.94mm

T22=N54×dj2×K迭=4×0.776×1.25=3.88mmLCU2=0.1((D51

－D52)+2B11+0.5π(D59-D51+D52-D60+T21+T22))=0.1((80－

40)+2×20+0.5π(84.25-80+40-31.9+1.94+3.88))=10.85cm(11)次級繞組上半疊包一次0.07mm聚酯薄膜帶，包后其尺寸如下：外徑D63=D61+2×2×1.25×0.07=88.13+0.35=88.25內(nèi)徑D64=D62

－

2×2×1.25×0.07×D61/D62

=24.14-5×0.07×88.13/24.14=22.9mm由于有引出線的存在，變壓器外徑要加上2倍引出線的厚度因此變壓器外徑D0等于：D0等于=D63+（4∽8）=88.25+4=92mm第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月19.

計算各繞組導(dǎo)線電阻Rn:Rn=0.01(Nn×LCUn×rn)ΩR1=0.01(N1×LCU1×r1)ΩR2=0.01(N2×LCU2×r2)Ωrn-每米電阻Ω∕m(查線規(guī)表)查線規(guī)得：r1=0.6029Ω∕m,r2=0.06394Ω∕mR1=0.01(N1×LCU1×r1)=0.01×1334×11.64×0.6029=93.62ΩR2=0.01(N2×LCU2×r2)=0.01×134×11.46×0.06394=0.982Ω第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月20.

計算各繞組導(dǎo)線質(zhì)量Gn：

Gn=0.01Nn×LCUn×gn克

G1=0.01N1×LCU1×g1

克

G2=0.01N2×LCU2×g2

克

g-導(dǎo)線每米重量g∕m(查線規(guī)表)查線規(guī)得：g1=0.2523,g2=2.516G1=0.01N1×LCU1×g1=0.01×1334×11.64×0.2523=38.9gG2=0.01N2×LCU2×g2

=0.01×134×11.46×2.516=38.6g第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月21.

計算各繞組導(dǎo)線損耗PCUn：

PCUn=I2n×Rn瓦

PCU1=I21×R1=0.122×93.62=1.348瓦

PCU2=I22×R2=1×0.982=0.982瓦

PCU=PCU1+PCU2=1.348+0.982=2.33瓦第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月22.

計算各繞組次級空載電壓Un0：

Un0=U1×Nn/N1U20=U1×N2/N1=220×134/1334=22.1V第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月23.

計算各繞組次級負(fù)載電壓U2：U2=((U1-I1×R1)×N2/N1)-I2×R2=((220-0.12×93.62)×134/1334)-1×0.982=20V第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月24.核算初級電流Ｉ1

：Ｉ1’=（P2+Pfe+Pcu）/U1=（20+2.46+2.33）/220=0.113

Ｉ1=√(Ｉ1’)2+Ｉ02=√(0.113)2+0.04172=0.12（A）U1－初級電壓（V）Pfe－鐵芯損耗(W)Pcu－各繞組導(dǎo)線損耗（W）