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自耦变压器电流、电压、容量关系分析及设计(2) |
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| 自耦变压器电流、电压、容量关系分析及设计(2) |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:19:53  |
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初级电流：
I1=(I1有2+Iψ02)^1/2=(0.4082+0.0882)^1/2=00.417A
公共绕组电流：I=I2-I1=0.727-0.417=0.31A
4.2.4漆包线的线径选择 取电流密度j=3.5A/mm2
串联绕组：
d1=1.13(I1/j)^1/2=1.13×(0.417/3.5)^1/2=0.39mm
公共绕组：
d2=1.13(I1/j)^1/2=1.13×(0.31/3.5)^1/2=0.336mm
查线规表，采用UEW漆包线或QZ-2/130
取d1=0.4mm，d1max=0.439mm，
142Ω/KM，8.28g/Ω
取d2=0.35mm，d2max=0.387mm，
186Ω/KM，4.86g/Ω
4.2.5参量计算
查骨架参数表得：绕线宽度hm=30.1mm；绕线高h=9.1mm；底筒外周长LD=124mm
串联绕组：
每层匝数：m1= hm/(d1maxKP)-1
=30.1/(0.439×1.05) -1≈64匝
层数：S1=(N1-N2)/m1=(934-497)/64≈7层
公共绕组：
每层匝数：m2= hm/(d2maxKP)-1
=30.1/(0.387×1.05) -1≈73匝
层数：S2=N2/m2=497/73≈7层
KP：排线系数
串联绕组厚度：绕组之间包电缆纸2×0.13mm
δ1= d1maxS1Kd+Z外包+Z层间
=0.439×7×1.05+2×0.13+0=3.49mm
公共绕组厚度：外层包电缆纸4×0.13mm
δ2= d2maxS2Kd+Z外包+Z层间
=0.387×7×1.05+4×0.13+0=3.37mm
绕组总厚度：
δ=δ1+δ2=3.49+3.37=6.86mm＜h=9.1mm，故线圈能够绕下
Kd：叠线系数
串联绕组平均匝长：参照图1.5
Lm1=(LD+πδ1) /10=(124+3.14×3.49)/10=13.5cm
公共绕组平均匝长：
Lm2=[LD+π(2δ1+δ2)]/10
=[124+3.14×(2×3.49+3.37)]/10=15.65cm
串联绕组总长度：
L1=Lm1(N1-N2)×10-2=13.5×(934-497)×10-2=59m
公共绕组总长度：
L2= Lm2N2×10-2=15.65×497×10-2=77.78m
串联绕组铜总重量：
Gm1 = 59×10-3×142×8.282= 69.4g
公共绕组铜总重量：
Gm2 = 77.78×10-3×186×4.861= 70.3g
串联绕组20℃铜阻：
r1 = 59×10-3×142=8.38Ω
公共绕组20℃铜阻：
r2 = 77.78×10-3×186=14.47Ω
串联绕组热态铜阻：
R1 = KT r1=1.32×8.38=11.06Ω
公共绕组热态铜阻：
R2 = KT r2=1.32×14.47=19.1Ω
KT—热态铜阻与20℃铜阻之比；由于τz+Δτm=100℃，由1.6KT曲线图可知KT=1.32
热态铜损：
PCU=I12R1+I2R2
=0.4172×11.06+0.312×19.1=3.76W
4.2.6电气参数核算
次级空载电压：
U20=(N2/N1) U1=(497/934)×220=117.1V
初级感应电压：
E1=U1-I1R1=220-0.417×11.06=215.4V
次级感应电压：
E2= (N2/N1) E1=(497/934)×215.4=114.6V
次级负载电压：
U2= E2-IR2=114.6-0.31×19.1=108.7V
该电压比实际要求(110V)偏低，为此可修正次级匝数N2=503匝
同理可计算：
r1=8.27Ω；r2=14.66Ω；R1=10.92Ω；
R2=19.35Ω；PCU=3.756W；U20=118.5V；
E1=215.45V；E2=116.03V；U2=110V
电压调整率：
ΔU%=(U20-U2)/U20=(118.5-110)/118.5=7.17%
4.2.7温升计算
查铁心参数表得：αm0=1.1×10-3；β=2.38； Fm=54.61cm2
初始温升比：
=1.5×2.38×3.756/(5.9×0.778)=2.92
根据初始温升比，由图1.7可知热平衡系数k=1.22
则待修正温升：
Δτm0=(PCO+PCU)/[αm0Fm(1+1.5β/k)]
=(4.59+3.756)/[1.1×10-3×54.61×(1+1.5×2.38/1.22)]=35.4℃
环境温度τz=40℃，由图1.8可知环境温度τz对αm0的修正系数KZ=1.07
在正常大气压下，由图1.9可知气压对αm0的修正系数KD=1
则Δτm0/(KZKD)=35.4/(1.07×1)=33.1℃
由Δτm0/(KZKD)=33.1℃，从图2.0可以得出发热体本身温度高低对αm0的修正系数Km=0.92
修正后的平均温升：
Δτm=Δτm0/(KZKD)×1/Km=33.1/0.92=36℃
Δτc=Δτm/k =36/1.22 =29.5℃
温升符合设计要求。
5小结
自耦变压器绕组容量为变压器容量的（1-1/k），因此k越接近1，（1-1/k）越小，其优点就越突出，通常自耦变压器的变比不超过2。 但自耦变压器也有自身的缺点：由于次级绕组间的电的联系，整个变压器的绝缘应按高压绕组来设计，而且存在着公共接地点，它不能作为隔离变压器来使用，当变比较高时，自耦变压器的优点也就消失了。
参考文献
[1]《电子变压器手册》，辽宁科学技术出版社
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