一种单相智能电能表电源变压器设计方法_2

文档序号:8224672阅读:来源:国知局
5X100%= 17. 2%,
[0074]最大调整率:AU2niax= (15-11. 5)/15X100%= 30%,
[0075]第二调整率:AU22= (14-11. 5)/14X 100%= 17. 9%,
[0076]第三调整率:AU23= (15-12. 5)/15X 100%= 16. 7%,
[0077]最小调整率:AU2niin= (14-12. 5)/14X100%= 10. 7%。
[0078] 电压调整率影响变压器输出电压从空载到满载的变化大小。在小功率电源变压器 中,电压调整率支配着电流密度的取值,变压器的输出功率与允许电压调整率近似成正比 关系。对于稳压电源中的电源变压器,特别是功率在十几瓦以下的50Hz单相电源变压器, 其允许的电压调整率可以放大到25%?30%。因此,适当放大小功率电源变压器的电压调 整率,对于提高变压器输出功率、减小变压器体积具有重要意义。而且,电能表生产厂商进 行电能电表选型时已经对变压器负载能力留有余量。因此,综合以上因素,初步选择变压器 电压调整率为:AU < 25%,取允许放大的范围中的最小值。
[0079] S4.计算变压器输入功率容量
[0080] 额定输入功率:P产 P2Al-AU) = 1.25八1-0.25) = 1.67(W)。
[0081] S5.选取变压器的线圈占空系数Km
[0082] 由3可知,P2max〈3W,因此变压器的线圈占空系数心应按参考文献表2-56中变压器 输出功率P 2< 3W列进行选取,取K m= 0. 20。
[0083]S6.选取变压器铁心负载磁感应强度B
[0084] 由4可知,设定变压器电压调整率为25%,因此铁心负载磁感应强度B应按参考文 献表2-57中变压器电压调整率为25%列进行选取,取B = 1.45T。
[0085]S7.计算变压器结构系数Az
[0086] 由于设定变压器电压调整率为25%,因此变压器结构系数^按参考文献中式 2-95计算:
[0087] Az= 0? 0529PydB2) = 0? 0529X1. 67八0 . 20X1. 452) = 0 ? 210 (cm5)。
[0088] 查参考文献表2-54,型号为EI28/8 X 16的插片铁心的AZS0.214cm5,因此选取El 插片铁心的型号为EI28/8X 16。并查得该型号铁心的有关参数分别如下:铁心平均磁路长 度1。= 6. 2cm,铁心有效截面积S。= 1. 22cm2,铁心质量Ge= 58. 4g。
[0089] S8.计算变压器初、次级匝数
[0090] 铁心每伏感应电动势所需的匝数TV :
[0091] TV =l〇V(4. 44fBSc) =l〇V(4. 44 X 50 X 1. 45 X 1. 22) = 25. 46 (匝 /V)。
[0092] 初级感应电动势El:
[0093]Ei=U^l-O. 5AU)=220X(l-〇. 5X0. 25)=192. 5(V)〇
[0094] 次级感应电动势:
[0095] E2=U^l+O. 5AU)=10X(1+0. 5X0. 25)=11. 25(V),
[0096] E3=U^l+O. 5AU)=11X(1+0. 5X0. 25)=12. 375(V) 〇
[0097] 变压器初级匝数:
[0098] &= E 'TV = 192. 5X25. 46 = 4901(匝)。
[0099] 变压器次级匝数:
[0100]N2= E2XTV = 11. 25X25. 46 = 286(匝),
[0101] N3= E3XTV = 12. 375X25. 46 = 315(匝)。
[0102] S9.确定导线直径
[0103] 本发明智能电能表变压器采用EI28/8X16、3槽线圈骨架,线槽宽度分别为 7. 5mm、4mm、2mm,线槽厚度为6mm。因此确定变压器初级绕线宽度为%= 7. 5mm,次级绕线 宽度分别为和w2= 2_和w3= 4_。假定可绕线部分的厚度为h = 5. 5_,则变压器初、次 级可绕线部分面积分别为:
[0104]初级可绕线部分面积:SW1=wiXh=7. 5X5. 5=41. 25(cm2)。
[0105]次级可绕线部分面积:SW2=w2Xh=2X5. 5=11 (cm2),
[0106] Sff3=w3Xh = 4X5.5 = 22 (cm2) 〇
[0107] 根据参考文献表2-58可知,变压器初级绕组的排绕系数Kpl和叠绕系数K dl分别为 1. 1,变压器次级绕组的排绕系数Kp2和叠绕系数Kd2分别为1.05。
[0108] 根据参考文献式2-97计算初级带绝缘导线外径:
[0109] 七二(Sw/KpiKdM)0.5: (41. 25八1. 1X1. 1X4901)) 0 5= 0? 0834 (mm) 〇
[0110] 根据参考文献式2-97计算次级带绝缘导线外径:
[0111] 屯二(SW2/Kp2Kd2N2)0 5= (11八1. 05X 1. 05X286)) 0 5= 0? 187(mm),
[0112] <3= (SW3/Kp2Kd2N3) 0 5 = (22八1. 05X 1. 05X315)) 0 5 = 0? 252 (mm) 〇
[0113] 查国产圆铜漆包线线规表(附表1),变压器初、次级绕组选取的导线规格分别为:
[0114] 变压器初级线圈:铜线标称直径屯=0. 07mm,绝缘外径dml= 0. 085mm,导线每千 米质量:0. 036kg ;20 °C 时铜阻:4556 Q/km ;
[0115] 变压器次级线圈:线圈1:铜线标称直径d2= 0. 17mm,绝缘外径d m2= 0. 19mm,导 线每千米质量:〇. 208kg ;20°C时铜阻:773 Q/km ;
[0116] 线圈2 :铜线标称直径d3= 0? 23mm,绝缘外径d m3= 0? 255mm,导线每千米质量: 0? 378kg ;20°C 时铜阻:422Q/km ;
[0117] S10.计算绕组结构
[0118] 初级绕组每层匝数和层数:
[0119]每层匝=7.5A0.085X1.1) = 80.214(匝),
[0120] 层数 Sl= N i/mf 4901/80. 214 = 61. 1 (层)。
[0121] 次级绕组每层匝数和层数:
[0122] 次级1每层匝=2八0. 19X1.05) = 10.025(匝),
[0123]层数 s2= N2/m2= 286/10. 025=28. 529(层)。
[0124]次级 2 每层匝数m3=w3Adm3Kp2)=V(0.255X1.05)=14.939(匝),
[0125]层数 s3= N3/m3= 315/14. 939=21. 086(层)。
[0126] 初、次级各绕组厚度:
[0127]初级绕组厚度 SfK^cUSF 1. 1X0. 085X61. 1 = 5. 713_〈6_,因此初级线圈 规格选取符合尺寸要求。
[0128]次级绕组厚度 1.05X0. 19X28.529=5. 692mm〈6mm,
[0129] 8 3= K d2dm3S3= 1. 05 X 0? 255 X 21. 086=5. 646mm〈6mm,
[0130] 因此次级线圈规格选取符合尺寸要求。
[0131]骨架外周长:1D= (8+16) X2=48(mm)
[0132] 各绕组平均匝长:
[0133] lml= (1 D+3i X 8 X0. 1=(48+JI X5. 713) X0. 1=6. 595 (cm),
[0134] lm2= (1D+JiX8 2)X0. 1 = (48+JiX5. 692)X0. 1 = 6. 588 (cm),
[0135] 1^3= (1D+JiX S 3) X0. 1=(48+Ji X5. 646) X0. 1=6. 574(cm)。
[0136] 各绕组导线长度:
[0137] li=1mlX^X0.01=6. 595X4901X0. 01=323. 2 (m),
[0138]12= 1m2XN2X0. 01=6. 588X286X0. 01=18. 8(m),
[0139]13= 1m3XN3X0. 01=6. 574X315X0. 01=20. 7 (m) 〇
[0140] 各绕组铜重:
[0141] 6^= 1 '0? 001X 导线每千米质量=323. 2X0. 001X0. 036=0? 0116(kg),
[0142] 6^= 1 2X0. 001 X 导线每千米质量=18. 8X0. 001X0. 208=0? 0039 (kg),
[0143] 6^3= 1 3X0. 001 X 导线每千米质量=20. 7X0. 001X0. 378=0? 0078 (kg)。
[0144]20°C时各绕组铜阻:
[0145] r1B= 1'0?001X2(TC时铜阻=323. 2X0. 001X4556=1472. 5(Q),
[0146] r2B= 1 2X0. 001X2(TC时铜阻=18. 8X0. 001X773= 14. 5(Q),
[0147] r3B= 1 3X0. 001X2(TC时铜阻=20. 7X0. 001X422= 8. 7(Q)。
[0148] 热态电阻:
[0149] 线圈平均工作温度为70°C,则热态电阻与20°C时铜阻之比:
[0150] Kt= 3. 93X0. 001 X (234. 5+70)=1
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