QJ Z 117-1982 变压器和阻流圈设计.pdf
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1、q .J 中华人民共和国航天工业噩噩标准QJjZ 117-82 变压器和阻流圄设计19但一11一们发布1983-01-01实施中华人民共和国航天工业萄批准目录1变成J,v丰n阳1忧附典冲m饵.川,.川川川川川川川川川.(1) 1. 1 C )fi . lli a ylptH 1-3平川.,川川山川川川川山川川.川.(1) 1 .2日SD1Z辰1苦典型1I-j:l.川川.川.川川川川川(11) 1,3 E、ECXI)!1Zf五梅和限流因典明计算.川.川川.(1 9) 1.1 0)吧厄器和rlliJtJ1l1J地哇l计算川.-.(26) 2交)_I;岛和|也流l塑Jll软磁忡料的选用川川川川山川匈
2、川川.川(:1) 8呼线、引nl线I年r:J_&且Hf山川川川川川山川川川川.川川川.川(37) 4 3:1五;:1n 111lJ:附绝缘材料的选川.川川川川.川川川川.川川(38) 白应n.i:W, Mll itc!榻的约线处吨山川川山川山川川川川( 40) 白交口- fTl1;1l1;在附iil虹件的编;1,11.川.叫.川。附AIIi泌ilr,t:数次.川.川.川,(.l.1) 附二RBtl500 U,= 250 U,= 500 U, =2000 U. = 2Up + 1000 1.1.7线圈结构计算和参量计算。1.1.7.1确寇端空距离d,端空距离d=端封或灌注层每端厚度b揣摩+绕组线
3、边至纸边留边距离Z端封和灌注层每端厚度见表30坏氧裹复层厚度0.5m田左右。表3工作电压|铁J立?咱EF表ZEFl工作电压|铁;已冒产|两捏户ZEF100 3.54 1 33.5 王iJIFJIFJl二一-I100 1 33.5 1 2.53 1 1 100 1 45 1 4-5 留边距离z根据相邻绕组间最大的试验电压及山头位置对爬电距离的影响,查附录C图Cg得出必须的绝缘距离,再确定回边距离。1.1.7.2计算各绕组每层匮数和每绕组层数s绕线宽度Lo=底简高度h-2 x端空距离d每层臣数n一_lf草草草丛一一绝缘线径dmxK排1 绕组匾数W每绕组层数N=laf层匮敖E式中排绕系数K排见哀4。
4、注z导线较粗时应考虑每层臣数不能相等pCD型铁心的变压器其初级绕组在两铁心柱上各占半,次级绕组可以按两柱上伏安数大量生相等来配置,亦可以将绕组旺数平均分配在两铁心柱上,CD型铁心绕组匮数W系指每一铁心位上的臣数。1.1 .7 .3确寇内层、层间、绕组问及外包绝缘za.线圈内层绝缘g玻璃丝布底筒能使用于工作也压500V,从而j)丘角度出发,工作也ui.小子500V 时可以不但内层绝缘。若由于底街有棱角,根据导线粗细从给制下艺性出发包以少量绝缘层。若绕组工作电压大于500Vat包24层239型聚眈亚Ht:X:rt弘奈布。 4 QJ/Z 117-82 。.070.11年数F干?可导线直径(mm) 叠
5、一r、一IJ 数-FU-F马、-唱i-唱izi sj z; 叠-一一排一一-F、-iJ -buA-mb一民。-曲颊-nu-nUji -ad男mi于市止一绕一一i: i; 导线直径(mm) 0.160.59 。.110.15。.f2以上及扁线b.线圈层间绝缘见表巳。绕组交流电l二li层间电压=-:ti:lf层去C-X2(均方根jlO求5一土十一十十工-1二十一材料也容EZf民电话纸电缆纸层间电压(V)最大线径(mm)60 100 150 1-2瓦再丁1 x 0.12 2二F1 X 0.03 1 x 0.05 1 x 0.08 0.27 0.41 0.69 C.统组f8g包缘z绕il,i绝缘rtl
6、:马iH工作山川、1日邻统组ljI.4i大rt!.位ft及对受期后绕组问热态最小绝缘电阻的要求选择(参见表的。U 、st 工作电压239型聚眈iJf.1民玻璃漆布。.0电5话皿m纸或或0电.0缆M纸m (O.lmm) 十(V) QB218-80 GB131-61 (300 2后+ 1层450 2主+ 1层2层700 3层+ 2层吕层11 00 5层+ 8层4层d.线圈外包绝缘线圈灌注、衷立时,外包12层聚眈亚胶玻璃漆布作机械保护。交压器rl1路图标签用X98-1胶贴在线圈外表上,外包一层聚四氟乙烯薄膜。线圈揣封时,外包2层聚肮亚股攻T民法布和2层电话纸或也缆纸起防M、抗屯作用。将变压器标签用X
7、98-1胶贴在线圈外表上,外面刊一包-J.二聚四氟乙烯海睬。CD型铁心n线圈结构的变压器,其线图间无t1I,时,外但绝缘按相邻绕组间最大电位差确寇,每线圈绝缘层为总绝缘层的一半。相邻Z注;!问也位泣=%i日总层一直立较少时,外包g缘层数根据防潮要求确寇。1.1.7.4线图厚度计算z每绕组厚度=绝缘线径dm.络组层数N.i、2马问绝主主启./LJ:Hj +立,绕组外包(绕组间绝缘,可!fZJ于包式中:K是堂去10 5 。/Z117-82 线周总厚度Dm:底简厚度b席简+内层绝缘厚度Z内层+各绕组厚度Zm+灌注层或裹复层外表面壁厚度b表壁线圈总厚度Dm对ED型铁心应小于窗口宽度C,对于CD型铁心应
8、小于窗口宽度的-半即告C。1.1.7.5各绕组平均应长Lmn:n: 1、2、3按附录C图Cu所示的方法和曲线查得。1.1.7.6各绕组导线长度的计算=Ln= Lmn飞Nnx 10- (m) 1.1.7.7各绕组铜茧计算Gmn=LnXI0-3 x导线每干米铜重(kg)导线每干米铜重kg/km见附录Bo1.1.7.8各绕组铜阻和铜耗计算z20C铜阻rn20C: fn20 C : Ln X 10-3 X导线每千米电阻导线每千米电阻Q/km见附录Bo热态铜阻rn;f n = K rrn20 C K,为线圈热态铜阻比冷态(20(;)铜阻增大的倍数,根据参数表给出的线圈平均温升A皿,可估计出比较接近实际的
9、线圈平均工作温度,查附录C图C13确E:Kr。当线圈工作温度无法估计肘,可按线圈耐热等级决寇的全年平均工作温度来确立K,值2E级绝缘z全年平均工作温度为90C,Kr = 1. 28; B级绝缘B全年干均工作温度为100C.K, = 1.31。变压器的热态铜耗2P:rn= 112fl + I/r2 +川+h , 2rn (W) 1.1.7.9出头焊片间反对地绝缘距离参见附录C图C1001.1 .8电压比核算。次级空载电压计算初级感应电压计算EU W z -一-20- W1 Vl U Ws 一二 W1E U Wm 一一叫W1vl 当1,坦1,肘,磁七电流I守在总电流1,中所占的比例较小,初级感应电
10、压为ge,臼U1- Ilf) 对于小号铁心变压器,磁化电流I在总电流1,中所占比例较大肘,初级感应电压为2e1=U1-11r1 次级感应电压计算z6. e=-;,.2 :1 - V 1 -1 W, ezzv71 次级负载电压计算=电a,调整率,;u核算=式中:UDO-一空载电压,U.一一负载电压。I:U = QJ/Z 117-82 飞TV.en :一有7ezUz=勺一I2r1Us=es-Isfs Uu=en-Inro U削UuU.。(11 = 2、8、4. .、空载损耗计算:Po = I(l 2r1 (20.C) + Pc 1.1.9温升计算。l算斗子F-z叫Am Pm F ZE77=1.77
11、自=-式中:T皿-一设线圈热量仅由线圈表面散发出去时的温升,A飞一一设铁心热量仅由铁心表面散发出去时的温升,Pm一一线圈损艳,p,一一铁心损耗,Fm-一绕组散热面积3Fc 铁心散热面积。求rq且线固与铁心热交换系数),由主;子也变附录C回归求得K值。计算_!jtmo:A血。=Pc+ Pm Umo叩+唁生)式中z皿r一-温升50,环境温度25C.气压760mmHg肘测得的线国散热系数2mo-一热平衡后,散热系数未修正前,按m计算得到的线圈平均温升,对于jl,l;B-.P,旬0,.,.c闻。的变压器和阻流圈可按下式计算zA Fm 由拮击直在附录C图C17求得Km值。A ATmo1 m=K面Rz.
12、QJ/Z 117-82 的,=专温升计算应满足下列不等式gA飞+,.u核算zPm相=P1rl+PZr2+12r . U Wz -二怠。-W 1 vl uso=号子U,U飞lv且D 0 = -:i:iF-U I . 1 e1=UJ-I1r1 e,自U1- Ilr 1 e=斗teiW, e 3 ;:一布了e,Uz=e .2, -Iztz Us =e3 - 13 r 3 U.=e.-Infn Au= UU-U. u=一non = 2、3、4.t算得到的次级负载电压与电压调整率应满足设计任务书技术要求。计算空载损幸t.P,=3I,相.rI(20C)+Pc1.2.9温升计算。计算击;于=l.FE相-古言
13、7:一=4.5目一求K值2由斗旱-j直查附录C图C14曲线得K值。L主C(W) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (V) (飞I) 15 。/Z117-82 计算AmOOA血。=午+P哺1.5自嚣。Fm中(1+ -i(一式中Ia.o. Fm中、自查参数表。注g设计变压器时所计算的空气道宽庭若与参数表中的推荐数值相近,则用参数表中的问。、Fm队目。如果计算空气道值远小于推荐值,则按无空气道考虑,不能用参数表中的乌hF.中、队.0应根据所计算的线圈厚度参考参数表中相近厚度线圆的a。值重新确定。Fm中应重新计算,Fm中阳2ac+告:ltC2+2ah +c
14、h 式中a为铁心选库,c为铁心窗宽,h为铁心窗高。自应根据所计算的Fm中重新计算自=Fd3Fm巾-A A-K 算LI 导l,k k h求A6 LB JCK SRP A5伫升q1崛咱嘟平录录算附附计查查T_= f:.0 1 T. KDKz. J 的c=41温升计算应满足下列不等式zT.+z三二线圈绝缘极限工作温度,.:Tc +白手铁心极限工作温度。注z实际散热面与参数表中F,.Fc有出入,线圈结构、各种工艺因素、安装配件等对散热系数有影响,故温升计算时应留有约3C余量,或按本单位经验留余量。计算温升时,有的按极限工作温度计算K,和热态铜阻,有的按全年平均环境温度加上温升来计算K,和热态铜阻。由于
15、不同地区,不同用途的产品其全年平均环境温度均不同,这里我们暂按一般电机产品习惯采用的35C作为全年平均环境温度。1.2.10 BSD型电源变压器设计举例。三相电源变压器,电路图见图5,其技术要求为z主望l图5初级,U,=200V土5%f= 400Hz 次级,U , =36V 1, = 2.6A 环撞温度,55 C 气压,D = 760皿mHg计算变压器功率,选择铁心z 16 QJ/Z 117-82 采用B级绝缘,选用BSD16x 16 x 40的I级品铁心,采用附录A表A13各栏参数。计算每柏初、次级臣数=查参数表得,T,1.75 (匾/伏T,1.81 (匾/伏Wl=UloTvl=20QXl.
16、75=350 (臣W.U,.T,36X1.8165 (臣计算空载电流,初级相电流s空载电流z查参数表得.P,13.8(W) 初级相电流,VA士日4.3(VA) 13.8 1,相3王磊面0.023(A) 64.3 1.相;: O.107(A) 3 x 200 1,相v丁三再王T2.,m:=、O.面子百:17-O.l仙(A)1,且31,相3XO.I090.327(A)IV.冒65, 一手走主-Iz=斗斗-X2.6O.483(A) IV 1 350 Il=Iz+Ic相0.483 +0.023= O.506(A) 1, = v丁可12qJ=、/0.506+0.107=0.517(A) 计算每相初、次级
17、导线截面积,选择线径z查参数表得.j=3.82A(mm 查附录B表Bl选s, 0.517 ql= -:-=一-一一-=O.135(mm) j 3.82 I啕2.6qz=一-二=一一-二二0.681(mm) 3.82 d , 0.41皿md,.0.47血皿(QZ)d,=0.93皿md,. =1.02mm(QZ) 计算变压器各绕组对铁心试验电压(查表2) 初级U=2KV 次级U 500V 线圈结构计算确寇端空距离E线圈端封,每端留环氧树脂厚度2mmo初级留边2mm次级臼边3皿m初级端空4mm次级端空5mm计算各绕组每层匮数和每绕组层数z38.5-4X2 初级每层臣数-丁:石灭王辰一-1 = 60
18、(匮)38.5-5X2 次级每层眶数-1.02x1.百1 = 25(阻)350 初级层数=-.-.- 6 (层)60 65 次级层数=3(层)25 17 。/Z117-82 确立内层、层阀、绕组间1i外包绝缘s内层绝缘:2xO.12硅有机玻璃漆布。层I司绝缘z初级1x 0.08电缆纸,次级1x 0.12电缆纸。绕组问绝缘,3xO.12硅有机玻璃漆布。外包绝缘:4xO.12硅有机玻璃漆布。线圈厚度计算g初级绕组厚度0.47 x 6 x 1 .15 + 0.08 x 5 + 3 x 0 .12 4.003 (皿四次级绕组厚度1.02 x 3 x 1 .15 + 0.12 x 6 4.239阳刚线圈
19、总厚度1+2XO.12个4.003丰4.239 9.482 (mm) 小于参数表中规定的线包厚度。各绕组平均臣长(查附录C罔C12): 各绕组导线长度a铜重计算gLml 3.5-3.0 3.0-2.8 2.82.5 1 2.52 电流密度A/mm)1- i-一一一一一一一一-1 B 1 5.94.8 4.84.0 I 4.03.5 3.53.0 I 3.02.6 次级EI 6.85.4 5.44.3 1 4.33.2 3.22.5 2.51.6 电压调整率叫了同丐6.55.2I 5.24.5 i工iZLJJZ二工注2磁感应强度、导线电流密度及绝缘等级选择,根据使用环境时间而定。绕甜1J灯丝绕组
20、,电流辛苦度还可以适当提高(表内数据以环境温度为+70C考虑。 次级电压调整率与负载特性、整流电路及电流密度有关。 变压器效率是以电容性桥式整流计算。 E级允许最高温度为+120C, B级允许最高工作温度为+130 c。 铁心材料为DG310, = 0.08mm, C.导线规格与排绕系数K排见表12,表12 辱或窥辐皿m)导线排号d.OD型变压器参数表见表13。1.4.2 OD型变压器计算步骤。已知条件s工作频率、电压、电流、整流电路和负载特性。a.计算变压器输出功率P根据P,直查表13选择铁心规格。b.计算初级线圈电流!式中变压器效率见表II。C.计算各绕组导线线径dn:d川E卢=叶吨叩1.
21、1叫.1P,= LUiL I,=_I J U, 式中1为选定的电流密度。根据d.植在附录B,得梅近的导线线径:&.对应的最大外径d.皿和截面积S。.28 gN=可N型变压器参数农HMillfl旦啤hL_ 0.3481_1_1_川jfi1:315响吗0.34飞:lfjjlJfBUl l:11;1i ;二i引JUin叫:1221:l,.00 11.10 表13OD 考a 格OD12/20 x 6.5 8 规8.80 2.28 8 15 :t 0.24 1 8 11耐2叫0.34816.6 铁损电流为I级品的66%,n级品铁艳为115%,铁损电Ji为130%。注z铁心截面积按占空系数。.87计算s铁
22、心净重按占空系数为0.9计算(其中考虑镶层重量)重量比重按7.65;磁路平均长度/,按公式1, 0.5rr (D + d)计算,-M由QJ/Z 117-82 d.计算每伏匮数T,和各绕组臣数Wn:e.计算空拨电流10;铁损rt!.i在或查表13求1,磁化电流式中,H一磁场强度sT108 V=4王4fBmS,W n Un T v (n: 1、Z、8)I一E._c - U 1 I Htc CP - Uf Ic-铁心平均磁路长度。空载电流I (l =v PC-+PtP f.计算变压器结构s变压器外侧各绕组间绝缘厚度zn=1.50n (11= 0、1、2式中On为绝缘材料厚度(mm), 1.5是指绕绝
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