【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 VU l 3 6 7 5 5 0 0 011 ???? VU l ???? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 6 VU l 3 5 0 0 5 0 0 031 ???? VU l ???? VU l 3 3 2 5 5 0 0 051 ???? 其相電壓分別為： VUU lp 2 1 2 2 03/1111 ?? ?? VUU lp 2 0 7 1 03/2121 ?? ?? VUU lp 2 0 2 1 03/3131 ?? ?? VUU lp 1 9 7 1 03/4141 ?? ?? VUU lp 1 9 2 0 03/5151 ?? ?? ②低壓線圈為“ d”型接線時(shí)，其線、相電壓相等，即 VUU lp 1050022 ?? 。 ③高壓線圈為＂ Y＂型接線時(shí)，其線、相電流相等，即 AUSII lePl 66*3/10* 21311 ??? ? ④低壓線圈為＂ d＂型接線時(shí)，其線電流和相電流分別為： AIIAUSIlPlel 1273 22021 50 03/100040003/1022232 ??? ??????? 鐵心直徑的選擇 鐵心直徑的選擇是變壓器設(shè)計(jì)中很重要的工作，鐵心直徑選取的是否合適，它將直接影響變壓器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如材料的消耗、變壓器的重量、體積等。 影響鐵芯直徑選擇主要因素 首先，從變壓器原理的分析可知 ， 在保持鐵芯磁通密度一定的條件下，鐵芯直徑的變化將使得繞組匝數(shù)改變。其次，如保持繞組匝數(shù)不變 ,增大 鐵芯直徑將使得磁通密度降低，而空載電流、空載損耗均將相應(yīng)下降，但鐵芯材料消耗將增加；反之，如減少鐵芯直徑則有可能引起鐵芯過飽和以致使空載電流和空載損耗均大為增加。 此外 ,對(duì)電力變壓器來說，短路阻抗是一個(gè)很重要的性能參數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)要求嚴(yán)格地控制在一定范圍之內(nèi)。 根據(jù)計(jì)算短路阻抗公式 可 知 ， 若要維持短路阻抗為一定值，則需要使繞組電抗高度 Hx 減少，并使縱向漏磁等效而積增大，即增加本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 7 輻向尺寸而減少繞組高度，以使繞組和整個(gè)變壓器的尺寸向?qū)挾偷姆较虬l(fā)展 。相反，如減少鐵芯直徑而使繞組匝數(shù)增加時(shí) ,為保持短路阻抗不變，則整 個(gè)變壓器的尺寸將向窄而高的方向發(fā)展。 鐵芯直徑計(jì)算 鐵心直徑的大小，直接影響材料的用量、變壓器的體積及性能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。故選擇經(jīng)濟(jì)合理的鐵心直徑是變壓器設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。硅鋼片重量和空載損耗隨鐵心直徑增大而增大，而線圈導(dǎo)線重量和負(fù)載損耗隨鐵心直徑增大而減小。合理的鐵心直徑就是硅鋼片和導(dǎo)線材料的用量比例適當(dāng)，打破到最經(jīng)濟(jì)的效果，故鐵心直徑的大小，與采用的硅鋼片性能和導(dǎo)線材料直接有關(guān)。根據(jù)關(guān)系式的推導(dǎo)，鐵心直徑 D 與變壓器容量 P的四分之一次方成正比的關(guān)系，但因?yàn)樽儔浩鞣謫蜗?、三相、雙繞組、三繞組、自耦 等，同樣容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便，均以每柱的物理容量 eS39。 為基礎(chǔ)，按下式求出鐵心直徑 : 3301 3 3 355 44 39。 ????? eSKD K－系數(shù)，由硅鋼片性能和導(dǎo)線材料而定，采用冷軋硅鋼片，銅導(dǎo)線時(shí)， K取 53－ 57，本設(shè)計(jì) K取 55。 按標(biāo)準(zhǔn)直徑取的 330mm。 雙繞組變壓器由于兩側(cè)線圈均為額定容量，因而在計(jì)算每柱容量時(shí)不需折算。 eS －一柱容量，三相雙繞組變壓每柱容量為 : kVASS ee 133334000339。 ??? 鐵心截面的設(shè)計(jì) ①鐵心級(jí)數(shù)的確定 鐵心柱截面為一多階梯形，外形接近于一個(gè)圓。這個(gè)階梯開的級(jí)數(shù)愈多，有效截面愈大，但制造工時(shí)也愈多。根據(jù)材料供應(yīng)情況和制造工藝水平，盡力增加鐵心柱級(jí)數(shù)。本計(jì)設(shè)鐵心柱直徑取 10級(jí)。 表 鐵芯柱直徑（ mm ） 級(jí)數(shù) 90245 57 250350 810 355630 1214 640 以上 15? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 8 ②每級(jí)片寬的確定 迭片寬度是根據(jù)硅鋼片入廠時(shí)的寬度而定。為了套裁，成張硅鋼片寬度應(yīng)為每級(jí)片寬的倍數(shù)，硅鋼片波浪度較大時(shí)，還要考慮去邊。由于中小型變壓器的鐵心可以相互相套裁，而且進(jìn)廠硅鋼片的寬度又是不固定的，故每級(jí)片寬一般是采用 10mm 一進(jìn)級(jí) ,必要時(shí)，充許有個(gè)別 5mm 一進(jìn)級(jí)的。 1 1 01 3 01 7 02 3 02 6 02 8 02 0 01 5 03 0 03 2 03301141019130516780124133 圖 鐵心柱截面 ③迭片系數(shù) 迭片系數(shù)是由硅鋼片的標(biāo)稱厚度，波 浪性、絕緣膜厚度及鐵心夾緊程度而定。一般主要根據(jù)波浪性來確定迭片系數(shù)，因其他因系變化不大。本設(shè)計(jì)迭片系數(shù)取。故鐵心有效截面積為 平方厘米。 ④鐵心溫升 鐵心各級(jí)間是否放置油道，由鐵心溫升計(jì)算來確定。鐵心充許溫升為 80 攝氏度，鐵心對(duì)油的溫升為： 21 Q ?? 式 () 式中： 1Q －鐵心表面對(duì)油溫升。 2Q －鐵心內(nèi)部對(duì)鐵心表 面的溫升。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 9 鐵心直徑在 500mm 以下時(shí)，可按下式計(jì)算 qQ ? Co 式 () 422 1028 ???? KaPQ w Co 式 () 式中： 0q －鐵心表面熱負(fù)荷 SW FPq ??0 式 () )1001( ??? CPP CW 式 () )()( babaF S ????? 式（ ） CP －硅鋼片的每公斤的損耗瓦數(shù)； C－校正系數(shù)，％； a－最大一級(jí)的片寬， cm； b－兩油道間迭厚，無油道時(shí)為總迭厚， cm； K－系數(shù)， )10(10 222 babk ????? 式（ ） 鐵心溫升計(jì)算如下： cma 32? ， cmb ? 據(jù)式 448)()( ?????? babaF S 據(jù)式 )( 22 ??????k kgwPc /? %20?C 據(jù)式 kgwCP w /)1 0 0/1( ???? 據(jù)式 ????? sw FPq 據(jù)式 CqQ ?? 據(jù)式 CKaPQ w 0422 ???? ? 據(jù)式 CQ 021 ????? 油平均溫升一般取 40 攝氏度，故鐵心對(duì)空氣溫升為 ＋ 40＝ 攝氏度，鐵心中可以不加油道。 線圈匝數(shù)的計(jì)算 每匝電壓 te 的確定 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 10 按電磁感應(yīng)定律得每匝電壓： 450ct BAWUe ?? 式（ ） 式中： B－磁通密度，千高斯； CA －鐵心有效截面，平方厘米。 初選每匝電壓 39。et 已知鐵心截面 AC、 硅鋼片牌號(hào)民，即可初選每匝電壓 39。et 因?yàn)轭~定頻率為 50 赫茲，即有 據(jù)式 得 39。 ???? ct BA 伏／匝 式中： /te — 初算每匝電壓，伏； B— 磁通密度，千高斯。 低壓線圈匝數(shù)的確定 低壓線圈匝數(shù)的確定最后求得每匝電壓 te 和磁密 B 用 39。et 和低壓線圈電壓初算低壓線圈匝數(shù) 39。2W 為 39。2 ??W 匝 匝數(shù)不能有小數(shù)，取低壓線圈匝數(shù)為 358匝，故每匝電 te 為： 39。 ??t 伏／匝 磁密 B為 ???B 千高斯 高壓線圈各分接匝數(shù)的確定 因?yàn)楦邏壕€圈的分接范圍為 35000? 2*%伏，故首先求出 %相電 壓的匝數(shù)。 % 相電壓 = VUU pp 51020710212202111 ???? ?? ,% 的匝數(shù)=510/te =510/= 匝，取 17匝和 18 匝兩種。實(shí)際 %電壓為 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 11 te ? 17=? 17= 伏 te ? 18=? 18= 伏 電壓比校核對(duì) 計(jì)算高壓線圈匝數(shù)，首先從 5%開始 ① 5%時(shí)的匝數(shù) = 6 5 ??? tp eU 匝，實(shí)際 5%時(shí)的相電壓=655*= 伏。與標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差為 % 1920219211 ??? 小于 % ② % 的 匝 數(shù) =655+18=673 匝 ， 實(shí) 際 % 時(shí) 的 相 電 壓=+= 伏。與標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差為： % ??? 小于 % ③ 額 定 時(shí) 的 匝 數(shù) =673+17=690 匝 ， 實(shí) 際 額 定 時(shí) 的 相 電 壓=+= 伏。與標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差為： % ??? 小于 % ④ +% 時(shí) 的 匝 數(shù) =690+18=708 匝 ， 實(shí) 際 +% 時(shí) 的 相 電 壓=+= 伏，與標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差為： % ??? 小于 % ⑤ +5% 時(shí) 的 匝 數(shù) =708+17=725 匝 ， 實(shí) 際 +5% 時(shí) 的 相 電 壓=+= 伏，與標(biāo)準(zhǔn)電壓誤差為： % ??? 小于 % 線圈型式的選擇及線圈排列 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 電磁設(shè)計(jì) 12 線圈高度的估計(jì) 線圈的幾何尺寸主要是由電抗計(jì)算確定的。當(dāng)頻率、匝數(shù)、電流、每匝電壓等確定后，電抗的大小與線圈的高度和線圈的徑向尺寸有關(guān)，這樣 ，就有兩個(gè)未知數(shù)，故不能一次就確定出 線圈幾何尺寸 ，往往都是假設(shè)一種線圈幾何尺寸進(jìn)行電抗計(jì)算，以后再進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，但是，為了使這個(gè)假設(shè)盡量符合實(shí)際，對(duì)阻抗電壓 7 ％的中小型變壓器，其線圈高度 Hx 可 以 按 下 式 估 計(jì) ：)2 0 0 0 012140( 2 ??? WIH x 式（ ） — 式中： W－每相高壓或低壓線圈匝數(shù)； — 2I －每相高壓或低壓線圈電流。 據(jù)式 得： 951)2 0 0 0 012735812140( ??????XH mm （ 為使?jié)M足阻抗 電壓百分?jǐn)?shù)，調(diào)整線圈的高度，試 取 800 以此高度選的是擇導(dǎo)線尺寸。 ) 線圈撐條數(shù)的確定 線圈撐條數(shù)最好為 4 的倍數(shù)，撐條主要是支撐線圈，故撐條數(shù)的最后確定，應(yīng)由短路機(jī)械計(jì)算決定，但一般都按經(jīng)驗(yàn)以鐵心直徑大小確定撐條數(shù)。當(dāng)鐵心直徑為 330mm，取 12 根撐條。 線圈段數(shù)及匝數(shù)的確定 ①低壓線圈的段數(shù)及每段匝數(shù)的確定 因?yàn)榈蛪?線圈 輻向尺寸近于一致，故低壓線圈一般都是同樣用分?jǐn)?shù)匝，以保證高低壓線圈間的距離沿圓周方向一致，保證不因局部突出影響絕緣 XXX度。每段匝數(shù)的分?jǐn)?shù)部分均以撐 條數(shù) N 為分母表示出來，分?jǐn)?shù)的分子盡量為撐條數(shù) N減１。 但首末兩段的分子要求如下：當(dāng)并繞根數(shù) n為偶數(shù)時(shí)，其分子小于或等于N－ [(n/2)+1]。當(dāng)并繞根數(shù) n 為奇數(shù)時(shí)，其分子小或等于 N－［ (n+1)/2］。低壓線圈的段數(shù)，在沒有分接頭時(shí)，為了使首末端出頭在一側(cè)，故段數(shù)必須取偶數(shù)。按上述的算法得各段匝數(shù) 。 本設(shè)計(jì) N=12，差額 =1/12=。低壓線圈匝數(shù)喂 358匝，接近的的整匝數(shù)為 10 時(shí)，可算出幾種段數(shù)： 358/（ ） =，取 46 段； 358/（ ）= 段，取 41段； 358（ ） =36 段。本設(shè)計(jì)根據(jù)導(dǎo)線尺寸溫升而言，選擇 46 段較為合適，