心式铁心柱电力变压器油道位置设计计算
变压器的设计计算方法
变压器的设计计算方法变压器的设计计算方法变压器的设计计算方法 1 .电压计算公式（1）.Y 丫0型U相=U线/ V 3相=1线（2）.△ 型U 相=U线I相=1线/ V 3欲心直径的估算D=K K——经验系数（一般取52〜57）P——每柱容量（P=Se/3）通过查表：得AC铁心的截面面积3 .低压线圈匝数计算（1）.初算每匝的电压Et' Et ' =BX At/450-B磁通密度（通常为17.1〜17.5）（2）.初算低压线圈匝数Wd Wd‘ =1相/Et '相-----低压线圈相电压按照公式计算低压线圈匝数Wd不一定是整数，若舍去小数位时，磁通密度B将比初算Et时大，若进位为整数匝时，磁通密度B将比初算Et时小。
（3）.确定每匝的电压Et Et=U相/ Wd式中：Et值算至小数点后三位（4）.磁通密度的计算B=450Et /At=Et XI05 / 222 怒式中：B的单位为千高斯（5）.磁通的计算少m=450Et式中：少m的单位为千线4 .高压线圈匝数计算（1）.首选计算最大和最小分接相电压=U相X （1 ±5%）（2）.根据分接电压计算分接匝数WG仁U相/Et U相----高压额定相电压W G仁U相/Et U相----高压最大分接相电压W G2=U相/Et U 相----高压最小分接相电压（WG1、W G1、W G2都取整数匝）（3）.电压校核根据匝数WG1计算计算电压U相'＜0.25%最大或最小分接电压的计算公式同上 5 .低压层式线圈的导线选择（1）.选用导线时应注意宽厚比：层式为1.5〜3（2）.导线截面积的计算A=I相/ J I相---低压相位电流A-----导线截面积J——电流密度（电流密度一般取2.3~2.5）#由导线截面积A查得导线宽度和厚度（指带绝缘的）（3）.一般来说容量在630KVA以下线圈形式用双层式。
一般来说容量在2000KVA〜630KV A线圈形式用单层式。
电力变压器铁心柱截面与公差带的优化设计
２ ２
— ５
４ 一 ｘ Ｙ ≥ ３ ０ ３ ． ｘ ２ ，， ２ ７ ９８
】 ＝１
运用 ｌ ｇ ｉ ｏ软件求解 ． ｄ ２时取得最优解 ． ｎ 当 ＝ 此时 ． 心柱截 面积 铁 （） ２ 在多级阶梯形和线圈之间需要加入一定 的撑条来起 到固定的 为 ３０ ５ ． ｍ ２比之 前增加 了 １ ． ｍ ｚ 级的宽 度和厚度 如表 １ ２ ７０ ｍ ． ０ ０ ｍ， ２ 各 作用 ． 所以一般要求第一级的厚度最小为 ２ ６毫米 ． 硅钢 片的宽度最小 所示 。 为 ２ 毫米 ． ０ 故约束 如下 ： 表 １铁心柱截面最优设计
让铁心柱有更好的形状， 并结合文旃 ５ 标范围， ］ 中国 给出铁心柱公差带设
计， 该设计运用 ｒ优化模型 ， Ｉ１］］ 文献 ６『［ 中有相关介绍。 ７８ 铁 心柱截 面形状越好 ， 目标 函数为 ：
Ｊ １ ４ ｔ ４ 、 ｌ
１ ． 铁心截面 的设计
１１ 策 变 量 ．决 对铁心 柱截面进行设 计时 ．选择 决策变量 为铁心柱截 面的级数
径为 ６０毫米 时的情 况， ５ 建立优化模型 ， 出铁 心柱截 面和公 差带的优化设计 。 给
【 关键 词】 心柱截面； 铁 公差带； 化设计 优
（） ６ 所给的各个决策变量均为正数 ， 非负约束如下 ： ＞ ＸＤ ｉ ＞ Ｄ 电力变压器铁心柱截面在 圆形 的线 圈筒里面 。 为了充分利用线 圈 １４ 型求解 ．模 内空 间又便 于生产管理 ．心式铁心柱截 面常采用 多级阶梯形结构 ． 如 由经验可知 ． 当铁心柱外接 圆直径 为 ６０ ｍ时 ． ５ｍ 铁心柱截面级数 图１ 所示 。截 面在 圆内上下轴对称 ， 左右也轴对称 。 可选 ｌ 、３ １ 。 ２ １ 、４ 由于数量 较少 ， 在求解 时只需分别 对 ｎ １ ｎ ３ ｎ １ ＝ ２，＝１ ，＝ ４ 三种情况进行求解 ． 中选择最优解。 从 用 ｌ－ 软件编程求解 ．当 ｎ １ ｉｏ ｔ ｇ ＝ ４时铁 心柱的几何截面积最大 ． 为
电力变压器铁心柱截面的公差带的优化设计
筒之 间 的间 隙为 ， 则有 以下 关系 ： ＝ 一 ：２ 第 ｉ 的宽 度 Ｘ为 ５的倍 ｄ （） 级 ｉ 数， ｉ 的厚度 Ｙ为 ０ ５ 第 级 ． 的倍 数 （ 位 ：ｍ ， 问题 一 的基础 上， ｉ 的厚度 ｍ ）在 第 级
Ｙ向下 取０ ５ ， ． 的倍 数 为 ， 向上 取０ ５ ． 的倍数 为 ： ３ 如图所 示， 各级厚 度 （） 在 向下 取 ０ ５的倍 数 时， ． 各级 厚度 相 比于 原 理论 值 Ｙ 会有 所减 小 ， 改变 量 为 设
科 学论 坛
●Ｉ
电力变压 器铁 心柱 截 面的公差 带 的优化 设计
史秋芸 Ⅲ 邱志斌
（ 武汉 大 学 电气工 程学 院 湖 北 武汉 ４ ０ ７） ３ ０ ２
［ 摘 要］ 关 电力变 压器 铁心 柱 的截 面 的设 计 已经 有很 多种 的方法 ， 且也相 当 的成 熟， 是考虑 到 实际应 用 中， 面 的设计 要考 虑到 公差 带 的影响 ， 有 而 但 截 以考 虑 到铁 芯的利 用 率 以及 利 用极 限的半 径 的最 大 与 最小 值 从 而求 出 公差 带 。 ［ 关键 词］ 电力变 压器 公差 带 中图分 类号 ：Ｍ Ｔ４ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ９ ９ ３ （ ０ ０ １ — ０ １ ０ １０ １Ｘ ２ １） ４０ ４ １
电力变压 器 的设 计中很 重要 的 一个环 节就 是铁 心 柱的截 面 如何 设计 。但 是现在 的 设计 方案 已经 相 当 的成 熟， 如基 因遗 传法 等等 。但是 考 虑到 现实 生 产 应用 中， 截面 的公 差带 的优 化设 计也 是相 当 的重要 的， 本文 就从 公差 带这 一 点从 两 个 方 面 来 分 析 。 １ 差带 的 设 计 公 本文 以心 式铁 心柱 为例 进行 优化 设计 。电力变 压器 铁心 柱截 面在 圆 形 的 线 圈筒 里而 。为 了充 分利 用 线 圈 内空间 又便 于 生产 管理 ， 心式铁 心 柱截 面 常 采 用多 级阶梯 形 结构， 面在 圆 内上下 轴对 称， 右也 轴对 称 。阶梯形 的 每级 截 左 都 是 由许 多同种 宽 度 的硅钢 片迭 起 来 的 。由于制 造 工 艺的 要求 ， 钢片 的宽 硅 度 般 取 为 ５的倍 数 （ 单位 ： 米） 因为在 多级 阶梯 形 和线 圈之 间 需要 加 入 毫 。 定 的撑 条来 起到 固定 的作 用， 以一般 要求 第一 级 的厚度 最小 为２ 毫米， 所 ６ 硅 钢 片 的 宽度 最 小为 ２ ０毫米 。 在实 际的变压 器生产 中， 圈的 内筒与铁 心柱 的外接 圆之 间必须 留有一 定 线 的间隙 以便 于 安装 和维 修， 设计 的两 个 直径 的取 值 范 围称 为公 差 带。 因此在 铁心 柱截 面的优化 设计 中， 以考虑 稍微增 加铁 心柱外 接 圆的直径 以使得 铁心 可 柱有更好的截面形状。 １ １从 铁芯 利用 率考 虑 假定线 圈 的 内筒 直径 不变， 在线 圈 内筒与 铁心 柱之 问存在 间隙 的基 础上 ， 适 当增 加铁心 柱 外 接圆 的直 径， 以使 得 铁心 柱有 效截 面 积最 大 。现在 问题可 以这样 理解 ， 心柱级 数一 定， 径愈人 ， 面积 愈大 ， 是直径 增大 ， 铁 直 截 但 制造 工 时 也就 增 多， 因此 需要 综合 考虑 铁 心利 用 率的 问题 。由于铁 心柱 的外接 圆 直径 增加值 必 须小 于线 圈 内筒与 铁心柱 外接 圆之 间 的间 隙， 当外接 圆直 径增 加 时， 铁心 利用 率也 会 随之发 生变 化， 当铁心 利用 率 随直径 增加 而达 到某 个 峰值 时， 可认 为 公 差带 即为 此 时 的直 径 与 原 卣径 之差 。 １ 从各 级 的厚度 是 ０ ５ 倍数 考虑 ２ 的 由 于实 际 程应用 中， 硅钢 片 的厚 度和 绝缘 漆膜 的厚 度 为某一 规定 常数， 在生产 过程 中 可 能达到 理论 中各级 厚度那 样 的精确度 ， 在利 用约束 条件 求解 目标 函数 即铁心 柱 的有效 截丽 积 的过程 中， 会产 生 一定 的偏 差， 使得 各级 硅钢 片 的顶点 不一 定在 外接 圆上 ， 因此会 影 响铁心 柱 的截面 形状 ， 个偏 差便 是要 这 求 的公差 带 。 查有 关资 料 可 知， 经 每一 片硅 钢片 的厚 度为 ０ ３ ０ ５ｍ 可 取 ． ～ ．ｍ ， 每一片 硅钢 片与 绝缘 漆膜 的厚 度之 和 为０５ｍ 线 圈 内筒与 铁心 柱外 接 圆之 间 ．ｍ ；
变压器电磁计算
1.85
1.78
2.15
63-110/3-10 kV
1.85
1.96
2.03
2.17
63-110/35/3-10 kV
2
2.1
2.18
2.45
电密计算：相电流/导线截面积（单根导线面积x并饶根数）
性能水平
8
9
10
电密
3．5
3
2．5
轴向高度计算：单根导线包完绝缘高度（b）*段数+压缩后轴向油道高度+线圈到铁轭尺寸
电压（kV)
3-6
10
35
63
110
段数
36-60
40-70
56-76
60-80
60-80
2x34,2x44
电抗高度的估算：
HK=IN*WN*D*K/ et*Uk%*104(D/40+主空道+2 Uk%+4) mm
D---铁心直径
K----经验系数
经验系数
铜线
铝线
热轧
冷轧
热轧
冷轧
3-35/0.4-10kV
3.低压匝数
W2=U2/ et保留小数点后三位
重新确定et，B,磁密计算B=450*et/ At
4.高压匝数
W1=U1/ et各分接匝数
电压比校核实际匝数与et的乘积与实际电压的差
绝对值(W1* et-实际电压)/实际电压*100%
允许偏差
标准规定允许偏差值
计算允许偏差
主分接
≦0.25%或≦短路阻抗x10%
铜油温升计算公式:
自冷内线圈 0.41 q0.6+匝绝缘校正温差+辐向及油道高度校正温差
变压器结构图解
变压器结构图解变压器的基本结构部件是铁心和绕组，由它们组成变压器的器身。
为了改善散热条件，大、中容量变压器的器身浸入盛满变压器油的封闭油箱中，各绕组与外电路的连接则经绝缘套管引出。
为了使变压器平安牢靠地运行，还设有储油柜、气体继电器和平安气道等附件。
(一)铁心铁心既作为变压器的磁路;又作为变压器的机械骨架。
为了提高导磁性能、削减交变磁通在铁心中引起的损耗，变压器的铁心都采纳厚度为0.35-0.5mm的电工钢片叠装而成。
电工钢片的两面涂有绝缘层，起绝缘作用。
大容量变压器多采纳高磁导率、低损耗的冷轧电工钢片。
电力变压器的铁心一般都采纳心式结构，其铁心可分为铁心柱(有绕组的部分)和铁轭(联接两个铁心柱的部分)两部分。
绕组套装在铁心柱上，铁轭使铁心柱之间的磁路闭合。
在铁心柱与铁轭组合成整个铁心时，多采纳交叠式装配，使各层的接缝不在同一地点，这样能削减励磁电流，但缺点是装配简单，费工费时。
在一般变压器中，铁心柱截面采纳外接圆的阶梯形。
只有当变压器容量很小时才采纳方形。
沟通磁通在铁心中会引起涡流损耗和磁滞损耗，使铁心发热。
在大容量变压器的铁心中，往往设置油道。
铁心浸在变压器油中，当油从油道中流过时，可将铁心中的热量带走。
(二)绕组绕组是变压器的电路部分，用来传输电能，一般分为高压绕组和低压绕组。
接在较高电压上的绕组称为高压绕组;接在较低电压上的绕组称为低压绕组。
从能量的变换传递来说，接在电源上，从电源汲取电能的绕组称为原边绕组(又称一次绕组或初级绕组);与负载连接，给负载输送电能的绕组称副边绕组(又称二次绕组或次级绕组)。
绕组一般是用绝缘的铜线绕制而成。
高压绕组的匝数多、导线横截面小;低压绕组的匝数少、导线横截面大。
为了保证变压器能够平安牢靠的运行以及有足够的使用寿命，对绕组的电气性能、耐热性能和机械强度都有肯定的要求。
绕组是根据肯定规律连接起来的若干个线圈的组合。
依据高压绕组和低压绕组相互位置的不同，绕组结构型式可分为同心式和交叠式两种。
变压器计算
前言变压器是根据电磁感应定律，将交流电变换为同频率、不同电压交流电的非旋转式电机。
变压器是随着电磁感应现象的发现而诞生，经过许多科学家不断完善、改进而形成的。
同时变压器也是工厂供电系统中最重要的元件，在现实的运用中显示越来越重要的作用。
随着信息技术、材料技术、新能源技术等新技术与制造技术的相互交叉渗透,融合,使传统意义上的制造技术在原有基础上得到了质的飞跃,形成了当代的先进制造技术,与传统制造技术相比,它既有继承性,又有质的区别;它既有特定的含义,又是动态发展的,想对而言的.如今,先进制造技术已成为各国经济发展和满足人民日益增长的主要技术支撑,成为加速高新技术发展和和实现国防现代化的主要技术支撑,成为企业有激烈的市场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键因素。
继电保护装置是电力系统密不可分的一部分，是保障电力设备安全和防止、限制电力系统大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。
国内外实践证明，继电保护一旦发生不正确动作，往往会扩大事故，造成严重后果，而继电保护装置既各种不同类型的继电器，以一定的方式连接与组合，在系统发生故障时，继电保护装置动作，作用与断路器脱扣线圈或给出报警信号。
以达到对系统进行保护的目的。
三相油浸式变压器机构设计及电磁计算总体设计思路图概述变压器作为一种能量转换器，广泛地应用于国民经济各部门，各领域。
由于使用了变压器，使得发电机、传输电力的电网以及应用电力的用电设备，都有可能选择最合适的工作电压，安全而经济的运行。
变压器类产品包括变压器、互感器、调压器、电抗器等，品种规格繁多，但基本原理和结构是相似的。
变压器设计包括电磁计算与结构设计。
电磁计算的任务在于确定变压器的电磁负荷和主要尺寸，计算性能数据以及重量、外形尺寸等。
计算的结果必须满足有关技术标准的规定和使用部门的要求。
结构设计的任务是选定各种结构件的型式，核算各部分的强度。
特别重要的是保证绕组的绝缘强度和动、热稳定性，以及铁心和油箱的机械强度。
变压器电磁计算
单螺旋
单半螺旋
12000-50000
6
40000-63000
10
800-3150根，最多6根
匝数150以上，高压并饶根数4根以上，采用中部进线
800-10000
6
≥630
10
≥800
35
≥2500
63
纠结式
外线柱
并饶根数≦3根，采用纠结式，3根以上采用内屏连续式，内段匝数少可采用内屏
连续式，半连续式，内屏连续式，交错式和螺旋式（单螺旋，单半螺旋，双螺旋，四螺旋）
线圈形式的选择：容量，电压等级，使用条件。
通常低压电流大，并饶根数多，螺旋式线圈较多，但也要看匝数，如匝数多，线圈高度受限制，可能要采用连续式。
容量
电压等级
线圈形式
适用范围
说明
≦630
0．4
双层圆筒式
内线柱
并连根数1-6根（扁）
1
一般电磁计算程序
第一部分铁心计算
1．确定铁心形式：芯式
2．选取铁心直径：查表确定铁心柱和铁轭截面积（cm2）
3．硅钢片的牌号：
4．接缝形式
5．磁密的选取（材质，空载，噪声，温升）
B大，空载大，噪声大
第二部分绕组计算
1．绕组形式
2．绝缘结构（主，纵绝缘）
3．匝绝缘的选取
4．电密的选取(材质，负载，温升)
≥5000
110
内屏式
外线柱
≥31500
220
纠结式
以饼式线圈为例计算：线圈电流,电压,匝数,线圈的电抗高度，线圈的辐向尺寸，段数，每段匝数，线规（a*b a为厚度），导线的长度，重量，匝绝缘，油道，压缩系数等。
主纵绝缘结构：
[毕业设计]6300KVA电力变压器设计(1)
![[毕业设计]6300KVA电力变压器设计(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/0df36d55783e0912a3162a0e.png)
6300KVA电力变压器设计学生姓名：学生学号：院（系）：年级专业：指导教师：助理指导教师：二〇〇八年五月摘要摘要现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。
发电机发出来的电,根据输送距离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。
见于变压器的现状和发展趋势，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。
目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。
电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。
关键词变压器，铁心，线圈，损耗，油箱，温升，重量ABSTRACTModernization of industrial enterprises, the wider use of electricity as a source of energy, electricity from hydropower stations and power plants are the generators directly into them. Sent to the electric generator, according to transmission distance in accordance with the different voltage transmission out, we need a change in voltage specialized equipment, such equipment is called "Transformer." Transformer seen at the current situation and development trends, new technologies, new materials, new technology applications are endless. The current transformer industry of the new materials and new technologies in development, with the exception of low-loss transformers, amorphous and the core transformers, dry-type transformers, all sealed transformers, for transformer capacity, mine transformers, wound core transformer, R-type transformers, single - Phase transformer, OLTC transformers, modular transformers, box-type transformers, there are silicone oil transformers, SF6 transformers, such as superconducting transformer.It is a power transformer, lose, change, power distribution system in one of the key equipment, and its performance, quality, directly related to the reliability of power system operations and operating efficiency, transformer design is a very worthy of our study of Subject.Keywords transformers, core, coil, loss, the fuel tank, temperature, weight目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1 课题背景 (1)1.1研究意义 (1)1.2国内外发展状况 (1)1.2.1国外发展状况 (1)1.2.2国内发展状况 (1)1.3变压器的发展方向 (2)2 变压器设计前的准备 (3)2.1做好变压器设计应注意的问题 (3)2.1.1．熟悉国家标准与- (3)2.1.2熟悉产品规格及技术用户的要求 (3)2.1.3变压器设计计算步骤 (4)2.2主要材料、结构的确定 (4)2.2.1主要材料 (4)2.2.2变压器主要结构的确定 (4)3 电磁计算 (5)3.1额定电压和额定电流的计算 (5)3.2铁心直径的选择 (5)3.2.1影响铁芯直径选择主要因素 (5)3.2.1截面的选择 (6)3.2.2铁心截面的设计 (6)3.3线圈匝数的计算 (7)3.3.1每匝电压te的确定 (7)3.3.2初选每匝电压'et (7)3.3.3低压线圈匝数的确定 (8)3.3.4高压线圈各分接匝数的确定和电压比校核对 (8)3.4、线圈型式的选择及线圈排列 (8)3.4.1线圈高度的估计 (8)3.4.2线圈的确定 (9)3.5导线的选择 (10)3.6线圈辐向尺寸的计算 (11)3.7绝缘半径(见图3-4) (11)3.8阻抗电压计算 (12)3.9高压线圈数据计算 (13)3.10低压线圈数据计算 (13)3.11铁心计算(见图3-6) (13)3.12空载损耗Po 的计算 (14)3.13空载电流%O I (15)3.14涡流百分数WK 的计算 ............................................................................................... 15 3.14线圈对油温升的计算.. (15)3.15油箱尺寸的估计(见图3-7) (16)3.16杂散损耗计算 (16)3.17总损耗计算 (17)3.18箱壁散热面计算 (19)3.19四散热器的选择 (19)3.20油的温升 (19)3.20.1油平均温升s T 的计算(见图3-9) (19)3.20.3线圈平均温升x T 的计算 (20)3.21安匝分布 (20)3.22各区域安匝占总安匝百分数 (21)3.23机械力计算 (21)3.24变压器重量计算 (22)4 三种不同方案的比较 (24)4.1三种不同方案中安匝分布和及阻抗电压进行优化 (24)4.1.1优化理由 (24)4.1.2阻抗电压计算 (27)4.2方案三对变压器重量以及散方面的优化 (28)4.2.1优化理由 (28)5总结 (30)参考文献 (31)附录A：变压器结构安装图 (32)附录B：变压器主要产品部件使用说明书 (33)1 课题背景1.1研究意义现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。
电力变压器铁心柱截面的优化设计
0背景在变压器的产品设计中,铁心截面设计非常关键,为了达到节材降耗的目的,应对铁心直径更细分档,并使某一直径的铁心截面最大化,这对于规模较大的中小型变压器厂尤为重要。
本文将对改进及如何改进铁心截面设计,提高使用效果的同时减低变压器的成本做重点论述。
1约束条件变压器的心柱截面一般采用多级圆形截面,为了提高心柱截面的利用率,必须增大心柱的几何截面与外接圆截面的比例。
为达到此目的,有两条途径,其一是提高叠压系数,其二是在给定直径D 时,增加多级圆形截面的几何面积。
提高叠压系数,受到工厂剪切、叠压等工艺条件限制,在一定工艺水平下,它是一个常数。
然而在给定直径下,增大铁心几何截面积确实一个较为有效的办法。
采用优化设计得方法,在给定直径时,铁心的多级圆形截面的几何面积达到最大。
如果通过优化,能使给定直径的圆形几何截面积增大1%,其意义也是很大的。
假设原铁心中磁密1.74T,比较饱和,而优化后,截面增大1%,则磁通密度可下降至1.72T,饱和情况会得到较大的缓解。
铁心截面优化有以下三方面内容:1)对应于某铁心直径的级数不变时,在该直径下多级圆形截面的几何面积达到最大。
2)级数增加一级,若给定直径的最大几何面积较原级数对应的几何面积有较大增加,可以考虑增加一级。
3)级数减少一级,若给定直径的最大几何面积较原级数对应的几何面积无明显减少,可考虑减少一级。
当然,对于标准化的铁心截面系列,其级数要符合递变规律。
2模型由于制造工艺的要求,硅钢片的宽度一般取为5或10的倍数(单位:毫米)。
因为在多级阶梯形和线圈之间需要加入一定的撑条来起到固定的作用,所以一般要求第一级的厚度最小为26毫米,硅钢片的宽度最小为20毫米。
令S πr2为铁心利用率。
对直径d,以(x 1,x 2,…,x n )为其各级的宽度,(y 1,y 2,…,y n )为相应的厚度。
面积函数为S i =2x i y i ,x 与y 的关系为y i =(r 2-x 2)12-i -1t =1∑y ti=1,2,…,n ,可得以下模型:max S i =2x i y i x iω[]=x iω各级宽度必须为ω的倍数y i ≧26第一级厚度必须大于26mm x n ≧20第n 级宽度大于20mm x 1≧x 2≧…≧x n 各级宽度逐级递增此模型为非线性整数规划。
变压器论文——精选推荐
S9—500／10配电变压器计算与设计摘要：10kV级S9系列三相油浸自冷式电力变压器，供交流50Hz的供电系统中作为分配电能、变换电压之用，也可供户内外连续使用。
变压器的计算与设计，是依据变压器的额定容量、额定电压、联结组别、短路阻抗、负载损耗、空载损耗和空载电流等产品主要技术参数，按照国家标准及有关技术标准，对S9-500/10配电变压器进行的一次模拟性计算设计。
主要通过变压器的电路、磁路和漏磁效应分析，确定绕组的基本形式、参数和尺寸，选择铁心结构，计算铁心的尺寸和重量，进行空载损耗、空载电流、短路阻抗和温升计算，以及绝缘类型的选择。
关键词：变压器；铁心；绕组；窗高；中心距The Design and Calculation Of S9-500/10 Distribution TransformerAbstract：10kV series of S9 three-phase oil-immersed cold-power transformers, for the exchange of 50 Hz as the power supply system in the distribution of power, transform voltage use, but also for indoor and outdoor continuous use. Transformer calculation and design, is based on the rated capacity of the transformer, rated voltage, linked groups, short-circuit impedance, load loss, no-load loss and no-load current major products such as technical parameters, in accordance with national standards and related technical standards, the S9 - 500/10 distribution transformers for the calculation of a mock design. Mainly through the circuit transformers, magnetic circuit and leakage magnetic effect analysis, the basic form of winding, parameters and size, choice of core structure, the calculation of core size and weight, no-load loss, no-load current, temperature rise and short-circuit impedance calculations and insulation types of choices.Key words: Transformers, Core, Winding, The height of windows, The center distance技术参数额定容量： 500KVA 额定电压： 10±5%／0.4KV频率： 50HZ 联结组别： Yyno短路阻抗： 4% 负载损耗： 5150W空载损耗： 960W 空载电流： 1%其它：符合GB1094， GB6451S9—500／10产品是全国统一设计的新产品，是目前国内技术经济指标最先进的铜线系列配电变压器。
变压器铁心计算
式中: K D—铁心直径经验系数, 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器, 一般取K D = 52～57 , 对特大型变压器, 由于运输高度的限制, 此经验系数有时取得还要大些;q j — 接缝磁化容量(VA/cm 2),根据斜接缝处磁密(),从表1.3或表1.4中选取; P r — 额定容量( kVA );K I 0 — 空载电流附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取。
表1.2 附加系数 ( 铁心为全斜接缝时 )注: ①三相五柱式等轭是指主轭和旁轭截面相等, 不等轭是指主轭和旁轭截面不相等。
6 冷轧硅钢片性能数据冷轧硅钢片性能数据,可按表 1.3公式计算, 或直接从表 1.4 中选取。
2/B B m mj角重是指边柱中心线外侧铁轭四个角的重量及心柱与铁轭各级填补的重量（如图1.2中阴影部分所示）。
标准铁心的角重, 具体数据可从表1.5至表1.7查得, 下面仅以三相变压器为例, 计算其角重。
图1.2 铁心角重计算示意图p tx—铁心硅钢片单位损耗(W /kg ),ρ tx —铁心硅钢片密度( g / cm3 ) , 冷轧硅钢片取ρ tx = 7.65 g / cm3 ;f d —铁心叠片系数, 从表1.1中选取, 采用冷轧硅钢片35Z155时, f d = 0.97 ; S jk—铁心级块毛截面积( cm2 );b m—铁心级块中的最大片宽( cm ) ;δm—铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度( cm ) ; m—修正系数。
最外部级块(油道至最外级间的级块) : m = 1 ;中间级块: 当δm≤7.5 cm 时: m = 1 ;当δm≥20 c m 时: m = 0.5 ;当7.5 <δm< 20 cm 时: m = 1.3 －0.04 δm( 1.15 )摘要本设计是以亚东亚变压器公司SFSZ-4000/110型变压器铁心为设计题目，主要任务是使得变压器在运行过程中的减少能耗和减小噪声。
电力变压器铁芯
1 铁心直径的估算1.1 每柱容量 ( P zh ) 的计算每柱容量是在每个铁心柱上的各绕组额定容量折算成双绕组后的型式容量。
[ kVA ]( 1.1 )式 中: ΣP ri — 各绕组额定容量的总和( kVA ) , 如高、中压为自耦联结时, 则高压及中压额定容量, 应分别乘以效益系数 ;其中: U 1、U 2 — 分别为高压及中压的额定电压( kV ) ;m zh — 套有绕组的铁心柱数。
1.2 铁心直径 ( D 0 ) 的估算(从表1.5～表1.7中选取标准直径) [ mm ] ( 1.2 )式中: K D — 铁心直径经验系数 , 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器 , 一般取K D = 52～57 , 对特大型变压器 , 由于运输高度的限制 , 此经验系数有时取得还要大些;P zh — 每柱容量( kVA ) , 按公式( 1.1 ) 计算。
2 铁心中磁通(Φm )及磁通密度( B m )计算2.1 铁心中磁通: [ Wb ] ( 1.3 )hz i r h z m 2P P ⋅=∑121q U U U K -=25.0zh D 0P K D ⋅=当f = 50Hz 时: [ Wb ]( 1.3a )2.2 磁通密度: [ T ] ( 1.4 )式中: e t — 每匝电势( V ) , 见线圈计算;f — 额定频率( Hz ) ;S zh — 铁心柱净截面( cm 2 ) , 根据表1.1 的叠片系数( f d ) , 从铁心数据表中选取,三相三柱式无拉板结构 ( D o = φ70～φ395 ) 从表 1.5 中选取 ;三相三柱式拉板结构 ( D o = φ340～φ1000 ) 从表 1.6 中选取 ;三相五柱式拉板结构 ( D o = φ780～φ1600 ) 从表 1.7 中选取 。
3 空载损耗(P 0)计算[ W ] ( 1.5 )式中: K P0 — 空载损耗工艺附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取; p tx — 铁心硅钢片单位损耗(W/kg ),根据铁心柱磁通密度(B m ),从表1.3或表1.4中选取;G tx — 铁心硅钢片总重量( kg ), 按公式( 1.12 )计算。
工频变压器设计的计算
绕制工频变压器铁心匝数计算法变压器功率铁芯的选用按公式预计算：S＝1.25×根号P，(S是套着线圈部位铁芯的截面积，怎么算下面再讲，单位：CM，P为功率：W)1. 计算每伏需要绕多少匝(圈数)可按公式N ：线圈匝数B--硅钢片的磁通密度(T)，一般高硅钢片可达1.2-1.4T，中等的约1-1.2T，低等的约0.7-1T，最差的约0.5-0.7T。
S:铁心面积S=0.9ab /平方cmf: 频率50Hz（我国）B--为磁通密度(T)小知识：B值根据铁芯材料不同,A2和A3黑铁皮选0.8T;D11和D12(低硅片)选1.1T到1.2T;D21和D22(中硅片)选1.2T到1.4T;D41和D42(高硅片)选1.4T到1.6T;D310和D320(冷轧片)选1.6T 到1.8T;磁感应强度有一个过时的单位：高斯，其符号为G：1 T = 10000 G。
穿过一块面积的磁力线数目，称做磁通量，简称磁通，用Φ示。
磁通量的单位是韦伯，用Wb表示，以前还有麦克斯韦用Mx表示。
如果磁场中某处的磁感应强度为Ｂ，在该处有一块与磁通垂直的面，它的面积为Ｓ，则穿过它的磁通量就是Φ= BS公式：Φ=BS，适用条件是B与S平面垂直。
当B与S存在夹角θ时，Φ=B*S*cosθ。
Φ读“fai”四声。
单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，符号是Wb，1Wb=1T*m^2;=1V*S，是标量，但有正负，正负仅代表穿向，磁感应强度Ｂ的单位是高斯（Ｇs），1 T = 10000 G；面积Ｓ的单位是平方厘米；磁通量的单位是麦克斯韦（Mx)。
当B与S存在夹角θ时，Φ=B*S*cosθ。
Φ读“fai”四声。
S--为铁芯有效面积（单位为平方厘米）S =0.9aba为铁芯中心柱的长b为厚度，（看你叠多少了）0.9是叠片系数（看你叠的紧密不紧密了），2 总匝数知道变压器线圈每伏匝数后,既可求出各绕组总匝数了即：W=UW0式中: W为某绕组总匝数(匝)U为该绕组电压注意！补偿带负载后绕组阻抗引起的次级电压降落,次级匝数应5%到20%(容量小的变压器取1 计算出初级线圈以10匝1V计算N1=220╳10=2200匝2次级线圈N2=8╳10╳1.05=84次级线圈匝数计算中的1.05是考虑有负荷时的压降3. 求导线直径如：要求输出8伏的电流是多少安？这里我假定为2安。
电力变压器设计原则
电力变压器设计原则（此资料不得随意翻印复制）1．铁心设计1．1铁心空载损耗计算：P 0=k p •p 0•G W其中：k p ——铁心损耗工艺系数，见表2；p 0——电工钢带单位损耗（查材料曲线），W/kg ； G ——铁心重量，kg 。
1．2铁心空载电流计算空载电流计算中一般忽略有功部分。
（1）三相容量≤6300 kV A 时：1230()10t fNG G G k q S n q I S ++••+••=• % 其中：G 1、G 2、G 3——分别为心柱重量、铁轭重量、角重，kg ；k ——铁心转角部分励磁电流增加系数，全斜接缝k=4； q f ——铁心单位磁化容量（查材料曲线），V A/ kg ； S ——心柱净截面积，cm 2； S N ——变压器额定容量，k V A ；n ——铁心接缝总数，三相三柱结构n=8；q j ——接缝磁化容量，V A/ cm 2，根据B m按表1进行计算。
（2）三相容量＞6300 kV A ：010i tNk G q I S ••=• %k i ——空载电流工艺系数，见表2；G——铁心重量，kg；q t——铁心单位磁化容量（查材料曲线），V A/ kg；S N——变压器额定容量，k V A。
表2 铁心性能计算系数（全斜接缝）注（1）等轭表示铁心主轭与旁轭的截面相等。
1．3铁心圆与纸筒之间的间隙见表3表3 铁心圆与纸筒间隙1．4铁心直径与撑条数量关系见表4表4 铁心直径与撑条数量关系续表4 铁心直径与撑条数量关系1．5铁心直径与夹件绝缘厚度关系见表52．绝缘结构2．1 10kV级变压器2．1．1纵绝缘结构（1）高压绕组（LI75 AC35）1）饼式结构导线匝绝缘0.45，绕组不直接绕在纸筒上，所有线段均垫内径垫条1.0mm；各线饼轴向油道宽度见表15；分接段位于绕组中部。
中断点油道4.0mm，分接段之间（包括分接段与正常段之间）油道2.0mm，正常段之间0.5mm纸圈。
变压器设计
变压器设计(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--变压器设计一．变压器设计简介：变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。
它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。
变压器有很多的类型有很多种，我这次设计的是电力变压器，主要是对电力输配电和对用户配电的一种电压转换。
①设计要求：满足在户外低温环境下使用，满足未来五年内电力发展的需要。
②变压器用途：用在农村电网的城市居民照明。
我设计计算的是单相柱上式配电变压器，主要参数如下：额定容量 100KVA高压侧电压 10KV 低压侧电压 短路阻抗 %空载损耗240W 负载损耗 1650W 空载电流 % 相数 单相 频率 50HZ二、铁芯计算1、铁芯材料：选用国标35Q145冷轧硅钢片，叠片系数：97.0=d f2、铁芯直径：每柱容量：2541002ri z ==⋅∑=zh h m p P 铁芯直径的估算：mm 3.1162552425.00=⨯=⋅=zh D P K D 取120mm 3、铁心中磁通(Φm )及磁通密度( Bm )计算普通电力变压器设定t m B e 105.4,757.13-m ⨯=Φ=4、铁心重量计算铁心柱重：Kg S H m G tx zh zh zh 08.1241065.737.101800210440=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=--ρ 铁轭重量：Kg M m G tx e 459.01065.7300210440e =⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=--ρ（800mm 和 300mm 为目测）铁心重量：Kg G G G G e zh 639.1431.19459.008.124tx =++=++=∆ 5、空载损耗:W G P K P tx P 5.231639.143535.105.1tx 00=⨯⨯=⋅⋅= （535.1tx =P ，375.1=tx q ）6、空载电流：()[]%45.110/2%zh 0=⋅⋅⋅⋅+⋅++=∆∆x j j tx e zh P q n S q K G G G I 7、铁芯温升： 一般为60K二、线圈计算1、线圈材料：选用纸包圆铜线 标称直径()00.1d =mm 标称截面积()7854.0mm 2=S 绝缘外径()30.1=mm D t 绝缘重量 （3.0t =δ）时59.6%=t C 2、线圈型式：圆筒式(层式)线圈 多层圆筒式线圈: 常用于容量 ＜630 kVA, 电压 3～35 kV 级的高压线圈。
电力变压器铁心柱截面优化设计
环球市场/电力工程-132-电力变压器铁心柱截面优化设计陈 仲山东泰开变压器有限公司摘要：电力变压器已广泛应用于工农业生产中，在设计中很重要的一个环节就是铁心柱的截面设计。
变压器的心柱截面一般采用多级圆形截面，为了提高心柱截面的利用率， 必须增大心柱的几何截面与外接圆截面的比例。
为达到此目的，一般有两条途径，其一是提高叠压系数，其二是在给定直径D 时，增加多级圆形截面的几何面积。
基于此，本文将着重分析探讨电力变压器铁心柱截面优化设计，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：电力变压器；铁心柱；截面；设计1 铁心柱截面优化设计概述铁心是变压器的导磁部分，其对硅钢片导磁材料的消耗相当大，对变压器的圆形铁心柱截面进行优化设计有利于提高铁心导磁材料的利用率。
铁心截面优化设计的目的是为了在方案设计时选取合适的铁心直径参数，并方便地将磁通密度调整到合适的范围。
一般铁心圆形截面设计是根据制定好的设计原则，预先设计出一组变压器铁心截面和各级尺寸宽厚，并制作成通用的参数表。
在设计变压器时，选定铁心直径后通过查询铁心参数表即可。
这种直径分档设计方法操作起来非常方便，但磁密的调整几乎不可能。
为了减少磁密选择的难度，提高变压器铁心材料利用率，铁心直径分档应当更细些，如以2mm 或lmm 为一档，这种分档方式使得铁心截面积幅度变化减小。
2 常用的铁心柱截面类型目前，我国的电力单位在进行立体卷铁心变压器建造的过程中，主要采用的铁心柱截面主要有四种，分别是阶梯形、圆形、复合形以及多边形。
关于这四种类型的铁心柱截面的具体内容，笔者进行了具体阐述，具体内容如下。
2.1 阶梯形心柱截面事实上，目前常用的阶梯形心柱截面的填充系数(铁心柱几何面积与外接圆面积之比)只有0.89~0.9，与其他类型的截面相比，其值比较低。
不仅如此，由于阶梯形截面的磁阻以及都比其他的截面类型要大，故而在铁心柱构造的过程中，相关单位较少的使用阶梯形截面。
变压器铁心计算范文
变压器铁心计算范文变压器是一种常用的电力设备，用于改变交流电的电压，以便在电网中输送电能。
变压器主要由铁心和线圈组成，铁心是变压器的重要部分之一、铁心的设计和计算对于变压器的正常运行和高效性能起着至关重要的作用。
铁心是变压器的磁路部分，负责传递磁通和提供磁路的导磁路径。
铁心一般由软磁材料制成，如硅钢片。
硅钢片具有较低的磁导率和磁滞损耗，能够减少变压器的能量损失。
铁心的构造一般为““E型”或“I型”，即由两个侧面长条形和一个中间矩形形成。
铁心的计算一般包括磁通密度的确定和铁心的尺寸计算。
磁通密度是指通过变压器铁心的磁通量与截面积的比值。
磁通密度过低会导致变压器体积过大，磁通密度过高会引起铁心过热。
通常，变压器的磁通密度取决于变压器的功率和频率。
在磁通密度确定后，铁心尺寸的计算是为了使变压器能够承受所需的磁通和电流。
计算铁心尺寸需要考虑铁磁材料的磁导率、电流密度和突波磁通的影响。
通常，铁心的长度和宽度可根据铁磁材料的饱和磁导率和磁通密度进行估算。
铁心的计算还需要考虑变压器的功耗和损耗。
功耗是指变压器在工作过程中所产生的热量，主要由铁心的能量损耗和铜损耗组成。
能量损耗由铁心材料的磁滞损耗和涡流损耗等因素造成，一般通过减小磁通密度和采用牢固的铁心结构来降低损耗。
铜损耗是指通过线圈通电产生的损耗，一般通过选择合适的线径和降低电流密度来减小损耗。
此外，铁心的设计还需要考虑变压器的冷却方式和噪音问题。
传统的变压器冷却方式一般是通过自然冷却或强制冷却来实现的，而现代的变压器通常采用油冷却或干式冷却方式。
对于噪音问题，一般采用各种隔音材料和减振措施来降低噪音。
综上所述，变压器铁心的计算主要包括磁通密度的确定、铁心尺寸的计算、功耗和损耗的估算以及冷却和噪音问题的考虑。
设计合理的铁心可以确保变压器的正常运行和高效性能，减小能量损失，提高变压器的使用寿命。
因此，在变压器设计和制造过程中，对铁心的计算要十分重视。
带有油道的铁心柱截面的优化设计
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｌ ｔ ｃ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ａ ｔｎ ｎｖ ｒ ｔ ，Ｎ ｎｏ ｇ２ ６ １ Ｃ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅ ｅ ｒ ｎ ｉ ｒ ，Ｎ ｎｏ ｇＵ ｉ ｓ ｙ ａ ｔｎ ２ ０ ９， ｈｎ ； ｃｉ ｅ ｎ ｅｉ
２ １ 年 １月 ０１
系 统 仿 真 技 术
Ｓ ｓｅ Ｓ ｍ ｕ ａｉ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｔｍ ｉ ｌｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
Ｊ ｎ．， ａ ２０１ １
Ｖｏ ＿ Ｎｏ． ｌ ７． １
第 ７卷 第 １ 期
中图 分 类 号 ： Ｐ １ Ｔ ８ 文献标识码 ： Ａ
电力 变 压 器 已广 泛 应 用 于 工 农 业 生 产 中 ， 其
设 计 很 重 要 的 １个 环 节 就 是 铁 心 柱 的截 面 设 计 。 本 文 主 要 针 对 外 接 圆 直 径 大 于 ３ ０ ｍｍ 的铁 心 柱 ８
的 ， 钢 片 的宽 度 一 般 取 为 ５ ｍｍ 的倍 数 。 阶梯 硅 型 结 构 上 下 、 右 对 称 ， 且 规 定 第 １级 的 厚 度 最 左 并 小 为 ２ ｍ， 后 一 级 硅 钢 片 的 宽 度 最 小 为 ６ｍ 最
择 、 道 选 择 及 位 置 有 密 切 关 系 。设 计 时 希 望 铁 油
心柱 有 效 截 面尽 量 大 ， 节 省 材 料 和 减 少 能 量 损 可
பைடு நூலகம்
耗 。 由设 计 经 验 ， 心 柱 的级 数 可 参 照 表 １选 取 ， 铁
基 金 项 目 ：江 苏 省 高 校 自然 科 学 基 础 研 究 面 上 资 助 项 目 （ ８ Ｊ ５０ ２ ） ０ Ｋ Ｄ ２ ０ １ ；南 通 市科 技 资 助 项 目 （ ２ ００ ６ Ｋ ０ ９ ５ ） Ｋ ０ ８ ３ ， ２ ００ ４ ； 南 通 大 学 博 士 科 研 启 动 基 金 资助 项 目（ ８ １ ） 南通 大学 产学 研 资 助项 目 ０ Ｂ５ ；
浅谈电力变压器结构布置图设计的注意事项及心得体会
《装备维修技术》2021年第7期浅谈电力变压器结构布置图设计的注意事项及心得体会王云鹏 （保定天威保变电气股份有限公司，河北 保定 071000）摘 要：本文详细介绍了作者对于电力变压器结构布置图的设计方法、注意事项和经验总结，为其它设计师提供参考。
关键词：变压器；布置图设计；方法步骤；经验总结变压器的结构布置图是进行变压器结构设计的基础和依据，直接影响着产品的外观造型、设计质量和制造质量。
产品结构标准化、规范化、系列化，是进行布置图设计的前提，高质量、精确完善的结构布置图将为变压器的结构设计创造有利条件。
一般来说，一套完整的变压器图纸应包括：线圈，器身绝缘，铁心，引线，油箱，冷却装置，联管焊装，互感器安装，测控接线图和总装配等部件。
各组成部件之间的相互配合，自身的技术参数和限制条件，都要在布置图中有所体现。
例如线圈和器身、引线的配合，联管和冷却装置、互感器安装的配合等等。
这就要求，设计人员在设计布置图时，必须做到条理清楚。
要善于运用模块和按比例绘图，这样可以有效的减少设计错误的出现。
整个布置图必须按照1：1的比例进行绘制，以方便布置图与布置图、布置图与部件图之间的图形复制、调用。
布置图图面要清晰、准确，线条要规范。
布置图通常采用分层绘制，组部件模块化，以便在进行各大部件图纸设计时调用，提高工作效率，缩短设计周期。
布置图通常绘制成主视图、俯视图和侧视图等三张视图，必要时还应绘制出其它局部视图。
布置图各组部件的几何尺寸及定位尺寸的标注要齐全、正确，画法要规范、结构要完整，以利于进行产品部件的结构设计和施工图的绘制。
布置图中若有不便用图形表示的问题和要求，必须在布置图的技术说明中用文字表述明确，如备品备件、导变说明（注明该产品所有的导变源及导变内容）、组件选用等。
在绘制布置图之前，首先要研读计算单。
计算单是由电气部门根据用户需求和参数要求而制定的设计方案，里面包含着一台变压器所有核心数据及性能参数。