电抗器设计

电抗器设计(总10页)
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07 级
《电磁装置设计原理——电抗器的设计》
设计报告
姓名
学号
专业班号
指导教师
日期
480KV/10KV 电抗器设计
一．电抗器的额定值和技术要求：
1、
额定容量KVA S N 480= 2、
额定电压KV U N 10= 3、
阻抗压降V U 3811= 4、
相数3=m 5、
额定电流A I N 419= 6、
损耗W P P Fe CU 7000≤+ 7、 线圈温升K T K 125<
电抗器的主要参数选择结果
二．电抗器的参数计算选择
1． 铁芯参数设计选择
铁芯直径选择
m m S K D D 206.03/48006.0/44=⨯==，
选择m D 310210-⨯=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得：
铁芯叠压系数：95.0=dp K
铁芯柱有效截面面积：24108.291m A z -⨯=
轭有效截面面积：24103.321m A e -⨯=
角重：kg G 8.84=∆
铁芯最大片宽：m B M 2.0=
铁芯总叠厚：m M 178.0=∆
铁轭片高：m b em 19.0=
矩形铁芯长宽确定
举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求a/b 为3，
则可选取长a=300mm ，宽b=100mm 。

有效铁芯截面积等于铁芯面积X 叠压系数：S A =*300*100=285002mm
2． 线圈参数设计选择
电抗额定值
1381X 0.909419N N V I ===
设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为1~
线圈匝数
初选81.0,18.0'==m k T B ，
匝6010
30087.050238181.0'24=⨯⨯⨯⨯⨯==-ππZ m A fB V
k W ，取整得：匝06=W 主电抗计算
初选单个气隙长度m 3105.6-⨯=δ，铁芯饼高度m H B 31005-⨯= 气隙磁通衍射宽度：mm H B 4.50035.0005.03500.0ln 105.3)ln(3=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯=+=-πδδπδε 气隙等效导磁面积： 265943)32100)(32300()2)(2(mm Bo Ao A =⨯+⨯+=++=εεδ
主电抗，取n=16： Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-0.61310105.612659403.0605081087
322722πδπδn A fW X m 主电抗压降： V X I U m N m 2570.718419=⨯==
则可求铁芯中磁密： T fWA U B Z m
0.680285
.006050225721=⨯⨯⨯==ππ 线圈设计
1、 线圈高度估计值：
mm H n H n H A B l 4781505.32150)112()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ
2、 初选导线：2334.139,1010104mm S m b m a L =⨯=⨯=--，
带绝缘导线 1a =⨯-3m 1b =⨯-3m
3、
并绕根数：初取电密 'J =⨯106Am 2 7101.5104.1391419'.'661=⨯⨯⨯⨯==-J S pp I M L ，取整得：M=7
并且令NB=7,MB=1；
则电流密度准确值为：2661/1053.11014.3971419mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=
4、 线圈高度：取每层匝数匝5=h W
mm b W HHH h 62.4475.107)15(015.1NB )1(015.11=⨯⨯+⨯=+=
线圈电抗高度：mm b M W H h x 01.3735.1075015.1015.111=⨯⨯⨯==
5、 线圈幅向厚度：
总共有四个线包，则每个线包的层数可都取为2层
mm N a N M B H H H 828.9)12.0)12(721(05.1)
12.0)1(B (05.11111=⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=
1H B =2H B =3H B =4H B
绝缘设计
查表4-16，线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02= 相间距离：mm C x 45=
线包长宽计算
线圈n 与线圈n+1之间有气道mm SS 161=，线圈n 外置mm 2绝缘层，线圈n+1内置mm 2绝缘层，各层绝缘长宽计算如下：
1、 铁芯半长：cm Ao 152/30==
半宽：cm Bo 52/10==
铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层
2、 线包1内侧：半长 cm C A A 5.195.415001=+=+=
半宽：
cm C B B 5.95.45001=+=+= 3、 线包1外侧：半长 m B A A H 91c .201.49315.19112=+=+=
半宽： m B B B H 91c .101.49315.9112=+=+=
4、 线包2内侧：半长 m SS A A 91c .224.06.1.9120.40123=++=++=
半宽：m SS B B 91c .124.06.191.104.0123=++=++=
5、 线包2外侧：半长 cm B A A H 4.4921.493191.22234=+=+=
半宽：cm B B B H 94.411.493112.91234=+=+=
6、 线包3内侧：半长 m SS A A 26.49c 4.06.124.494.0145=++=++=
半宽：m SS B B 16.49c 4.06.114.494.0145=++=++=
7、 线圈3外侧：半长 cm B A A H 98.721.493126.49356=+=+=
半宽：cm B B B H 98.711.493116.49356=+=+=
8、线圈4内侧：半长 m SS A A 29.98c 4.06.127.984.0167=++=++=
半宽：m SS B B 19.98c 4.06.117.984.0167=++=++=
9、线圈4外侧：半长
cm B A A H 74.311.493129.98378=+=+= 半宽：cm B B B H 74.211.493119.98378=+=+=
10、线圈长：cm A A 62.9431.472289=⨯==
线圈宽：cm B B 42.9421.472289=⨯==
11、铁芯柱中心距：cm C B M x 44.745.442.9490=+=+=
线圈漏抗压降
线圈平均半长：cm A A A P 94.522/)(81=+=
线圈平均半宽：cm B B B P 94.512/)(81=+=
线圈幅向厚度：cm B B B H 11.9718=-=
线圈漏磁等效面积：
20011109544)(3
4cm B A B A B A B A p P H Q =-++= 洛氏系数：719.0)(2108=⋅--=x L H A A πρ 线圈漏电抗：Ω=⨯=30.01087
22x a L H A fW X ρπσ 漏电抗压降：V
X I U N q 67.125==σ
总电抗：1m X X X σ=+=Ω 与额定电抗误差小于 %，满足要求。

线圈导线每相总长
线圈平均匝长：cm B A l p p p 1.631)(4=+⨯=
每相总长：,1001800603.1631'm l Wl l p =+⨯=+=其中m l 8.1'=
线圈损耗 电阻：Ω=⋅=14009.0L
MS pp l r ρ 电阻损耗：W r mI P r 37.124809140.0419322=⨯⨯==
线圈损耗：W P k P r FS k 85.7745==
线圈导线重量
裸导线重量：kg S M pp ml G L c 7321=⋅⋅=ρ，
绝缘导线重量：m k alc 3105.0,17-⨯=∆=
56.1/)2
57.1(2=∆⨯++∆⋅=L alc c S a b k k kg G k G c c cu 732%)1(=⨯+= 铁芯窗高
线圈至上铁轭距离：m H S 075.01=线圈至下铁轭距离：m H S 075.02=
铁芯窗高：mm H H H H S S L 5974787575210=++=++=
铁芯损耗
铁心柱重量：
kg A n H K G Fe Z P Z 393)(0=-=ρδ 铁轭重量：kg A M K G Fe e P
e 664440=-=ρ 铁芯重：kg G G G G e Z 15.908=++=∆
根据拟合数据法，可求得kg W p kg W p e z /1752.0,/323.0==
铁芯损耗：W G G p G G p K P A e e A Z z Fe 694))
2/()2/((0=+++=
总损耗：W P P P Fe k 77.24461=+=
线圈温升计算
mm K A D dp Z x 7.19595
.02853.113.11=== mm n SS n D R ss ss x 89.71)13/()1332/)2/.7195195(()1/()2/)2/((1=+⨯+-=+⋅+-=δ93.056.046
.1==HHH K δα
213.44m HHH *0.9*4* B7)A7B6A6B5A5B4A4B3A3B2A2B1A1B0(A0*3QP1=+++++++++++++++=S
284.24)88(32m HHH B A SQP =⨯⨯+⨯=
22103.898.264.1535.0m S S K S =+⨯=+=α
W P P P Fe k 1401073435.185.852535.1221=+⨯=+⨯=
K S
P T k 106.698.71014033.033.08.08.01=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
说明：线包与线包之间隔着一层气道和两层绝缘层： 气道宽SS=，绝缘层δ0=, 故两线包之间距离为2cm.
而各线包宽度则由各线包所包含的层数决定，外层线包包含层数大 幅向厚度大，故线包宽度也大。

气
道 绝缘层。