电力变压器截面设计 资料
中小型变压器设计
中小型变压器设计一，小型单相变压器的设计变压器容量大小与其铁心大小有一定的比例关系，计算公式有三，先说小的，后边再说其它两种。
早年采用热轧硅钢片时使用的铁心计算公式，与现在相比同容量它计算的铁心面积就偏大。
早年的变压器烧毁翻修就得用这个公式，它计算的容量在1KVA左右的日子型和口子型铁心。
铁心截面St=K√P,K为系数，P=0~10VA时K=2。
10~50，2~1.75，50~500，1.5~1.4, 500~1000, 1.4~1.2,1000VA 以上为1。
例如：100VA计算，St=1.5√100=15cm²。
1.旧设备上一台能耗制动变压器烧毁返修实例：把铁心拔掉，用手摇绕线机把一二次侧的匝数记一下，再用卡尺或千分尺记下两导线带绝缘和不带绝缘的直径大小，用平均匝长乘匝数或直接称得重量，到商店买不到合适导线，可根据铁窗余量大小用大一号或小一号导线代用，所以在买导线之前开始计算每层能绕几匝，多少层能绕完。
层与层垫什么绝缘，垫多厚，一二次之间绝缘垫几层，与铁心柱之间采用什么绝缘骨架等，它们总厚度是多少，可得知窗口面积的余量。
他们能绕下你当然也能绕下，但限于你手头材料有限，绝缘材料厚度及导线截面大小就得灵活掌控。
绕完后用铁心片试插一下，看有不合适可修正，觉得无问题可在烘箱内干燥，浸漆再烘干，线包插上铁心应通电试验一下，是否经得起考验，并把铁心夹紧后铁心四周刷漆烘干，使铁心粘紧通电不发声，到此变压器返修完毕，可以放心安放到设备上运行。
2.新设计一台能耗制动变压器：（1）.已知条件：采用磁密为10000高斯的热轧硅钢片，制动对象为7KW交流异步电动机，直流电流Id=4Io（7KW 电机空载电流为6A）=4×6=24A，直流电压Ud=Id×Rd（电机线圈直流电阻1Ω）=24×1=24V。
（2）.按电感负载单相桥式整流有关系数计算：交流电压U=24÷0.9=27V,交流功率P=27V×24A=648VA（也可以交流功率P=24V×24A ×1.11=640VA。
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 ；
35kV电力变压器设计手册
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 kVA 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），VA/ kg ； S ——心柱净截面积，cm 2； S N ——变压器额定容量，k VA ；n ——铁心接缝总数，三相三柱结构n=8；q j ——接缝磁化容量，VA/ cm 2，根据B m1进行计算。
表1 接缝磁化容量磁通密度（T ） 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 磁化容量（V A/cm 2） 0.125 0.135 0.145 0.155 0.165 0.175 0.187 0.200 0.214 0.229 磁通密度（T ）1.101.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 磁化容量（V A/cm 2） 0.245 0.261 0.278 0.296 0.315 0.335 0.357 0.381 0.407 0.435 磁通密度（T ）1.201.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 磁化容量（V A/cm 2） 0.465 0.496 0.528 0.561 0.595 0.630 0.670 0.710 0.755 0.800 磁通密度（T ）1.301.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 磁化容量（V A/cm 2） 0.8500.9000.9501.0001.0501.1001.1501.2001.2501.300（2）三相容量＞6300 kVA ：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），VA/ kg ； S N ——变压器额定容量，k VA 。
合理选用铁心截面降低成本
＝
（ ３ Ｈｗ＋４ ＭＯ ） ｘ Ｑｃ ｘ ７ ． ６ ５ ｘ ｌ ０ ＋ＧＡ
对于标准化的铁． 截面系列 ， 其级数要符合递变规律 。 ６ ． ３ 添加油道。 铁
式中 Ｈ ｗ —一 柱高度 ｃ ｍ， Ｍ ｏ ＿ — 柱中心距 ｏ ｍ， Ｑ ｃ ＿ ＿ —— 铁心有效 心叠片在工作时产生损耗 ，损耗在铁 截面内部将以热的形式传导到 铁 表面 ， 再 以对流形式传到变压器油或空气中。小型变压器的铁心 ， 截面 ｃ ｍ ， ＧＡ——铁心角重 由公式可以看出铁心重量与铁心截面有关 ，因此铁心截面的选取 因为铁 直径小 ， 通过单位高度铁 柱表面传热 的温升不会有问题 ； 但 非常关键。 大型变压器 的铁心直径很大 ， 传导路径很长 ， 铁心 内部传导出所产生 的 ３ 结构 形式 损耗 ， 会导致铁 过热。 所以大型变压器的内部 ， 需设置铁心油道 。 简单 铁心通常可分为壳式和心式两种 ，而我国变压器一般采用的心式 地说 ，就在某些相邻阶梯形之间留下 ６ 毫米厚的水平空隙 ，空隙里 结构。 它一般主要采用由平整硅钢片叠积而成。 在变压器 的设计中，铁 充满油 ， 变压器工作时油上下循环带走铙 里的热量。６ ． ４ 改进设计方 心柱的截面广泛采用多级圆形截面。这样的截面可使线圈导线的匝长 法。在变压器的设计过程中， 铁心截面的选取一般都是参考原有设计原 最短， 而心柱截面最大。 则， 设计出一组“ 变压器铙 截面和各级尺寸” 的参数表。但随着技术 的 ４铁心直径的估算及选取 不断更新， 有的铁心截面选择已经达不到最理想的效果 。 所以还要参考 多级圆形截面以其外接圆直径——铁心直径表示，这是因为变压 最 铣 截面的各级片宽理论计算值， 或通过作图法反复核算， 及借助 计算机逐级推算 ， 进行修正 。当考虑铁 夹紧力 ， 最小级片宽要 比理论 器每 柱容 量Ｓ ｚ Ｏ ￣ Ｖ Ａ ） 与 铁心直 径Ｄ 有关， ＝ Ｋ ｄ ， ＇ ／ ｓ ｚ ， ｍ ｍ ｋ 半经验系数 ， 它与电工钢片和导线材料 ｌ 生 质有关的数值。 以变压 值大， 并且一般的级厚取整数， 片宽的 尾数取 ５ 或０ 。 —般的计算方法是 最大铁心截面积 的各级片宽理论计算值 ” 中对应的 器每柱容量求的的铁心直径是—估算值 ， 为了 合理地利用材料， 提高变 用铁心的直径乘以“ 压器的性能 ， 铁心直径的选取在估算的基础上是可以上 、 下调整的。铁 理论值片宽后 ， 除以 ５ 再加 ０ ． ５ 后， 去整再乘 以 ５ ， 得到尾数为 ０或 ５的 心直径的选取是变压器计算 中很重要的工作 ，铁心直径选取的是否合 各级片宽。根据片宽计算出各级叠厚，该解认为是最优解或接近最优 适， 它将直接影响变压器的技术经济指标 ， 如材料消耗、 变压器成本、 变 解 。 压器重量 、 体积及运输等。通常同一变压器 当选取的铁心直径过大时 ， ７ 结论 则变压器的铁心重量、 空载损耗将要增大 ， 而线圈所用的导线重量和负 变压器铁心柱在 目前运用广泛 ，具有很广 的应用前景。但其铁心 载损耗则减小， 变压器较矮。当选取钓 直径过小时， 则得到相反的效 柱截面构造设计上还存在许多不足 ， 如何使其达到最优化 ， 把握变压器 果。总之， 要经过反复的选取计算， 得到—个比较理想的铁 直径。 的有效材料费用与铁Ｊ 柱直径之间的关系，对变压器合理选用铣 １ 直 ５变 压器铁 心 柱截 面的优 化设 计 径降低成本有着重要的指导意义。 参考 文献 变压器心柱截面一般采用多级圆形截面 ，要想使铁心柱截 面的达 到最优设计 ， 只能通过以下两种途径 ： 其一是提高叠片系数， 而 提高叠 【 １ 】 《 变压器手册》 编写组． 电力变压器手册哪 沈阳 ： 辽宁科 学技术 出 版 片系数受到工厂剪切 、 叠压等工艺条件的限制 ， 及与硅钢片厚度 、 表 面 社 ， １ ９ ８ ９． 的绝缘漆膜厚度 、 硅钢片的平整度以及压紧程度有关。在一定工艺水平 ｆ ２ ］ 姜宏伟 ， 巫付专． 中小型变压器铁心截面设计叨． 变压器 ２ ０ ０ １ ． ３ ８ （ ９ ） ： ３ —１ ＆ 下， 它是个常数。其二是在给定直径 Ｄ时， 增大多级圆形截面的几何面 １ 积， 确是较为有效 的办法。 这样既可以节约材料，又能够减少能量损 『 ３ ］ 李湘生， 陈乔夫， 变压器的理论计算与优化设计 ｌ 武汉： 华 中理工大 耗。因为铁心柱是安装在线圈筒里面的 ， 理论上 ， 在线圈的直径确定 了 学出版社 ， １ ９ ９ ０ ． 戍． 电力变压 器手 册【 Ｉ 北 京 ： 机械 工业 出版社 ， ２ ０ ０ ３ ． 的情况下 ， 铁心柱的有效面积越大 ， 铁心的电阻越大 ， 使铁心 的铁损最 谢毓．
电力变压器铁芯柱截面的优化设计
电力变压器铁芯柱截面的优化设计电力变压器铁芯柱截面的优化设计是指通过调整变压器铁芯柱的截面形状和尺寸，以提高变压器的效率和功率因素，减少能量损耗和材料成本，并满足电力系统对变压器的性能要求。
下面将从设计原理、优化方法和实例应用三个方面进行阐述。
设计原理：电力变压器的铁芯柱由硅钢片叠压而成，用于传导磁场并提供磁耦合效果。
铁芯柱的优化设计是在保持磁路特性不变的前提下，寻找最佳的截面形状和尺寸，以提高变压器的性能。
常用的设计原理包括：最小损耗设计原理、最小材料成本设计原理、最佳功率因素设计原理等。
优化方法：1.目标函数选择：优化设计的第一步是选择适当的目标函数，如变压器的效率、功率因素、磁损耗、铁芯材料成本等。
2.参数选择：确定需要优化的设计参数，如铁芯柱的截面形状和尺寸、硅钢片的厚度等。
3.优化算法选择：根据设计要求和目标函数选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
4.建立数学模型：根据电磁学原理和变压器的特性建立数学模型，包括磁场方程、电流方程、能量损耗方程等。
5.参数求解：利用所选的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
6.优化结果分析：对优化结果进行分析，包括目标函数值、设计参数值的变化情况等。
实例应用：以提高变压器效率为目标，假设需要优化的设计参数为铁芯柱的截面形状和尺寸。
首先，在建立数学模型时考虑铁芯柱的几何形状和磁导率等因素，并确定合适的目标函数，如功率因素。
然后，选择适当的优化算法对数学模型进行求解，得到最优的设计参数。
最后，将优化结果与初始设计进行对比，分析优化效果。
总结：电力变压器铁芯柱截面的优化设计是一项复杂的任务，需要综合考虑磁路特性、电力系统要求和经济性等因素。
通过选择合适的目标函数和优化算法，建立数学模型并进行参数求解，可以得到最优的设计参数，提高变压器的性能和经济效益。
在实际应用中，还需考虑制造工艺、材料特性和现实情况等因素，以实现优化设计的有效落地。
35kV电力变压器设计手册
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 kVA 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），VA/ kg ； S ——心柱净截面积，cm 2； S N ——变压器额定容量，k VA ；n ——铁心接缝总数，三相三柱结构n=8；q j ——接缝磁化容量，VA/ cm 2，根据B m1进行计算。
表1 接缝磁化容量磁通密度（T ） 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 磁化容量（V A/cm 2） 0.125 0.135 0.145 0.155 0.165 0.175 0.187 0.200 0.214 0.229 磁通密度（T ）1.101.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 磁化容量（V A/cm 2） 0.245 0.261 0.278 0.296 0.315 0.335 0.357 0.381 0.407 0.435 磁通密度（T ）1.201.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 磁化容量（V A/cm 2） 0.465 0.496 0.528 0.561 0.595 0.630 0.670 0.710 0.755 0.800 磁通密度（T ）1.301.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 磁化容量（V A/cm 2） 0.8500.9000.9501.0001.0501.1001.1501.2001.2501.300（2）三相容量＞6300 kVA ：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），VA/ kg ； S N ——变压器额定容量，k VA 。
电力变压器结构图解
电力变压器结构图解这是一个三相电力变压器的模型。
从外观看主要由变压器的箱体、高压绝缘套管、低压绝缘套管、油枕、散热管组成。
移去变压器箱体可看到变压器的铁芯与绕组，铁芯由硅钢片叠成，硅钢片导磁性能好、磁滞损耗小。
在铁芯上有A、B、C三相绕组，每相绕组又分为高压绕组与低压绕组，一般在内层绕低压绕组，外层绕高压绕组。
图2左边是高压绕组引出线，右边是低压绕组引出线。
把铁芯与绕组放入箱体，绕组引出线通过绝缘套管内的导电杆连到箱体外，导电杆外面是瓷绝缘套管，通过它固定在箱体上，保证导电杆与箱体绝缘。
为减小因灰尘与雨水引起的漏电，瓷绝缘套管外型为多级伞形。
右边是低压绝缘套管，左边是高压绝缘套管，由于高压端电压很高，高压绝缘套管比较长。
变压器箱体（即油箱）里灌满变压器油，铁芯与绕组浸在油里。
变压器油比空气绝缘强度大，可加强各绕组间、绕组与铁芯间的绝缘，同时流动的变压器油也帮助绕组与铁芯散热。
在油箱上部有油枕，有油管与油箱连通，变压器油一直灌到油枕内，可充分保证油箱内灌满变压器油，防止空气中的潮气侵入。
油箱外排列着许多散热管，运行中的铁芯与绕组产生的热能使油温升高，温度高的油密度较小上升进入散热管，油在散热管内温度降低密度增加，在管内下降重新进入油箱，铁芯与绕组的热量通过油的自然循环散发出去。
一些大型变压器为保证散热，装有专门的变压器油冷却器。
冷却器通过上下油管与油箱连接，油通过冷却器内密集的铜管簇，由风扇的冷风使其迅速降温。
油泵将冷却的油再打入油箱内，下图是一台容量为400000KVA的特大型电力变压器模型，其低压端电压为20KV，高压端电压为220KV。
采用油冷却的变压器结构较复杂，由于油是可燃物，也就存在安全性问题。
目前，在城市内、大型建筑内使用的变压器已逐渐采用干式电力变压器，变压器没有油箱，铁芯与绕组安装在普通箱体内。
干式变压器绕组用环氧树脂浇注等方法保证密封与绝缘，容量较大的绕组内还有散热通道，大容量变压器并配有风机强制通风散热。
毕业设计-10KV干式变压器设计
目录摘要 (I)Abstract (II)第1章概述 (1)1.1 干式变压器的发展及前景 (1)1.2 干式变压器的应用场合 (2)1.3 干式变压器的分类 (2)1.4 冷却方式及其标志 (3)1.5 温升限值及参考温度 (3)1.6 绝缘水平 (4)1.7 干式变压器的过载能力 (4)1.8 干式变压器的防护方式 (5)1.9 干式变压器的环保标准 (5)第2章设计要点 (6)2.1 铁心相关计算 (6)2.1.1 铁心直径的选择 (6)2.1.2 铁心的空间填充系数 (6)2.1.3 铁心叠片系数 (7)2.1.4 铁轭截面和形状的选择 (7)2.1.5 其它 (8)2.2 高低压绕组匝数的计算 (8)2.2.1 初算每匝电压 (8)2.2.2 低压绕组匝数的计算 (9)2.2.3 磁通密度和磁通的计算 (9)2.2.4 高压绕组匝数的计算 (10)2.2.5 电压比校核 (10)2.3 绕组相关尺寸和铜重的计算 (11)2.4 关于H级干式变压器的绝缘结构 (12)2.4.1 概述 (12)2.4.2 关于NOMEX 纸的技术性能 (12)2.4.3 用NOMEX纸做原料的H 级干式变压器 (14)2.5 温升计算 (14)2.5.1 开敞通风式干式变压器的温升计算原则 (15)2.5.2 有关参数的补充说明 (18)第3章10KV 干式变压器的设计计算 (19)3.1 技术参数 (19)3.2 铁心直径及绕组匝数 (19)3.3 绕组计算 (20)3.4 铁心柱心距及线圈的径向尺寸 (20)3.5 阻抗计算 (21)3.6 铁心重量及损耗计算 (21)3.7 空载电流计算 (22)3.8 温升计算 (22)第4章需要探讨的一些问题 (25)4.1 H 级干变和环氧浇注干变的比较 (25)4.2 电流密度的选择 (26)4.3 关于温升 (28)4.4 关于容量 (29)4.5 关于联结法 (29)4.6 低温的使用环境 (29)4.7 噪声和发热问题的控制 (30)4.8 合理利用干式变压器的过载能力来节省投资 (30)参考文献 (32)结束语 (33)附录A 低压引线图附录B 高压引线图湖南工程学院毕业论文10KV干式变压器的设计摘要：我国目前常用的干式配电变压器主要是F 级绝缘的环氧树脂浇注型或缠绕型的产品, 最近, 国内推出一种采用NOMEX绝缘纸作绝缘的H 级绝缘干式变压器。
电力变压器铁心最佳截面的计算
（） ３
度 Ａ 必须 在 连 续 寻 优 的基 础 上 再 进 行 离 散 处 理 ， 也就 是 在 以 ｍ 为单 位 时 以 ０或 ５作 为 尾 数 。根 ｍ 据 实 际 经 验 ， 离 散 误 差 应 在 工 程 设 计 允 许 的 范 其
围之 内 。
分别 对变 量 Ｂ 、 Ａ （ ＝１２， ，， ） 偏 导 ， Ａ 、 ｉ ， … ／一１ 求 ／ 由
Ｂ 一Ｂ Ｂ — Ａ … Ａ＋
＝ ｏ
（） ７
（） ２
由 （ 、 ７ 两 式 组 成 的 非 线 性 方 程 组 含 有 ６） （ ）
其中Ｂ ＝ ， ＝ ／ Ｂ ＢｉＡ ￣ 一 ２。 Ｄ ｉ
（ ） 增广 目标 函数 ２ 根 据拉格 朗 Ｅ乘 子 法 ， 立增 广 目标 函数 ｔ 建
， ｌ ｒ ’
电力 变压 器 铁 心 柱 叠 片 的设 计 必 须 从 提 高 功 效 、 约材料 和 简化 工 艺 等几 方 面 考虑 。为 了充 分 节 利用线 圈 内圆空 间 ， 心 柱 截 面通 常 采用 多 级 梯形 铁 的结构 。级数越 多 ， 截面就 越接 近于 圆形 ， 有效 截 面
积 也就越 大 。但 级数增 加 ， 片规格 随之 增多 ， 叠 从而
使 铁心 的制造工 艺变得 复杂 。所 以根据工 艺和 工程 实 际要求 ， 一般在铁 心柱 直径 给定后 ， 就有 相 当的级 数 与之 对 应 ， 时最 小 片 宽 也 相 应 确 定 ¨ 。 因此 ， 同 ｊ
／ｌ
均为 已知 ， 心截 面积 为 铁
Ｈ 一１
片设计 前应 已确定 ， ｎ级 叠片 的宽 度 即最 小 片 宽 第
一
ｓ： Ａ ＋∑ （ ＋ 曰— 。 ）
10kV电力变压器设计
（二 〇 一五 年 六 月本科毕业设计说明书 学校代码： 10128 学 号： ************题 目：10kV 电力变压器的电磁计算与分析 ****：* * 学 院：电力学院 系 别：电力系 专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气11-2 指导教师：陈艳宁 讲师摘要电力变压器在电力系统中占有重要的地位，其发展趋势是安全可靠、节省生产资本、低损耗运行。
因此，进行电力电压器的电磁计算与分析就显得非常重要。
本文早参考了大量文献的基础上，根据变压器设计的基本思路，按照一般压器设计的基本步骤，完成了一台1600kV A/10kV的电力变压器设计。
本文章根据一般变压器设计方法针对给定的的电力变压器做了详细的设计。
根据所设计变压器的技术参数选用合理的导线和铁心，使其能够安全可靠的运行。
通过计算高、低压绕组匝数，对高、低压绕组进行了设计。
计算出每匝电动势，进而计算获得低压绕组的匝数，通过变比可得到高压绕组的匝数。
高低压绕组的设计包括设计绝缘结构，绕组材料，绕组结构阻抗与负载损耗计算等。
计算空载特性是计算空载损耗和空载电流，进而判断所设计的变压器是否合理。
计算短路特性是计算变压器的短路电压百分数、铜耗和短路阻抗，若短路阻抗太大则会产生很大的附加损耗，也会使变压器局部过热。
变压器温升计算值不仅关系到变压器的安全性、可靠性、使用寿命，也关系到变压器的制造成本。
所以本文对温升做了详细的计算。
最后则对变压器的结构改进做了详细的介绍。
关键词：电力变压器；电磁计算；结构改进AbstractPower transformers plays an important role in the power system, and its development trend is safe and reliable, saving production capital, low-loss run, trying to improve the quality of the product. Therefore, it is very important to calculate and analyze the electromagnetic power voltage device.This article reference to the vast literatures on the basis in early, according to the basic idea of transformer design, in accordance with the basic steps of the general press is designed to complete the design of a power transformer 1600kVA / 10kV . This design transformer design according to the general method for the design of power transformers made a detailed design. A reasonable choice of wire and an iron core transformer according to the design specifications to enable safe and reliable operation. High and low voltage windings are designed By calculating the high and low voltage winding turns. Calculating the quantity per turn, and then calculating the number of turns of the low voltage winding can be obtained through high voltage winding turns ratio. Design of high and low voltage winding insulation structure including design, winding material, winding structure impedance and load loss calculation. Computing load characteristic is to calculate load loss and no-load current, and then to determine the design of the transformer is reasonable. Calculating short-circuit characteristic is to calculate the percentage of the transformer short-circuit voltage, short-circuit impedance copper consumption and, if too short-circuit impedance will have a huge additional losses, but also make local overheating transformer. Calculating transformer temperature rise is not only related to the transformer of safety, reliability, service life, but also to the manufacturing cost of the transformer. Therefore, this essay have made a detailed calculation of the temperature rise. Finally, I made a detailed presentation to improve the structure of the transformer.Keywords: power transformer; electromagnetic calculation; structure improvement目录引言 (1)第一章电力变压器概述 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 课题的国内外研究现状与发展趋势 (2)1.3 变压器的工作原理与结构 (2)1.3.1 变压器的基本工作原理 (3)1.3.2 电力变压器基本结构 (4)第二章电力变压器的磁计算与分析 (6)2.1 技术条件 (6)2.2 额定电压和电流的计算 (6)2.2.1 高、低压线圈额定电压计算 (6)2.2.2 高、低压线圈额定电流计算 (6)2.3 铁心只要尺寸的确定 (7)2.3.1 铁心直径的选择 (7)2.3.2 铁心截面积计算 (7)2.4 线圈匝数的计算 (8)2.4.1 初算每匝电压 (8)2.4.2 低压线圈匝数确定： (8)2.4.3 高压线圈匝数确定 (9)2.4.4 电压比较核 (9)2.5 线圈计算 (10)2.5.1 高压线圈计算 (10)2.5.2 低压线圈计算 (11)2.6 绝缘半径的计算 (12)2.7 阻抗电压计算 (13)2.7.1 电抗电压计算 (13)2.7.2 电阻阻抗计算 (15)2.8 绕组数据计算 (15)2.9 铁心数据计算 (17)2.9.1 芯柱和铁轭质量计算 (17)2.9.2 空载损耗计算 (18)2.9.3 空载电流计算 (19)2.10 油箱尺寸计算 (19)2.10.1 油箱高度 (19)2.10.2 油箱宽度 (20)2.10.3 油箱长度 (21)2.11 附加损耗计算 (21)2.11.1 绕组中纵向涡流损耗 (21)2.11.2 杂散损耗计算 (22)2.11.3 引线损耗 (23)2.11.4 总的附加损耗 (23)2.12 温升计算 (23)2.12.1 绕组对油的温升 (23)2.12.2 油箱有效散热面积计算 (25)2.12.3 油的平均温升 (27)2.12.4 绕组对空气温升 (27)2.12.5 油面温升 (28)2.13 变压器质量计算 (28)2.13.1 总油重 (28)2.13.2 器身重 (29)2.13.3 油箱重量 (30)2.13.4 附件重 (31)2.13.5 变压器总重量 (31)第三章变压器结构改进 (32)3.1 变压器结构改进措施 (32)3.1.1 降低变压器空载损耗以及噪声 (32)3.1.2 降低变压器温升和负载损耗 (32)3.1.3 提高抗短路能力 (33)3.1.4 降低变压器局部过热现象 (33)3.2 本章小结 (33)结论 (34)参考文献 (35)谢辞 (36)引言从1841法拉第发现磁生电现象到现在，电力行业一直在飞速的发展。
变压器截面积对照表
计算方法：（1）变压器硅钢片截面：3.2cm * 3.4cm * 0.9 = 9.792cm ^ 2（2）根据硅钢板的横截面计算变压器功率：P = s / K ^ 2 =（9.79 / 1.25）^ 2 = 61.34 w （取60 W）（3）根据横截面计算，每伏线圈匝数：w = 4.5 * 10 ^ 5 / BMS = 4.5 * 10 ^ 5 /（10000 * 9.79）= 4.6匝/ v（4）初级线圈匝数：220 * 4.6 = 1012匝（5）初级线圈电流：60W / 220V = 0.273a（6）初级线圈直径：D = 0.715个，0.273 = 0.37（mm）（7）次级线圈匝数：2 *（51 * 4.6 * 1.03）= 2 * 242（匝）（1.03是降压，双级51V = 2 * 242圈）（8）次级线圈电流：60W /（2 * 51V）= 0.59a（9）二次线直径：D = 0.715，根数0.59 = 0.55（mm）功率（（W））磁芯截面积（cm 2 2）功率（（W））磁芯截面积（cm 2 2）功率（（W））磁芯截面积（cm 2 2）3 2.165 50 8.839 300 21.6515 2.795 60 9.683 350 23.38510 3.953 70 10.458 400 25.00015 4.840 80 11.180 500 27.95120 5.590 100 12.500 800 35.35525 6.250 120 13.693 1000 39.52930 6.846 150 15.309 1200 43.30135 7.395 200 17.678 1500 48.41340 7.906 250 19.764 2000 55.901数据表之间的关系江苏省泗阳县荔口中学沉正中小功率变压器和铁心截面积对于其他功率互感器，功率与铁心截面积的关系可通过以下公式得出：P =其他对于电力变压器，可以使用公式P =（（0.8s））22。
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。
油浸式电力变压器设计单
172.699 172.699
192.949 201.199 207.199
167.5 绕组厚 25 221.699 385 6.70 0.299979842 绕组外径 空载损耗 2.67 相间距 10 低压全油道 总损耗 6.34 中心距 395 (高压全油道) 30Q130 温升计算 硅钢片型号 长圆形截面 辐向 辐向 轴向 辐向 辐向 轴向 18.273 3.5 3.5 10.5 4.5 4.5 14.5 铁心直径 220 高压温升 220 65.5 65.5 6 4 叠片系数 0.96 210 33 33 散热面积 7.7047005 6 2 66 6 621.12 27 58 200 12.6 12.6 热负荷 1241 21 7 693 27 铁心净截面 12 1.521 13.8 13.8 校前温升 15.528 3.04 0.8 1 0.5 0.5 心柱磁密T 185 696 心柱单损 0.92788 170 10.2 10.2 绝缘校正 0.519 24.04 7.8 697 13.5 13.5 层数校正 0 0 铁损系数 1.15 8.4 8.4 2.226 1.05 1.05 40 0 155 低压温升 18.71 25 8 737 13.5 13.5 696 中心距 M0 395 135 9 9 737 8.4 8.4 散热面积 6.4720739 1.05 1.05 1.01 窗高 HW 110 2020.59 85 6 6 热负荷 1185.9344 14 14 703 铁心总重 校前温升 2156 空载损耗 18.71 34 60 4.2 4.2 主级加厚 131 0 层数校正 0 D-y 737 0 0 高压层绝缘:0.08分级 首层和末加1 总9 长5 短4 油道内绝缘厚.8 油道外绝缘厚3.04 片 宽 单边厚 单边厚 HC= 66.58 K= 阻抗电压计算 1.2 铜铁材料单价 重量计算 ET= 20.995 DC2 =.45×.25×17.269=1.942 硅钢片 19 ρ = 0.963 线材重 988.9 D2 =2.7×17.269× 1/3 =15.542 铜扁线 60 铁心重 2020.59 DZ =.9×19.294=17.365 铜圆线 62 器身重 3461 D5 =.75×20.119× 1/3 =5.029 铝扁线 23 油重 870 DC1 =.45×.591×20.719=5.518 铝圆线 23 油箱重 1068 材料成本 97725 簿板重 772.53 D3 =2.295×22.169× 1/3 =16.963 Σ D =62.35 总成本 137156 中板重 117.81 UX=24.8×3608.5×11×62.359×.963×1.2/(66.58×20.995×10000)=5.07479 附件重 177.66 UR= 22408 ／ 2500 ／ = 0.89632 5.15 总重 5399 UK= 空载电流 IX=1.057*1.3*(GM*VA+6*1.414*QC*VAB)/(P*10)= .17 IR= 0.09 IO= 0.19 标准值 0.4 波纹油箱计算 长边波纹深 435 油箱尺寸 钢板宽 1100 波纹板成型长 箱沿外壁长 油平均温升 内长 1280 短边波纹深 435 钢板厚 1.2 片膨胀系数 140 长边 1282 长边 1280 给定值 53 长边波数 27 45 内宽 680 波节距 最大油膨缩量 30.5 短边 695 短边 680 设计值 39.7 14 291 箱高 1450 短边波数 底盆高 波片膨胀量 298 重量 772.53 箱沿角钢 顶层油温升 最大工作压力(kPa) 0.31 最大挠度(mm) 1.3 油箱散热面积 46.186 75X50X8 51.7 设计： 校核： 批准： 损耗值 负载损耗 W 544.5 标准值 21000 2100 23100 438.151 ／ 444.4 偏差 % 总附加损耗 %
1600kva变压器低压柜出线最小截面
1600kva变压器低压柜出线最小截面一、评估主题在开始撰写有关1600kva变压器低压柜出线最小截面的文章之前，我们首先需要对这个主题进行全面评估。
1600kva变压器是一种大型的电力变压器，其低压柜出线最小截面的选择至关重要。
这个主题涉及到电力传输、安全和效率等多个方面，需要我们从多个角度来进行探讨和分析。
我们需要了解1600kva变压器的工作原理和特点，以及低压柜出线的作用和重要性。
我们还需要考虑电力传输过程中可能遇到的问题和挑战，如电流过载、线路损耗等。
我们需要评估不同截面线缆的优缺点，以及选择合适截面的依据和方法。
在对这些方面全面评估之后，我们将能够撰写一篇有价值的文章，让读者对1600kva变压器低压柜出线最小截面有深入的理解。
二、文章撰写1. 1600kva变压器的工作原理和特点1600kva变压器是一种大容量的电力变压器，其主要功能是将高压电能转变为低压电能，以满足不同场所和设备的电力需求。
在变压器中，电能通过互感器的作用进行变换，然后通过低压柜出线输送到各个用电设备中。
2. 低压柜出线的作用和重要性低压柜出线是电能从变压器输送到终端用电设备的关键环节，其线缆的选择直接影响到电能的传输效率和质量。
合理选择低压柜出线的最小截面能够确保电能的安全稳定传输，并减少线路损耗和供电负荷，从而提高用电设备的运行效率和寿命。
3. 电力传输过程中可能遇到的问题和挑战在电力传输过程中，可能会遇到电流过载、线路短路、绝缘老化等问题，这些都会对低压柜出线的最小截面提出更高的要求。
我们需要考虑如何选择合适的线缆截面来应对这些挑战，以保障电能的安全和稳定传输。
4. 不同截面线缆的优缺点不同截面的线缆具有各自的优缺点，如截面大的线缆能够承载更大的电流，但成本和安装难度也更高；而截面小的线缆成本低、安装方便，但输送能力有限。
我们需要根据具体情况来综合考虑这些因素，选择最适合的线缆截面。
5. 选择合适截面的依据和方法我们需要总结选择合适截面的依据和方法。
1600kva变压器低压柜出线最小截面
1600kva变压器低压柜出线最小截面随着我国经济的快速发展，电力系统在基础设施中的地位日益重要。
在电力系统中，1600kVA变压器作为一种重要的电力设备，广泛应用于各个行业。
本文将从以下几个方面，探讨1600kVA变压器低压柜出线最小截面的相关知识，帮助读者更好地了解和应用这一概念。
首先，我们要了解1600kVA变压器的含义。
1600kVA是变压器的额定容量，表示变压器在正常运行状态下，能够传输的最大功率。
在实际应用中，1600kVA变压器常用于工商业用电、数据中心、居民用电等领域。
接下来，我们来掌握低压柜出线最小截面的概念及计算方法。
低压柜出线最小截面是指在保证电力系统安全稳定运行的前提下，所需的最小电缆截面。
计算低压柜出线最小截面时，需要考虑电缆的载流量、线路长度、环境温度、电缆类型等因素。
那么，低压柜出线最小截面对电力系统的重要性体现在哪里呢？首先，合理的低压柜出线最小截面可以确保电力系统的安全稳定运行，降低故障率。
其次，合适的低压柜出线最小截面有利于提高电能传输效率，降低线路损耗。
最后，正确选择低压柜出线最小截面可以节约材料成本，提高经济效益。
结合实际案例，我们来阐述如何选择合适的低压柜出线最小截面。
假设一个工商业用电场所，选用1600kVA变压器。
根据电力系统的设计规范，首先确定低压柜出线的载流量。
在此基础上，根据线路长度、环境温度等因素，选择合适的电缆类型。
最后，根据电缆的载流量和线路条件，计算出低压柜出线最小截面。
在选购1600kVA变压器时，应注意以下要点：1.选择正规厂家生产的变压器，保证产品质量和售后服务。
2.根据实际用电需求，合理选择变压器的容量和类型。
3.了解变压器的技术参数，如短路阻抗、电压等级等。
4.考虑变压器的环保性能和能效等级。
5.了解厂家的设计和生产经验，以及成功案例。
总之，掌握1600kVA变压器低压柜出线最小截面的知识，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
1600kva变压器低压柜出线最小截面
1600kva变压器低压柜出线最小截面
（原创实用版）
目录
1.1600kva 变压器的低压柜出线
2.低压柜出线的最小截面
3.影响低压柜出线最小截面的因素
4.如何选择合适的低压柜出线最小截面
5.结论
正文
在电力系统中，低压柜是非常重要的组成部分，它负责将电能从高压侧传输到低压侧，以满足各种电力设备的用电需求。
对于 1600kva 变压器的低压柜出线，我们需要考虑其最小截面。
低压柜出线的最小截面是指在正常运行条件下，线路中的最小导线截面。
它的大小直接影响到线路的承载能力和安全性。
如果截面过小，会导致线路过载，甚至引发火灾等安全事故；如果截面过大，会浪费资源，增加成本。
影响低压柜出线最小截面的因素有很多，主要包括以下几点：
1.变压器的容量：变压器的容量越大，所需的出线截面就越大，以保证足够的电流传输能力。
2.线路的长度：线路越长，电阻越大，所需的出线截面就越大，以保证线路中的电流不受损耗。
3.线路的负载：线路的负载越大，所需的出线截面就越大，以保证足够的电流传输能力。
4.环境温度：环境温度越高，导线的电阻就越大，所需的出线截面就
越大，以保证线路中的电流不受损耗。
在选择合适的低压柜出线最小截面时，需要综合考虑以上因素，并参照相关设计规范和标准。
通常，我们可以参考国家电网公司的相关标准，如 GB 50254-2014《低压配电系统安装工程施工及验收规范》等。
总之，1600kva 变压器的低压柜出线最小截面的选择，需要根据变压器的容量、线路的长度、负载和环境温度等因素综合考虑，并参照相关设计规范和标准。
8000KVA电力变压器设计
8000kVA配电电力变压器的设计学生姓名：学生学号：院（系）：年级专业：指导教师：二〇一四年六月摘要电力变压器是发电、输电、变电以及配电系统中起着非常重要的作用，它的质量和性能都将直接影响到电力系统能否安全、可靠、经济、稳定的运行,因此，电力变压器的设计就显得尤为的重要，是一个非常值得我们花费时间去深入探讨的课题。
电力变压器从1831年产生以后，在电力工业和供用电事业中的应用，随着其技术的不断发展而变得越来越广泛。
本次的变压器设计，主要是对电力变压器的各个组成部分包括铁心、线圈、油箱等的设计以及铁心材料、导线材料和散热器的选择，同时还进行了相关参数的计算，主要包括：铁心直径、铁心截面、线圈匝数、空载损耗、空载电流、油箱尺寸、油箱散热面以及变压器的重量。
希望通过以上的计算可以设计出一台能够满足实际要求以及国家标准的电力变压器。
关键词变压器，铁心，线圈，损耗，油箱ABSTRACTPower transformer is power generation, transmission, substation and power distribution system plays a very important role, its quality and performance will directly affect the power system can be safe, reliable, economic and stable operation, therefore, the design of the power transformer is particularly important, is a very worth we spend the time to discuss deeply.After power transformer produced in 1831, in the power industry and the application of power supply enterprise, with the continuous development of its technology is becoming more and more widely. The transformer design, mainly including the core component of power transformer, the design of the coil, fuel tanks and other materials, wire and core material and the selection of radiator, as well as the calculation of relevant parameters was carried out, mainly including: core diameter, core section, coil number of turns, no-load loss and no-load current, the size of the fuel tank, fuel tank cooling surface and the weight of the transformer. Hope that through above calculation can design a machine can satisfy the actual requirements and national standards of power transformer.Keywords ：transformer core, coil, loss, tank目录总结 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
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Xi
Yi
Si
级数
640
113.578 72690.022
7
620
40.807
25300.352
8
595
33.243
19779.305
9
565
29.844
16861.578
10
530
27.467
14557.367
11
490
25.393
12442.374
12
Xi
Yi
Si
445
23.352 10391.818
由于实际问题中在已知铁心柱外接圆直径时对级数的取值范围进行了限制，故可用规划
-2-
中国科技论文在线
的方法建立目标函数和约束条件[6]，然后采用解决规划问题功能强大的 LINGO 软件进行求 解，只需进行有限次的将级数带入模型比较运算结果，便得到期望的目标值。
i = 1, 2, 3,...,12. ；Yi 表示第 i 级的厚度，Yi = yi (Y1 = 2 y1) ， i = 2,3,...,12. Si 为整个外 接圆中每级截面的面积， Si = 2Si' (S1 = 4S1' ) ， i = 2,3,...,12.
级数
1 2 3 4 5 6
表 3 12 级时整圆每级钢片叠积尺寸及面积 Tab.3 the size and area of the sheet for circle, series 12
+
⎛ ⎜
i
yj
⎞2 ⎟
≤
R2
(6)
⎝ j=1 ⎠
由已知条件， 0 ≤ xi ≤ R, 0 ≤ yi ≤ R ，且由于要求第一级叠积最小厚度为 26 毫米，硅
钢片的最小宽度为
20
毫米，所有
y1
≥
1 × 26 2
= 13 ，
xi
≥
1 × 20 2
= 10
。
由图 2 可知，硅钢片的宽度随着级数的增加而递减，即
0 引言
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。以心式铁心柱为 例，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，截面在圆内上下轴对称，左右也轴对称。阶梯形的每 级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，硅钢片的宽度一般取为 5 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。在铁心直径 保持不变的情况下如何提高其有效截面积，具有十分显著的实际意义。这样不但降低损耗， 节省铜材，同时还缩小体积，降低铁心的饱和度，改善供电质量[1-3]。 在直径不变情况下提 高多级圆形铁心截面积的途径有两种：一种是提高心片的叠压系数；另一种是采用优化设计 的方法使其有效面积达到最大[4]。第一种方法由于受到工厂剪切、叠压等工艺条件的限制， 在一定工艺水平下的叠压系数基本上是一个常数，故本文将着重对第二种方法进行讨论。
由表 1 可知，当铁心柱外接圆直径为 650 毫米时，铁心柱截面的级数可采用 12、13 或 14 级。采用 LINGO10.0 进行编程，可得到要求各参数的数值。
当铁心截面级数为 12 时，每级钢片叠积尺寸及面积为
级数
1 2 3 4 5 6
xi
320.0 310.0 297.5 282.5 265.0 245.0
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（4）假设实际生产中硅钢片的厚度一定。
1.2 符号和记号说明
d ：铁心外接圆直径； xi ：第 i 级宽度的二分之一， i =1,2,…, n ； yi ：第 i 级叠积厚度， i =1,2,…, n ； Si ：第 i 级钢片的面积， i =1,2,…, n ； S ：铁心柱截面的总面积； n ：铁心的级数；
表 1 铁心柱截面级数的选择 Tab.1 the series choice of iron beam 铁心柱直径/mm
80-195 200-265 270-390 400-740 760 以上
级数 5-7 8-10 11 12-14 >15
图 1 铁心柱截面示意图 Fig.1 schema of the iron beam
S ' = x1 y1 + x2 y2 + ... + xn yn (3)
所以目标函数为
n
∑ max S ' = xi yi (4) i=1
2.2.2 构造约束条件
由图 2 知利用勾股定理有
⎧ ⎪ ⎪
x12 x22
+ +
y12 = R2 ( y1 + y2 )2
=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R2
⎪ ⎨
x32
+ ( y1
+
y2
+
∑ ⎧
⎪ ⎪
xi2
⎪
⎛ +⎜
⎝
i j =1
yj
⎞2 ⎟ ⎠
≤
R2,i
= 1, 2,..., n
s.t.
⎪ ⎪ ⎨
xi xi
> xi+1,i = 1, 2,..., mod 2.5 = 0
n
− 1.
(9)
⎪
⎪ ⎪
xi
≥
1 2
× 20
= 10
⎪ ⎪⎩
y1
≥
1 2
×
26
=
13
3 模型的求解
以上给出规划模型的建立过程，下面以铁心柱外接圆为例，给出如何确定铁心柱截面的 级数、各级宽度和厚度才能使铁心柱的有效截面积最大的方法。
这里只给出主要符号的意义，其他符号将会在文章中一一给出，在此不再赘述。
2 模型的建立
2.1 问题分析
铁心柱有效截面的面积，等于多级铁心柱的几何截面积（不包括油道）乘以叠片系数。 而叠片系数通常与硅钢片厚度、表面的绝缘漆膜厚度、硅钢片的平整度以及压紧程度有关。 设计时希望有效截面尽量大，既节省材料又减少能量损耗。显然铁心柱的级数愈多，其截面 愈接近于圆形，在一定的直径下铁心柱有效截面也愈大[5]。但这样制造也工艺复杂，一般情 况下铁心柱的级数可参照表 1 选取。
2.2 规划模型
设 2xi 为第 i 级钢片的宽度， yi 为第 i 级钢片的叠积厚度（对于第一级来说， y1 表示其 二分之一的厚度），外接圆直径为 d ，半径为 R 。
由于对称性，为计算方便，便于模型的建立及编程求解，现在考虑四分之一个圆的情形。
图 2 铁心柱截面示意图 Fig.2 schema of the iron beam
8430.789
10
27.467
7278.683
11
25.393
6221.187
12
222.5 197.5 170.0 137.5 102.5 60.0
23.352 21.212 18.887 17.488 13.933 11.000
S i'
5195.909 4189.394 3210.739 2404.559 1428.112 660.015
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变压器铁心柱截面优化设计方法研究
张令刚，范加冬，张金科*
（中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221008） 摘要：分析了电力变压器铁心柱截面的设计特点，应用规划方法建立了铁心柱截面优化模型。 以铁心柱外接圆直径为 650 毫米为例，应用 LINGO 软件，给出电力变压器铁心柱截面的优化 设计方案，方法简便，结果合理，模型具有通用性。 关键词：电力变压器；优化设计；铁心柱；LINGO
xi > xi+1,i = 1, 2,..., n −1. (7)
要 求 硅 钢 片 的 宽 度 为 5 的 倍 数 ， 即 2xi mod 5 = 0 ， 亦 即 xi mod 2.5 = 0 。 可 令
xi = 2.5z, z ≥ 0 ，且 z 必须为整数。
由上述分析可得到最优化模型：
n
∑ max S ' = xi yi (8) i=1
y3 )2
=
R2
(5)
⎪⎪.........
⎪⎩xn2 + ( y1 + y2 + ... + yn )2 = R2
故约束条件为第 i 级宽度的平方，与第一级厚度的一半加第 i 级之和的平方，应小于或
等于外接圆半径的平方，即
-3-
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∑ xi2
1 基本假设和符号说明
1.1 基本假设
（1）假设本文所选取的截面级数符合《规范》的要求； （2）假设硅钢片均严密压实，任两片间无空隙； （3）假设绝缘漆等材料对硅钢片的厚度无影响，计算每级钢片的叠积厚度时将其忽略；
作者简介：张令刚（1988-），男，中国矿业大学在读本科生，主要研究方向：交通运输. E-mail: zlgcumt@
395
21.212
8378.787
340
18.887
6421.478
275
17.488
4809.118
205
13.933
2856.224
120
11.000
1320.030
所以 n = 12 级时，在各级尺寸采取上表 3 数据时，铁心柱的有效最大截面积
12
∑ S = 4S ' = S1 + 2 Si = 316491.463 (10) i=2
Si
72690.022 25300.352 19779.305 16861.578 14557.337 11132.565 9763.167