铁芯电抗器设计-华中科技大学

电磁装置设计原理铁心电抗器设计

指导老师：陈乔夫教授

设计人：

学号：

班级：

学院：电气与电子工程学院完成时间：

一、电抗器的相关参数

二、电抗器的额定值与技术要求

（1）额定容量 c S =360KVA （2）所接线圈的额定电压 L U =10KV （3）相数 m=3 （4）相电压 N U =381V （5）相电流 N I =315A （6）总损耗 K P ≤3600W （7）温升 K T ≤90K

三、铁芯参数选择

（1）铁芯直径

'0.0580.192D D K m ==⨯=

选择m D -310200⨯=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数： 95.0=dp K

心柱有效截面面积：24105.265m A z -⨯= 轭有效截面面积： 24107.290m A e -⨯= 角重： kg G 1.73=∆ 铁芯最大片宽： m B M 195.0= 铁芯总叠厚： m M 170.0=∆ 铁轭片高： m b em 180.0= 四、设计线圈时电压电流的选取

电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315= 电抗值Ω===2095.1315/381/1N N k I U X

五、线圈匝数

初选'0.92B T =， 0.85m k =

'59.68W =

=

=匝

取整，W =60匝

六、主电抗计算

（1）初选单个气隙长度3610m δ-=⨯ （2）气隙等效导磁面积计算

铁芯饼高度m H B 31050-⨯= 气隙磁通衍射宽度：

3

3610

0.0060.050ln(

)ln 4.2658100.006B

H m δδεπδ

π

--+⨯+⎛⎫=

=

=⨯ ⎪⎝⎭

气隙磁通衍射面积：

3

3

3

2

22(2)2 4.265810(2 4.265810

0.1950.170) 3.186810

M M A b m

δεε---=++∆=⨯⨯⨯⨯++=⨯ 气隙等效导磁面积：

3

2

20.02655 3.186810

0.031130.95

Z dp

A A A m K δδ-=

+=

+⨯=

（3）主电抗

取n=8，则

2

2

22

7

7

8850600.03113

10

10

0.921780.006

m fW A X n δ

ππδ

--⨯⨯⨯=

⨯=

⨯=Ω⨯

主电抗压降3150.9217290.34m N m U I X V ==⨯=

铁芯中磁密10.82046B T =

=

=

七、线圈设计

（1）线圈高度估计值

(1)(81)0.05080.0060.10.298L B A H n H n H m

δ=-+-=-⨯+⨯-=

（2）初选导线

裸导线 a=3.55m 310-⨯ b=10.6m 310-⨯ S L =37.082610m -⨯ 带绝缘导线 a 1=4.05m 310-⨯ b 1=11.1m 310-⨯ （3）并绕根数

初取电密 J '=1.426/10mm A ⨯ 16

6

315

' 6.068.'

137.0810

1.410

L I M pp S J -=

=

=⨯⨯⨯⨯

取整 1M =6 （4）电流密度 62

6

1

315

1.415910/137.0810

6

L I J A m m

pp S M -=

=

=⨯⋅⨯⨯⨯

（5）线圈高度

取每层匝数4W H =

111.015(1) 1.015(41)611.1338.00HHH W H M b mm =+=⨯+⨯⨯=

线圈电抗高度：111.015 1.0154611.1270.396x H W H M b m m =⨯=⨯⨯⨯= （6）线圈幅向厚度

3层+3层+3层+3层+3层

mm

N a MN

B H H H 5.13)36.0)13(05.431(05.1)12.03)1((05.1111

1=⨯-+⨯⨯⨯=⨯⨯-+⨯= 213.5H B m m =

313.5H B m m

=

413.5H B m m

= 513.5H B m m

=

八、绝缘设计

查表4-16，线圈至上铁轭距离：m

H S 08.01

=线圈至下铁轭距离：m H S 08.02=

相间距离：mm C x 45=

九、绝缘半径计算

（1）铁芯半径

m D R 1.02/2.020===

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）线圈1内半径：m C R R 145.0045.01.0001=+=+= （3）线圈1外半径：m B R R H 1585.00135.0145.0112=+=+=

气道116SS m m =，线圈1外置mm 2绝缘层，线圈2内置mm 2绝缘层 （4）线圈2内半径：321020.15850.01620.0020.1785R R SS m δ=++=++⨯= （5）线圈2外半径：4320.17850.01350.192H R R B m =+=+=

气道116SS m m =，线圈2外置mm 2绝缘层，线圈3内置mm 2绝缘层 （6）线圈3内半径：541020.1920.01620.0020.212R R SS m δ=++=++⨯= （7）线圈3外半径：6530.2120.01350.2255H R R B m =+=+=

气道116SS m m =，线圈3外置mm 2绝缘层，线圈4内置mm 2绝缘层 （8）线圈4内半径：761020.22550.01620.0020.2455R R SS m δ=++=++⨯= （9）线圈4外半径：8740.24550.01350.259H R R B m =+=+=

气道116SS m m =，线圈4外置mm 2绝缘层，线圈4内置mm 2绝缘层