铁芯电抗器设计

电气与电子工程学院《电磁装置设计原理》

课

程

设

计

设计题目铁芯电抗器设计

指导老师孙剑波

班级电气1212

姓名曹鹏举

学号U*********

完成日期2015年 6 月19 日

目录

480KVA/10kV 铁芯电抗器参数列表 (3)

1.电抗器的额定值与技术要求 (4)

2.铁芯参数选择 (4)

3.线圈电压电流及电抗值 (5)

4.线圈匝数 (5)

5.主电抗计算 (5)

6.线圈设计 (6)

7.绝缘设计 (8)

8.绝缘半径计算 (8)

9.线圈漏电抗 (9)

10总电抗 (9)

11.线圈导线每相总长 (10)

12.线圈损耗 (10)

13.线圈导线重量 (10)

14.铁芯窗高 (11)

15.铁芯损耗 (11)

16.总损耗 (11)

17.线圈温升计算 (12)

18.成本核算 (12)

附1：480KVA/10kV 铁芯电抗器设计表格 (13)

附2：铁芯电抗器尺寸图 (17)

480KVA/10kV 铁芯电抗器参数列表

1.电抗器的额定值与技术要求

（1）额定容量Sc=480KV A

（2）所接电网电压 10kV

（3）频率50Hz

（4）相数 3

（5）相电压381V

（6）相电流419A

（7）绝缘材料耐热等级H级（145℃）

（8）总损耗≤7000W（附加损耗系数1.2）

（9）铁芯材料DQ133-30

（10）导线材料铜导线ρ145℃=0.02616Ω*mm²/m

（11）绕组温升≤95K（附加损耗系数1.35）

（12）铁芯饼高度HB=50mm；叠压系数Kdp=0.95

2.铁芯参数选择

（1）铁芯直径

由直径估算公式

'

D K

=

K为经验系数，对于冷轧钢片、铜导线取值为0.054~0.058。

其中经验系数

D

取值为0.058进行计算得：

'0.2063

===

D K

选择D=0.21m查表5-11得:

A=0.02918m²

芯柱有效截面面积

Z

A=0.03213m²

铁轭有效截面面积

e

G=84.8kg

角重

A

B=0.2m

铁芯最大片宽

M

∆=0.178m

铁芯总叠厚

M

b=0.19m

铁轭片高

em

3.线圈电压电流及电抗值

（1）设计线圈时电压U=381V （2）设计线圈时电流I=491A

（3）电抗值/381/4910.9093k X U I ===Ω

4.线圈匝数

由匝数计算公式

'W =

其中预取磁密'B =0.93T ，m k 为主电抗比例系数，初值范围为0.85~0.93，此处取值为0.85。代入上式得：

'53.76W =

==

故实际线圈匝数为:

('0.5)54W INT W =+=

5.主电抗计算

（1）初选单个气隙长度 0.0054m δ=

（2）气隙等效导磁面积计算

铁芯饼高度 HB=0.05m 气隙磁通衍射宽度

ln()0.0054

0.00540.05

ln(

)0.0054

0.0040

B

H δδεπδπ

+=

+=

=

气隙磁通衍射面积

22(2)

20.004(20.0040.20.178)0.0030

M M A b δεε=++∆=⨯⨯++=

气隙等效导磁面积

22

0.02918

0.00300.950.0337Z

dp

A A A K m δδ=+=

+= （3）主电抗

由计算公式 227810m fW A X n δ

πδ

-=

⨯ 取n=10，得：

227

227810850540.033710100.0054

0.7178m fW A X n δ

πδ

π--=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=Ω

（4）铁芯中磁密

0.8597B T =

=

=

6.线圈设计

（1）线圈高度估计值

由公式(1)L B A H n H n H δ=-+-

其中A H 为线圈至上下铁轭绝缘距离，根据10kV 对地线电压查表4-162取

A H =20.065⨯m ，代入公式计算得：

(1)(101)0.05100.00540.130.374L B A

H n H n H m

δ=-+-=-⨯+⨯-= （2）初选导线

查线包扁铜线规格表4-133 裸导线 a=0.004m ； b=0.0106m ； SL=0.00004154m²

对铜导线绝缘厚度∆=0.0005m

2引自《电磁装置设计原理讲义》P72