变压器设计

线圈电密（ J ）计算
线圈辐向尺寸（ B ）计算
J = IL Ad
（A/mm2）
线圈轴向尺寸（ H ）计算
绝缘半径计算
窗高（ H 0 ）计算 线圈导线长度计算
线圈导线重量计算
8、线圈漏抗压降计算
∫ U Lq
=
7.9 ×10−8 fρ L I LW 2 HK
(πRn2
−
Azh k dp
)
+ 7.9 ×10−8 HK
fρ L I L
B
(W
0
x B
)
2
2π
(
RW
−
x)dx
= 7.9 ×10−8 fρ L I LW 2 HK
[πRn2
−
Azh k dp
+
2π 3
B(RW
−
3 B)] 4
（V）
简化计算，为
其中：
U Lq
=
7.9 ×10−8
fρ L I LW 2 ALq HK
ALq
= πRn2
−
Azh k dp
+
2π 3
FLX = FLT − FL0 = I LW − FL0 铁心气隙处磁力线分布如图所示，主磁通从一个铁饼进入另一个铁饼，由于边缘效应，
气隙导磁面积将比心柱实际面积大。设边缘效应部分的磁力线是从 lqx / 2 至 (lqx + hb ) / 2 的，
沿周长 1cm 的面积为 1dx，通过此单位面积磁通的磁路长度为： dlC = πx ，因此沿周长 1cm
干式铁心电抗器
一、基本原理 电抗器是一个电感元件，当电抗器线圈中通以交流电时，产生电抗（XL）和电抗压降
（UL=ILXL）。 空心电抗器线圈中无铁心，以非导磁材料空气或变压器油等为介质，其导磁系数很小
（ μ ≈ 1 ），磁阻（ rC ）很大，线圈电感（ L ）、电抗（XL）及电抗压降（UL）均小； 铁心电抗器的线圈中放有导磁的硅钢片铁心材料，硅钢片导磁系数大，磁阻小，其电感
2.2
2.4
B0m, B0j (T)
考虑铁心激磁安匝的系数曲线（实线—限流与消弧；虚线—启动）
10、损耗计算
11、温升计算
'各轴向气道有效散热系数 kaw(nbf) = 1# kan(nbf) = 0.56 * (1 - nct2 * wct2 / rbfn(nbf)) * ((wq2 ^ 1.6) / hu) ^ 0.25 kaw(1) = 0.56 * (1 - nct2 * wct2 / rbfw(1)) * ((wq2 ^ 1.6) / hu) ^ 0.25 kan(1) = 0.56 * (1 - nct1 * wct1 / rbfn(1)) * ((0.5 * (wq1a + wq1b) ^ 1.6) / hu) ^ 0.25 For i = 2 To nbf - 1
（3）容量（ S L ）
S L = mxgU L ⋅ I L ⋅10−3
（KVA）
式中， mxg —电抗器相数，对于单相， mxg = 1 ；对于三相， mxg = 3 。
三、电磁计算
1．每柱容量（ S zh ）计算
式中：
S zh
=
SL m zh
（KVA）
S L —电抗器额定容量（KVA），一般以最大一级容量代入 mzh —套有线圈的铁心柱数，对于单相， mzh = 2 ；对于三相， mzh = 3 2．铁心直径（ D0 ）选定
线圈纵绝缘 饼式线圈纵绝缘参见电力变压器；圆筒式线圈纵绝缘包括匝绝缘、层绝缘、气道
线圈主绝缘
7. 线圈尺寸计算
线圈型式 铁心电抗器的线圈型式，一般对于有分接的电抗器（如启动电抗器、消弧线圈等），为
不因抽头影响电抗高度，常采用圆线或扁线绕制的多层筒式线圈；而对无分接的电抗器（如 限流电抗器）可采用扁线绕制成的饼式线圈（连续式或螺旋式）。
− x)dx
=
7.9 ×10−8 fρ L I LW 2 HK
[πRn2
−
Azh k dp
+
2π 3
B(RW
−
3 B)] 4
式中：
B—线圈辐向尺寸（cm）
（V）
Rn —线圈内半径（cm） RW —线圈外半径（cm） H K —线圈电抗高度（cm） Azh —电抗器铁心柱净截面（cm2）
kdp —铁心叠片系数
etM
= U LM WM
6. 线圈主纵绝缘
（V/匝）
铁心电抗器试验电压是根据电抗器所接线路电压等级来确定，而不能根据电抗器本身压
降来确定，铁心电抗器工频试验电压如表所示：
铁心电抗器工频试验电压
线路电压（kV） ≤1
3
6
10
15
20
35
40
60
1min 工频（kV） 5
18
25
35
45
55
85
95
140
ρ L —洛式系数 Soq —铁心圆至线圈的距离（cm）
2．线圈主电抗压降 ULT 主磁通（ ΦT ）在线圈中感应一个电势 E ，如忽略电阻电压降，则 −E 就是线圈主电抗
压降（ULT）。产生主磁通的磁势（ FLT = I LW ）是由铁心激磁磁势（ FL0 ）和铁心气隙磁势 （ FLX ）合成的，因而铁心气隙磁势（安匝）为：
（cm2） lqx
x + dx x
ρ L —洛式系数
hb
Soq —铁心圆至线圈的距离（cm）
气隙导磁总面积：
ΣAqx
=
Azh k dp
+ AXK
（cm2）
线圈主电抗压降：
U LT
= 7.9 ×10−8
f (I LW − FL0 )W ⋅ ΣAqx Σl qx
式中：
（V）
ΔM
ε
ε ε
I LW —电抗器总安匝（安匝） FL0 —铁心激磁磁势（安匝）
根据 A' ，选取导线种类，一般 A' ≥10 mm2 可选扁线，从导线规格尺寸表中，选取圆导
线直径 Φd 或扁导线厚度 a 及宽度 b，选定单根标准导线截面 A 。电表线圈可选择与主线圈
同规格导线，以减少线规。
（4）导线总截面（ Ad ）计算 Ad = mbq ⋅ mb ⋅ nb ⋅ A
（mm2）
BRP
（V） （cm2）
ρL
= 1−
2(B + Soq ) πH K
9、铁心气隙计算
主电抗压降
U LT = U L −U Lq
（V）
1.00
0.98
a LM, a Lj
0.96
D310D340
D310D340q
Z10Z11
0.94
Z10Z11q
0.92
0.90
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
是通过铁磁路（铁心及气隙）的主磁通（ ΦT ），它将在线圈中感应一个电势 E ，其 −E 可以 视为一个电压降，如忽略电阻电压降，此压降可认为是主电抗压降（ULT）。等值电路如图所 示。
HK ILW
ΦT Φq
Soq B
ULq
A
IL
XLq
UL
XLT
ULT
X
Rn RW
dxx
磁通与磁势图
等值电路图
电抗压降（UL）的通式：
铝导线
铜导线 铝导线 铜导线 铝导线
54~58
50~54
50~54 46~50 30~32 28~30
0.9~1.0
（1.6~1.7） 1.75~1.85 1.9~2.0
3．铁心柱净截面（ Azh ）与铁轭净截面（ Ae ）计算 4．铁心柱磁密（ B0' ）初选
铁心柱最大磁密（ B0' M ）可按上述表初选 5．主线圈匝数确定
产生线圈漏磁的匝数为 dW = Wx / B ，在 dx 宽度内，线圈漏磁面积为 dAC = 2π (RW − x)dx 。 代入通式，得：
∫ U Lq
=
7.9 ×10−8 fρ L I LW HK
2
(πRn2
−
Azh k dp
)
+
7.9 ×10−8 HK
fρ L I L
B
(W
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x B
)
2
2π
(RW
ε
=
l qx π
ln(lqx + hb l qx
)=
2.3l qx π
log(lqx + hb l qx
) = 0.735lqx
log(lqx + hb l qx
)
（cm）
气隙扩大等效面积：
式中：
AXK = 2ε (bM + Δ M + 2ε )
bM —铁心柱最大片宽（cm） Δ M —铁心柱叠厚（cm）
hb —每个铁心饼高度（cm） 为简化计算，上述磁导也可以用自铁心边缘向外扩大的等效宽度 ε ，沿周长 1cm，磁路
长 lC
= lqx
的边缘效应的等效磁导
g
' C
代替，则有：
g
' C
=
μμ0 ⋅1⋅ε l qx
=
μμ0 π
ln(lqx + hb ) l qx
因此，考虑到 ln x = log10 x = 2.3 log x ，铁心边缘每边向外扩大的等效宽度： log10 e
（2）相电压（U L ） 如用户给定电抗百分数U L % 与线路额定相电压U ：
UL
=
U L % ⋅U 100
（V）
如用户给定电抗器相电抗值 X L 与电抗器相电流 I L ：