电气-电磁装置设计

电磁装置设计原理课程设计（二）

铁心电抗器设计

班级：

主要参数

心柱直径D(mm) 中心距Mo （mm ） 铁心饼高度H C (mm)

气隙数N

气隙长度δ(mm)

总匝数W 190 495 80 7 7.5 68 层数N H

每层匝数W H

线圈高度HHH(mm) 线圈外径D H (mm) 导线规格A B(mm) 铁心磁密B m (T) 3 7.5 543 450 3.55×8.0O

0.89

电流密度J(A/mm 2) 主电抗X m (Ω) 漏电抗X T (Ω) 负载损耗W K (W) 铁耗P Fe (W) 温升T X (K)

1.52

1.016

0.195

2845 505 86.46

一、 技术要求：

1、 额定容量KVA S N 360=

2、 线两端电压KV U l 10=

3、 额定电压V U N 381=

4、 相数3=m

5、 额定电流A I N 315=

6、 损耗W P P k 40000≤+

7、 线圈温升K T K 09<

二、 铁芯参数选择

铁芯直径m m S K D D 189.03/36057.0/44=⨯==，选择m D 310190-⨯= 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：24

10

5.238m A z -⨯=

轭有效截面面积：2

4104.258m A e -⨯=

角重：kg G 0.62=∆

铁芯最大片宽：m B M 185.0= 铁芯总叠厚：m M 16.0=∆ 铁轭片高：m b em 17.0=

三、 设计线圈时电压、电流的选择

每段电抗值Ω===210.1315/381/1N N k I U X ， 设计线圈时的电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315=

四、 线圈匝数

初选48.0,89.0'==m k T B ，

匝7.8610

5.23889.0502381

48.0'24

=⨯⨯⨯⨯⨯==

-ππZ m A fB V k W ，取整得：匝86=W 五、 主电抗计算

1、 初选单个气隙长度m 3105.7-⨯=δ，初选铁芯饼高度m H B 3

1008-⨯=

2、 气隙磁通衍射宽度：m H B 3

31065.55700.008.05700.0ln 105.7)ln(--⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯=+=πδδπδε

3、 气隙磁通衍射面积：

23621003.410)16018565.52(65.52)2(2mm b A M M --⨯=⨯++⨯⨯=∆++=εεδ

4、 气隙等效导磁面积： 221029.01000/30.495

.002385

.0mm A K A A dp Z =+=+=

δδ 5、 主电抗，取n=7,Ω=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=-160.110

105.770292

.0865081087

322722πδπδn A fW X m 6、 主电抗压降V X I U m N m 2.203160.1315=⨯== 7、 磁密T V

fWA U B Z

m 0.8902385

.0865022.20321=⨯⨯⨯=

=

ππ

六、 线圈设计

1、 线圈高度估计值：

m H n H n H A B l 224.011.05700.0708.0)17()1(=-⨯+⨯-=-+-=δ

2、初选导线：23363.29,108.51055.3mm S mm b mm a L =⨯=⨯=--，

带绝缘导线 1a =4.05⨯10-3

mm 1b =9.00⨯10-3

mm

3、并绕根数：初取电密 'J =1.5⨯106A/m 2

08.710

5.11063.291315

'.'6

61=⨯⨯⨯⨯==

-J S pp I M L ，取整得：M=7

则电流密度准确值为：2

66

1/1052.110

63.2971315mm A M S pp I J L ⨯=⨯⨯⨯=⋅=

4、 线圈高度：取每层匝数匝5.7=h W

mm b M W HHH h 543.50.97)15.7(015.1)1(015.111=⨯⨯+⨯=+=

线圈电抗高度：mm b M W H h x 479.60.975.7015.1015.111=⨯⨯⨯== 5、 分成四层：3+3+3层，线圈幅向高度：

mm

N a MN B H H H 3

3

1111100.5110)36.0)13(50.431(05.1)

36.0)1((05.1--⨯=⨯⨯-+⨯⨯⨯=⨯-+⨯=

mm B H 32105.01-⨯= mm B H 33105.01-⨯=

七、 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=

八、 绝缘半径计算

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，线圈各半径计算如下：

1、 铁芯半径：m D R 095.02/190.020===

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 14.0045.0095.0001=+=+= 3、 线圈1外半径：m B R R H 515.0501.014.0112=+=+= 4、 线圈2内半径：m SS R R 717.002.0515.020123=+=++=δ 5、 线圈2外半径：m B R R H 921.0501.0717.0234=+=+=