变压器设计

变压器设计

一．变压器设计简介：

变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器有很多的类型有很多种，我这次设计的是电力变压器，主要是对电力输配电和对用户配电的一种电压转换。①设计要求：满足在户外低温环境下使用，满足未来五年内电力发展的需要。②变压器用途：用在农村电网的城市居民照明。

我设计计算的是单相柱上式配电变压器，主要参数如下：

参数：

额定容量

100KVA 高压侧电压 10KV 低压侧电压 0.22KV 短路阻抗 3.5%

空载损耗

240W 负载损耗 1650W 空载电流 1.3% 相数 单相 频率 50HZ

二、铁芯计算

1、铁芯材料：选用国标35Q145冷轧硅钢片，叠片系数：97.0=d f

2、铁芯直径：每柱容量：254

100

2ri z ==⋅∑=

zh h m p P 铁芯直径的估算：m m 3.1162552425.00=⨯=⋅=zh D P K D 取120mm 3、铁心中磁通(Φm )及磁通密度( Bm )计算

普通电力变压器设定t m B e 105.4,757.13-m ⨯=Φ=

4、铁心重量计算

铁心柱重：Kg S H m G tx zh zh zh 08.1241065.737.101800210440=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=--ρ 铁轭重量：Kg M m G tx e 459.01065.7300210440e =⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=--ρ（800mm 和 300mm 为目测）

铁心重量：Kg G G G G e zh 639.1431.19459.008.124tx =++=++=∆ 5、空载损耗:W G P K P tx P 5.231639.143535.105.1tx 00=⨯⨯=⋅⋅= （535.1tx =P ，375.1=tx q ）

6、空载电流：()[]

%45.110/2%zh 0=⋅⋅⋅⋅+⋅++=∆∆x j j tx e zh P q n S q K G G G I 7、铁芯温升： 一般为60K

二、线圈计算

1、线圈材料：选用纸包圆铜线 标称直径()00.1d =mm 标称截面积

()

7854.0m m 2=S 绝缘外径()30.1=mm D t 绝缘重量 （3.0t =δ）时59.6%=t C

2、线圈型式：圆筒式(层式)线圈 多层圆筒式线圈: 常用于容量 ＜630 kVA, 电压 3～35 kV 级的高压线圈。

3、低压线圈每相匝数：9.1127240/dy =÷==t dy e U W 取整为2匝

4、电压比偏差：529224010000127/2121=÷⨯==U U n n

%0019.0%10010000)10000529289.1(%100/)e (%=⨯÷-⨯=⨯-⋅=U U W V t 满足≤±0.25%

5、线圈导线总截面积计算 采用圆筒式 径向并联数(m b)×轴向并联数(n b ) =1×1 2

q 7854.07854.0111mm s n n m S b b =÷⨯⨯=⋅⋅⋅=

6、 线圈电流密度计算 因使用铜导线，铜导线一般取 2

q /3mm A J = 7、 线圈平均匝长计算：由37.202

=P R π得mm R 47p =

295.01047210

233

=⨯⨯⨯=⨯⋅=--ππp pt R L

8、 线圈每相导线长度：m L L W L pt q q 6.1123.0=+⨯=+⋅=

9、 线圈导线电阻计算 ：Ω=÷⨯=⋅=043.07854.06.102135.0/q q q k S L R ρ 10、 线圈导线重量计算：

Kg S L m G x q q x 0112.0109.87854.06.111033q =⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅=--ρ

三．主纵绝缘

1、高压电压10KV 圆筒式线圈的主绝缘表(同设计手册) 高压电压：10kv 工频耐压：45kv 雷电冲击：105kv

内外线圈之内主绝缘距离：A 12 13mm ；A``c1 10mm; δc1 3mm;A`c1 0mm ； 外线圈至铁腭距离：H j1 30mm;h j1 20mm; δe 2mm ； 内线圈至铁腭最小距离：H`j2≥25

2、高压电压10KV 圆筒式线圈的纵绝缘表(同设计手册) 出线方式：端部出线 总段数：0.45 绝缘水平（KV ）：

四、阻抗计算

1、短路阻抗：ref Z Z Z /100%= 由已知条件得短路阻抗为3.5%

110010/2

r 2

ref =÷==P U Z

2、短路阻抗允许偏差：有两个独立绕组的变压器，或多绕组变压器中规定的第一对独立绕组主分接阻抗值≥10%时, 允许偏差±7.5 %当阻抗值＜10%时,允许偏差±10 %；其他分接当阻抗值≥10%时, 允许偏差±10 % 当阻抗值＜10%时, 允许偏差±15 %。

3、电阻分量计算：()165.01001001650100/%r k =⨯÷==P P R k %

4、短路阻抗计：()()%5.3%%%2

2k =+=

k k R X Z

五、负载损耗计算

1、绕组导线电阻损耗：W R I P q x R 3.4043.010m 2

2

=⨯=⋅⋅=

2、层式绕组的附加损耗系数: 层式绕组的附加损耗系数（K f %），其中包括导线的涡流损耗及在油箱等结构件中的 杂散损耗系数, 一般估计为: ≤ 200kVA K f % = 3 % 左右

3、绕组附加损耗:W P K P R f 129.03.4100%3)100/%(f =⨯÷=⋅=

4、引线损耗：W P K P R y 043.03.41001()100/%(y =÷÷=⋅=）

六、温升计算

1、变压器在连续额定容量稳态下的正常温升限值规定