电抗器设计计算

3.设计线圈时电压、电流的选取
电抗值排序 将 N 个分接的电压、电流重新排列，使得其对应的标准电抗值由大到小排列为
X 1k1 , X 2k1 , X 3k1 , , X N k1
Ui i X i, , 3 , 2 ,1, k 1 ， （ Ii
N
）
设计线圈时电压 U U1 设计线圈时电流 I N 个电流中之最大值。
1.电抗器的额定值与技术要求：
额定容量 S c （kVA） 所接线路的额定电压 U L （V） 相数 m 各分接相电压 U i （V）
i 1, 2,3,
N 分接数
,N
各分接电流 I i
i 1, 2,3,
,N
空载损耗 P01 (W ) 负载损耗 Pk1 (W ) 线圈对空气的温升 TH （℃） 油面最高温升 TM 0 （℃）
We1 为正常段匝数。
并绕根数
M '1
I pp S L J '
J ' 为初选电密 A m2
M1 INT M '1 0.5
电流密度
J
线圈高度
I pp S L M1
导线总高度 H L1 N E b1 ； 由 油道布置得到压缩后的油道总高度 H L 2 ，线圈总高度为：
H L H L1 H L 2
U im Bi 2 fWi AZ
4.线圈设计（饼式）
线圈高度估计值
H 'L n 1 H B n H
H 0.1 ~ 0.15m ， H B 为单个铁心饼高度，通常 H B 5cm
初选导线
裸导线轴向高度 b （m） ， 幅向厚度 （ a m） ； 带绝缘导线轴向高度 b（ ， 幅向厚度 a（ ； 1 m） 1 m） 导线截面积 S L （ m 2 ） 。 线圈段数
Li pp m1 S L
Pi r mI 2 r i
线圈损耗
Pi k kFS Pi r
k FS 为附加损耗系数（1.1~1.35）
线圈导线重量 裸导线重量
Gc mL1 pp m1S L rc
绝缘导线重量
Gcu 1 kc Gc
kc kalc
b a 1.57 S L 2 2
2.铁心参数选择 2.1.铁芯直径：
D K D 4 SZ m， mm
K D 铁芯直径经验系数 S Z 额定容量，kVA
m 为装有线圈的铁心柱数，单相 m 2 ， 三相 m 3 ； K D 为经验系数， 对于冷
轧钢片、铜导线， K D 0.054 ~ 0.058 ， 铝导线的 K D 0.05 ~ 0.054 。
线圈幅向厚度
BH ka M1We1a1
式中 k a 为幅向绕制系数，对纠结段 ka 1.05 ，对连续段 ka 1.03 。
4.绝缘设计
线圈主绝缘可以查询相应的参数表 绝缘半径计算 铁心半径 R
D 2
纸筒内半径 Rtn R1 0
0 为铁心至纸筒间隙
纸筒外半径 Rtw Rtn 1
3.2 主电抗计算
初选单个气隙长度 （m） 气隙等效导磁面积计算 气隙磁通衍射宽度：

式中， H B 为铁心饼高度（m） 。 气隙磁通衍射面积:
HB ln
A 2 2 2 BM M
气隙等效导磁面积:
A
主电抗:
AZ A 2 K dp
Xm
选择 n, 值，使 X m km X k1 每铁心柱气隙数
8 2 fW 2 A 107 n
对三相， nb n ，对于单项 nb 正整数 。 2 各分接主电抗
n
X
各分接主电抗压降
i m
W Xm i W
2
U i m Ii X i m
各分接铁心中磁密
洛氏系数
L 1
线圈漏电抗
2 R R1 HL
X
各分接漏电抗
8 fW 2 L AQ HL
107
W X ' X i i 1, 2,3, W
各分接漏抗压降
i UQ I I X i
2
N
各分接总电抗及其压降
i i 各分接总电抗 X k Xm X i
三相电抗器， K p 3 ； 单相电抗器， K p 2 铁轭重量
4 Ge 4 K p
铁心总重
M Ar 0 e Fe
GFe Gz Ge G
铁心损耗
G G Pi Fe K 0 Pi z Gz Pi e Ge 2 2
N 'E
H 'L yox 2 yol Pre pp b1 yol
N' N E 2 INT E 0.5 2
式中 ， pp 2 代表中部进线； pp 1 代表端部进线； yol 为正常油道长度； yox 为考虑 分接抽头需要的预留油道长度； ’ Pre 为垫块压缩系数。 线圈中各分接段数、匝数计算 为了满足各分接段段数为整数的要求， 可以对 N E 进行适当调整。 N e1 为正常段段数；
式中 kalc 56 对铝导线； kalc 17 对铜导线， 为扁导线两边缘缘厚度（ m） 。 铁心窗高 线圈至上铁轭距离 H s1 线圈至下铁轭距离 H s 2 铁心窗高
H 0 H L H s1 H s 2
铁心损耗 铁心柱重量
Gz K p H 0 n AZ rFe
2.2.铁心级数
铁心柱截面为一多级梯形， 其轮廓线接近于直径为 D 的圆， 级数越多， 其几何面积越大。 由于工艺限制，级数也不可能取得太大。
2.3.常用铁心有关参数
各工厂常用铁心直径都已标准化， 拥有专门的技术参数表。 参数表中 D 为铁心直径 （m） ， Ac 为铁轭有效截面积（ m 2 ） ， G 为角 重（kg） ， Bm 为铁心 AZ 为心柱有效截面积（ m 2 ） 最大片宽（m） ， M 为铁心总厚度（ m） ， bcm 为铁轭片高（m） ， K dp 为铁片叠压系数。
1 为纸筒厚度
线圈内半径 R2 Rtw C0
C0 为纸筒厚度
线圈外半径 R R2 BH 线圈直径 D 2R 铁心柱中心距 M 0 D CX
C X 为相间距离。
线圈平均半径 RP R2 线圈漏抗压降 线圈漏磁等效面积
BH 2
2 2 AQ BH Rp R2 AZ K dp 3
3.1 线圈匝数
最大分接对应的匝数：
W'
B ' 铁心中磁密（T）
kmU 2 fB ' Az
km
主电抗压降 总电抗压降
通常选取 km 0.85~0.93 W INT (W ' 0.5')
第 i 分接对应的匝数：
W' W
X i k1 X k1
Wi INT (Wi ' 0.5')
选各分接中最大的பைடு நூலகம்耗值作为铁心损耗 PFe
i i i 总损耗 P 1 P k P Fe
线圈对油平均温升 遮蔽系数
K3 1
NT BOB DP
NT 沿圆周垫块数， BOB 垫块宽度
线段热负荷
Q0
K1K 2 IWe1 J 109 K FS K3 L
K1 插算到 85℃ 时的系数， 铝 K1 36.8 ， 铜 K1 22.1 ；
K 2 绝缘修正系数
L 线饼截面周长,对连续式线圈
L 2 M1We1a1 b1
考虑到空心电抗器的特性：得到温升试验的经验公式： （这种计算为公司保密）
T 0.432H 0.2 q0.8
H 线圈高度
m
q 热负荷 W / m2
各分接总电抗压降
i i i Uk Um UQ
各分接总电抗误差
K ei
线圈导线每相总长 线圈平均匝长 每相总长 线圈损耗 每相电阻
X ki X ki 1 100% X ki 1
l p 2 RP
Li Wi l p l '
l ' 为每分接引线长（m） 。
ri
线圈电阻损耗