变压器的设计计算方法.docx
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变压器的设计计算方法.docx
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变压器的设计计算方法
变压器的设计计算方法
变压器的设计计算方法变压器的设计计算方法1.电
压计算公式
(1).Y丫0型U相=U线/V3相=1线
(2).△型U相=U线I相=1线/V3欲心直径的估算D=KK——经验系数(一般取52〜57)P——每柱容量(P=Se/3)通过查表:
得AC铁心的截面面积3.低压线圈匝数计算
(1).初算每匝的电压Et'Et'=BXAt/450-B磁通密度(通常为17.1〜17.5)
(2).初算低压线圈匝数WdWd‘=1相/Et'相-----低压线圈相电压按照公式计算低压线圈匝数Wd不一定是整数,若舍
去小数位时,磁通密度B将比初算Et时大,若进位为整数
匝时,磁通密度B将比初算Et时小。
(3).确定每匝的电压EtEt=U相/Wd式中:
Et值算至小数点后三位(4).磁通密度的计算B=450Et/
At=EtXI05/222怒式中:
B的单位为千高斯(5).磁通的计算少m=450Et式中:
少m的单位为千线4.高压线圈匝数计算
(1).首选计算最
大和最小分接相电压=U相X(1±5%)
(2).根据分接电压
计算分接匝数WG仁U相/EtU相----高压额定相电压
WG仁U相/EtU相----高压最大分接相电压WG2=U相/EtU相----高压最小分接相电压(WG1、WG1、WG2都取整数匝)(3).电压校核根据匝数WG1计算计算电压U相'
<0.25%最大或最小分接电压的计算公式同上5.低压层式
线圈的导线选择
(1).选用导线时应注意宽厚比:
层式为1.5〜3
(2).导线截面积的计算A=I相/JI相---低压相位电流A-----导线截面积J——电流密度(电流密度一
般取2.3~2.5)#由导线截面积A查得导线宽度和厚度(指
带绝缘的)(3).一般来说容量在630KVA以下线圈形式用
双层式。
一般来说容量在2000KVA〜630KVA线圈形式用单层式。
(4).每层匝数的确定Wx=总匝数/2/并联的根数
Wx-----每层匝数H线圈高度(H=总匝数/2>导线的宽
度)(5).低压线圈高度的计算H=b(绝缘导线宽度)>n(导
线沿线圈高度方向并绕根数)>11(层的匝数)+b(沿辐向
有两根导线并绕时,贝U加”b”+£(绕制裕度)#线圈高度
取0或5为尾数(6).低压线圈辐向尺寸的计算B=a(绝缘
导线厚度)>1(导线沿辐向并绕根数)>n'(1层数)+£1(层间的绝缘厚度)+£2(辐向裕度)#线圈辐向厚取整数或0.5为尾数名称层式线圈10kV级35kV级纸包扁线漆包圆线纸包圆线漆包圆线纸包圆线单根并绕辐向裕度(%)7〜88~1012~1515〜183~64〜7轴向裕度(%)0~0.50.8〜1.26.铁心窗高的计算H0=H1(导线总高)+B2(主绝缘距离)B2(主绝缘距离)——根据表7—5选择#窗口高尾数取5
或07.高压线圈的导线导线选择
(1).导线截面积的计算
A=I相/JI相----高压相位电流A——导线截面积J电
流密度(电流密度一般取2.3〜2.5)#由导线截面积A查得
导线直径D(指带绝缘的)
(2).高压每层匝数的确定Wx=H/DWx------每层匝数H线圈高度(低压电抗高
度)(3).高压层式线圈的层数的确定n=W/WxW-----线圈
总匝数(4).多层层式线圈应有一层不满匝,不满匝层不得
放在最外层,不满匝层的匝数通常不小于正常层匝的70%
(5).高压线圈的轴向尺寸高度尺寸与低压高度尺寸基本相
同(6).高压线圈的辐向尺寸B=a(绝缘导线直径)Xn(导线
沿辐向并绕根数)xn((层数)+£1(层间的绝缘总厚)+
£2(辐向裕度)+(油道的厚度)#层间的绝缘的选择根据表7—1层间最大工作电压(V)<500501〜13001301〜
18001801〜23002301〜28002801〜33003301〜38003801
〜43004300〜4800采用0.08电缆纸的张数346791012
1314采用0.12电缆纸的张数2345678910注:
①层间最大工作电压U=2n1XEtn1——每层匝数Et——每匝电压②当层间电压较高,且层间绝缘较厚时,可以采用分级绝缘结构。
#油道的厚度根据表7—2、7—3#线圈辐向厚取整数或
0.5为尾数&高低压线圈及绝缘半径的计算
(1).低压线
圈内半径R2R2=R1(铁心半径)+CC-----查表7—5和7—6低压线圈外半径R3R3=R2+B(辐向尺寸)R23=(R2+R3)
12
(2).高压线圈内半径R4R4=R3+AA----查表7—5和7—6高压线圈外半径R5R5=R4+B(高压辐向)R45=(R4+R5)
/29.低压线圈数据计算
(1).低压电流密度JJ=I相/AA----
导线总截面积A=nxA1A1----导线的单根截面积n------导线
并联根数
(2)•平均匝长L1L1=2nXR23X10(3)导线总长L2L2=L1(总匝数)+(导线出头长度)导线出头长度
一般为1〜1.5m⑷.75C时低压线圈电阻R75度R75度=&75XL2/A&75----在75C时的电阻系数为0.02135(铜线)
⑸.75C时低压线圈负载损耗PK1PK1=3X|相2XR75度(6).
低压线圈导线重量GG=3XL2XAXgX10-3g----导线比重,铜导线为8.9g/cm3(7).绝缘导线重=GX系数10.高压线圈数据计算同上11.铁心数据的计算
(1).铁心柱中心距M0M0=D
(高压线圈直径)+&(相间距离)相间距离查表7—5或7—6
(2).铁心柱部分重量Gc的计算G仁3gXH(窗高)*Ac*10-4(3).铁轭部分重量Gy的计算Gy=4gxM(XAcX10-4⑷.铁心转角部分重量G0的计算G0=2gxhy(最大一级的片宽)>AcX10-4(5).铁心硅钢片重量G=Gc+Gy+G012.短路损耗的计算
Pk=(Pk1+Pk2)*k13.阻抗电压计算Uk=V(UR2+UX2)%UX2=%=49.6XfXIXWXZ&DXK/EtXi*106W---主分接时总匝数I---相电流ED=1/3(低压的平均半径X低压辐向厚度+高压的平均半径X高压辐向厚度)+(高低压间的空隙厚度*高低压间的空隙平均半径)K---根据表8—3选择H---高低
电抗平均高度&=H/QQ=外线圈半径-内线圈半径#阻抗电压的允许偏差值为±10%,旦由于制造时,影响阻抗因素较多,因此一般计算时误差控制在3〜4%电抗计算不符合,可作调
整:
(1).调整匝数W及ET。
当电抗值偏大时,可增加ET,ET增大,匝数必然会减少,从而达到降低电抗的目的。
若ET改变需调整磁密和铁心直径,这种方法因变动较大,
一般不用。
(2).调整ED及高低压线圈平均有效电抗高度H。
当电抗值偏大时。
可增加高低压线圈平均高度,H增大,ED必然随之缩小。
调整导线的a*b尺寸及段数均可达到调整H及XD之目的。
(3).调整高低压线圈间距离,在满足绝缘最小距离情况下,
增减高低压线圈的距离,可使电抗值增大或减少。
这种方法浪费材料,最好不用。
14.空载损耗P0的计算P0=KXPW 15.空载电流的计算 (1).空载电流的有用功IOA=(PO/10SE)% (2).空载电流的无用功IOR= (Gt+Gc+4G△) 量,按心柱磁密Bt查得qi-----单位面积的接缝激磁容量,按磁密Bt/"2查得n——不断轭结构为6,断轭结构为7(3).空载电流IO%*[(IOA%)2+(IOR%)2]16.总损耗PtPt=Po+(短路损耗)Py17.总油中的计算器身排油重 Gyp二Gfe/7.8+Gcu/4.5Ad---油箱断面积桶型空油箱装油重Gky=0.9H(油箱高度)AdAd----长*宽-0.8584R21.变压器的总重计算 (1).器身重量Gqs=(Gfe+Ggu)KK——铜线1.15 (2).油箱重箱盖重Gg=7.85>Ag(箱盖面积)冷(箱盖厚度)箱底重Gd=7.85XAg(箱盖面积)>(箱底厚度)箱壁重Gb=7.85>L(油箱周长)>H(油箱高度)>b(厚度)扁管重 Gw二gw(每米长重1.525)XLw(偏管总长)片式散热器重Gp=Np(散热器组数)XP(每组散热器体重)固定式散热器 重油箱重Gx=1.15(Gg+Gd+Gb+Gp)可拆卸式散热器重油箱重Gx=1.2(Gg+Gd+Gb)扁管式油箱重 Gx=1.15(Gg+Gd+Gb+Gw)2.附件重计算可拆卸片式散热器重Gp=Np(散热器组数)>p(每组散热器计算)套管重Gtg=刀Gtg(每只套管重查表4.8)XNtg(高压或低压套管的只数)储油柜Gzg查表4.7净油器重Gi查表4.6小车重Gch查表4.9附件总重Gf=Gp+Gtg+Gzg+Gj+Gch3.总油重计算器身排油重高压电压35KV及以下Gpy=Gfe/7.8+Geu/4.5空油相装油重Gky=0.9H(桶式油箱高度)XAd(油箱断面积)Ad=LB-0.8584R---圆角半径长园形R---B/2L、B---油箱长及宽油箱内油重Gny=Gky-Gpy冷却装置油重扁管内油重 Gey=gb(每米长扁管内油重0.538)凶(扁管总长度)Lb=刀1b (每根扁管长)XNb(同一长度的扁管根数)散热器Gey=NeXGey总油重Gy=Gny+Gey4.总重量计算GG=G(总油)+G(油箱重)+G(附件重)+G(器身重)5.油箱计算油箱宽B=(高压线圈外径)D+△B油箱长L=(高压线圈外径)D+2XMo+Z\L油箱高H=垫脚厚+垫脚厚绝缘(3毫米)+最大片宽X2+Ho+Z\h6.散热片式油箱有效散热面积散 热片尺寸及数据查表13—6箱盖的几何面积A仁nR2+2RL箱壁的几何面积A2=H(2nXR+2)散热片总的几何面积A3=m(散热片数)Ag(每片几何面积查表13—6)被散热片 遮盖部分面积A4=3/4C(两片中心距)XmXH1油箱总的有效散热面积A=0.75A1+(A2-A4)+0.45(A3+A4)7.油管 式油箱有效散热面积箱盖的几何面积A1=nR2+2RL箱壁的 几何面积A2=H(2nXR+2L油管的几何面积见表13—7、 13—8油箱总的有效散热面积刀A=0.75A1+(A2+A3)K1K2 K1=(55C1+45DF)/70D根据C1、n查表13—9C1----箱壁上两排油管中心距n------油管排数8.油温升计算油的平 均温升(空气)Qg=0.262[(Po+1.032Pk)/刀A]0.8EA---油箱总的有效散热面积Po----空载Pk----负载油顶层温升计 算Qgm=1.2Qg+Z\tg<53CZ\tg根据Qg和h1/h2查表h1/h2----铁心发热中心/散热中心圆筒线圈温升计算Qj gjt=1.032Pk/Ajtjt=0.065gjt0.8+Z\tt+AteZ\tt----层间绝缘校正 温差(。 )当£cmiC0.64不于校正Att=0.002(£cm-0.64) (mc-ms)gjt£cm---相邻的两层之间的绝缘总厚(层绝缘+匝绝缘)me----线圈总层数ms----线圈与油接触散热面数 △tc---层数校正温差(C)当£em>0.64按0.64计算△tc=0.002£cm(mc-2ms)gjtQj=Qg+tjt°C<163性能指 标: 标准偏差值设计偏差值短路损耗Pk+15%吃%空载损耗Po+15%吃%总损耗P+10%±4%空载电流Io%+30%±4%阻抗电压Uk%±10%±2.5%B线<6CB油<5C 2.阻抗电压(上海) Uk=KxX3.95XWLX(A+G+a1+b1)/(H+A+G./3)欲X05H---高低压线圈电抗平均高度A---(低压厚度-油道厚度)+(高 压厚度-油道宽度)L---(高压平均匝长+低压平均匝长)/2 a1---油道宽度X(额定总匝数-层匝X层数)/额定总匝数]2X (长)b1---同上G---高低压之间的绝缘厚(半径)Kx10~30 0.9550~1600.97200~40015001.026301.05800~16001.15 3.油管排列•同一排中,扁管中心距为35mm,散热片中心 间距为40mm。 因此,中心距与油管(散热片)组数m的乘积不应大于油 箱周长2L+1.14D。 •上下两排间油管中心距为75mm。 •全部油管的内半径为125mm,L不小于25mm。 •由管组数由温升计算最后确定,原则上在不超过标准最 高温升的基础上使油管最省。 1.油管的计算1.1扁油管油箱1.1.1同一排中,扁管中心间距为35mm,因此,中心间距与油管组数的乘积不应大于油箱周长。 1.1.2上下两排间油管中心间距为75mm。 1.1.3最外层油管中心距箱底最小距离为80mm。 1.1.4全部油管的内曲率半径为R125mm,内排管水平 臂(bg)长度限于工艺条件最好不小于25mm。 1.1.5箱沿吊攀位置下的油管可适当放短,以利吊箱。 1.1.6油管组数由温升计算后最后确定,原则一上在不超过标准最高温升的基础上使油管最省。 1.2油管长度的计算1.2.1每组长度lg的计算 Lg=Hg+2bg+174Kz=0.811.2.2油管总长Lg=m(组 数)XgX10-31.2.3油管散热面SgSg=0.1256Lg(m)22.1波纹油箱2.1.1同一排中,扁管中心间距为42/45/50/55mm。 因此,中心间距与油管组数的乘积不应大于油管周长。 2.1.2最外层油管中心距箱底最小距离为100mm。 2.1.3波纹片高度H为400〜1200mm,以100mm向上进。 2.1.4波纹片深度B为0.64时,按0.64mm计算△Tc=0.002aCmc-ms)qjt(C)(3.4)3.1.3线圈温升计算 ej=ey+TjCO(3.5)式中: ey—油平均温升(C)Tjt—线圈对油温升(C)3.2饼式线圈温升计算3.2.1单位热负荷计算qj=(1+)(W/m2)(3.6)式中: Kj—系数,铜导线: Kj=22.1铝导线: Kj=36.8lb—线饼中电流(A);双螺旋式lb=;四螺旋式lb=Wb—线饼中匝数;螺旋式Wb=1;连续式Wb=每段匝数(分数匝进成整数)J—线饼中电流密度(A/mm2)aa—匝绝缘校正系数aa=>1(小于1时取aa=1其中: aaXa绝缘导线及裸导线厚度1mm)Kf%—附加损耗系数 1%),(涡流损耗系数+不完全换位损耗系数)lj—线饼周 长(mm),连续式及螺旋式Ij=2(mxaa+b半连续式及半螺旋式Ij=mxaa+2bam—辐向导线总根数ac、ba—绝缘导线的厚度及宽度(mm)N—沿圆周均匀分布的垫块数bdk—垫块宽度1mm)Ia—线圈平均匝长(mm)3.2.2饼式线圈温差计算自冷式内线圈: Tj=0.41qj0.6+△Ta+ATn(C)(3.7)自冷式外线圈: Tj=0.358qj0.6+△Ta+ATn(C)(3.8)风冷式内外线圈: Tj=0.159qj0.6+ATa+ATn(C)(3.9)式中: △Ta—戋圈绝缘校正温差(C)ATa=0.00305aj.45)qj(C)(3.10)其中: cj—线圈导线两匝间绝缘总厚(mm)ATn—线段油道咼度校正温差(C)ATn=(C)(3.11)AT—校正温差(C)查 图3.1曲线3.2.3饼式线圈温升计算9j=9y+Tj<63(C) (3.12)4.35KV线圈的散热(与层式线圈相同)4.油温 升计算参照设计单13
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