电磁装置设计原理变压器设计

1、盒9率中耆技必事_"-'J茹Urtivr愉厨mScience&Tlechnologv电磁装置设计原理变压器设计专业：一班级：设计者：学号：华中科技大学电气与电子工程学院一、变压器设计综述及其基本原理变压器是一种静止电机，由绕在共同铁芯上的两个或者两个以上的绕组通过交变的磁场而联系着。用以把某一种等级的电压与电流转换成另外一种等级的电压与电流。其用途是多方面的，十分广泛的应用在国民经济的各个领域。在电力系统中，通常要将大功率的电能输送到很远的地方去，利用低电压大电流的传输是有困难的，一方面，电流大引起的输电线损耗很大；另一方面，电压的下降也会使电能无法传送出去。因此需要

2、用升压变压器将发电机端电压升高，而经过高压传输线到达用户端所在城市后，再利用降压变压器将电压降低，方便用户使用。二、设计步骤1、根据设计仟务书确定各原始技术数据；2、计算铁心柱直径、铁芯柱和铁轨截面；3、绕组尺寸计算；4、绕组的确定及相关计算；5、绕组的绝缘设计；6、绝缘半径计算；7、铁芯重量计算：8,性能计算;9、温升计算；10、主要部件价格计算：、设计内容已知参数有：额定容量Sn500kVA；额定电压10kV/0.4kV（高压绕组5%分接头）；额定频率f=50HzDy11连接模式；高压侧：sn5n10kV;11N50028.8675A（线电流）；10、31lN16.6667（相电流）3低压

3、侧：U2N0.4kV（线电压）U2N230.94V（相电压）12N驷721.6878A30.4（1）技术条件名称：变压器绝缘材料耐热等级：H级（145C）容量：500kVA电压比：10±5%/0.4kV频率：50Hz硅钢片型号：DQ122G-30导线材料：铜导线连接组：Dy11短路阻抗：4%负载损耗（145C）：9350W空载损耗：1500W空载电流：1.8%（2）铁心计算铁心直径根据经验公式DK （ P主）4柱选取0.97，硅钢片牌号DQ122G-3060 (500) 1/4 215mm可得。叠片系数3预取磁密为贝UW2.2 Bm'fA 21.6 50 322.814 20

4、.13 匝10故取W=20匝，得实际磁密BmWi'Bm'W22013 1.6T1.6106T20匝电势：*詈400 32011.547V高压绕组匝数：Wl W2U 2N1020 866 匝分接头匝数：±5%<866=±43匝。当磁密1.6106T时，查表得铁心毛截面为人=339.851,净截面为人=322.81。仙，角重Gv=112.18kg，单位损耗为0.995W/kg，励磁功率为1.28VA/kg，单位励磁功率为0.219VA/cm2。铁心重量：心柱重：Gz3HwA7.65 1043 1010 322.81 7.65 104748.26kg铁颖重：

5、Ge4M0A7.651044465.6322.817.65104459.92kg角重G112.18kg总重GpeGzGeG1320.36kg1471.41W 1500W空载损耗PoKpoPoGFe1.120.9951320.36空载电流:0.59%1.3(1.281320.366“322.810.219)50010有功分量:丁 7L4 0 29% 500 10空载电流：IoI 12 0592 0.2920.66%<1.8%(3)绕组计算高压绕组容量：500kVA联结组：D额定电压：UiN10kVSn 额定电流：| in -N .3Uin50028.8675A.310相电流:IinW16.

6、6667A3绕组匝数：909/866/823匝预取电密为J高2.62A/mm2，则jins%-16667A26.361mm2J高n2.62A/mm?查表选取线包扁铜线S6.41mm2，知a=1.25mm,b=3.50mm得实际电密：jSm需mA2.600A/mm2采用N-0.33的Nomef纸纸包绝缘，所以导线线规是：一一1.255.30绕组的形式采用连续式1585.634A8323B9271C101070E12840所以高压绕组一共有78段，909匝幅向尺寸计算：A段的幅向尺寸为：(1.58824.32)1.04520mm(期中内垫4.32mm、统包2mm)B段的幅向尺寸为:(1.5894.

7、74)1.04520mm(其中内垫4.74mm段的幅向尺寸为:(1.58103.16)1.04520mm(其中内垫3.16mm)E段的幅向尺寸为:(1.5812)1.04520mm轴向尺寸计算：线段轴向：785.63439.14mm一共78段462.54mm垫块轴向：7。5350mm11212mm6848mm一共有77块，410mm所以高压绕组轴向尺寸，即绕组高为439.144100.86850mm窗高为8501601010mm(Hw)低压绕组容量：500kVA联结组：y额定电压：U2N0.4kV721.6878A*声/Sn500额7E电加：2N-7=-相电流：I2NI2N721.6878Av

8、3U2n绕组匝数：20匝预取电密为J低2.16A/mm2，贝7216878A句.76mm?2.16A/mm28、一、2查表'选取线包扁铜线S氏41.85mm，知a=2.65mm,b=16.00mm得实际电密：J低'2N721.68728A2.16A/mm2S氐n41.85mm8其中公式中的“8”表示绕组是轴向2根并联，幅向4根并联，因此每一匝由8根导线并绕而成。采用N-0.33的Nomex纸纸包绝缘，所以导线线规是：2-6516,°°2.9816.33绕组的形式采用双螺旋式，中间预留12mm气道。幅向尺寸计算：气道一侧幅向尺寸为：2.9821.166.9mm

9、故低压绕组幅向尺寸为：6.9126.925.8mm轴向尺寸计算：16.332（201）1.035709.9mm（轴向2根并绕，共有20匝）故低压绕组电抗高度为：709.9216.33677.24mm为配合高压绕组，故低压绕组窗高为677.24332.761010mm（Hw）（4）绝缘半径计算（单位mm107.5（107.5：铁心直径/2）1（15+5:铁心到低压绕组距离，其中5mm是H级玻璃钢筒）122.55127.5（低压绕组内半径）25.8（25.8mm:低压绕组辐向尺寸a2）153.3（127.5+12.9=140.4:低压绕组辐向半径r2）23.5176.84（4mm:H级玻璃钢筒）1

10、80.8（153.3+19=172.3mm高低压线圈间漏磁通道平均半径山）10.5（23.5+4+10.5=38mm:高低压绕组之间的距离ai2）191.320(20mm:高压绕组幅向尺寸aj211.3（191.3+10=201.3mm高压绕组幅向半径r,）2422.643（43mm:2个铁心所属高压绕组之间的距离）465.6（Md）R107.5JB12UB1S13>R19LXB211.3入=13.8+38+20+12-0.33=83.47mm14.04/3=6.304017.23=66.042620.13/3=13.198614.04/4=4.3278(5)短路阻抗计算(1.38-0.

11、033)(3.8+0.033)(2.0-0.033)Z(1.2+0.033)漏石兹面积：刀D=6.3049+66.0426+13.1986+4.3278=89.873平均电抗高度击85。晋76.362cm洛氏系数:83.473.1415 763.620.965电抗修正系数:K=1.03电抗分里电阻分 量： 短路阻 工q145C电阻：R高密守嚼"需4.7750电阻损耗：P 高 311P2R 高 3 16.66672 4.7750 3979W75 E下涡流损 耗：3,8(50 866 依 6,41 0 965/850) 2 0 0 5 90%10000000折算到“5 口汽辇% W低压绕

12、组234.5 145234.5 751.226u49.6fl2p20DKxetHk10649.650721.68782089.8730.9651.0311.54776.3621063.63%7981.84Ua1.596%5000Uk,5U2,(3.63)2(1.596)23.965%(6)损耗计算(145(2)高压绕组平均匝长：I高2几23.14159201.31265mm1.265m总长：卜NiI高9091.2651149.885m3导线重：G高38.926.411149.88510197.24kg平均匝长：I低2r223.14159145.4913.57mm0.9136m200.91361

13、8.272m导线重：G低38.92841.8518.272103163.34kg145C电阻：R氐密度0.0175 10 6S氐234.5 145234.5 1518.2728 41.85 100.001453电阻损耗：P低312P2R氐3721.687820.0014532270.3W0.607%75C下涡流损CC(50202.6541.8580.965/677.24)门耗：3.81口hnnnnnnn折算到”SC：227G工32222Go飞4山234.5145234.5751.226负载损耗：(39791.5622270.39.17)1.046510.43W空载损耗：1471.41W总损耗：

14、6510.431471.417981.84W（7）温升计算低压绕组（400V）内层散热面：（绕组绕在5mn骨架筒上不计散热面）绕组气道内层散热面：绕组气道外层散热面：绕组外层散热面：S3总散热面：S Si S21低压温升：Tlv 0.66高压绕组（10000V）内层轴向气道修正系数:水平轴向气道修正系数:S21 3 (2134.4 12 10)3 (2146.4 12 10)153.3) 677.24 106S3 0 1.47102270.3 (1 0.607%)5.0511S223 (21.60.56 (空)i/4850公2677.24 W6 1.4710m公2677.24 1061.624

15、1m1.9560m21.6241 1.9560 5.0511m20.887.86K0.2656叩-2）佥眄0.3793里段：内层轴向有效散热高度（除去内垫8饼线匝）（78 8）5.63394.1外段：外层轴向有效散热高度（除去统包2饼线匝）（78 2） 5.63427.88S:内层有效散热向:水平有效散热面：外层有效散热总有效散热面6 23 (2191.3 8 18) 394.1 0,2656 100.3320 m3 (2201.3 8 40) 20 76 2 0.3793 1063.2661m2623 2211.3 427.88 101,7033mS 0.3320 3.2661 1.7033

16、 5.3014图压温 升：Thv0.3(39791.00059)0.859.93K5.3014（8）重量计算铁心重1320.36kg电磁线重（197.24163.34）360.58kg总重（1320.36360.58）1.151933.08kg四、总结额定容量Sn500kVA；额定电压10kV/0.4kV（高压绕组5%分接头）；额定频率f=50Hz；Dy11连接模式；心柱直径D215mm；中心距440mm；窗高1010mm；磁密Bm1.6106T；空载损耗P»1471.41W1500W；空载电流H0.66%<1.8%；低压匝数W2=20；高压匝数Wu866（主抽头）；W/二909（高压抽头）；W；