变压器铁心计算.docx

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1、设 计 说 明 书油 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算油 浸 电 设力 变计压 手器 册铁 油心浸 计电 力算变 压 器铁 心 计 算代替共01页共 19 页第01页第 1 页1 铁心材料铁心承受冷轧硅钢片叠积而成, 由于硅钢片外表已有附着性较好的绝缘薄膜, 故可不再涂漆。铁心常用硅钢片牌号及叠片系数 ( fd ) 从表 1.1 中选取 。表 1.1铁心常用硅钢片牌号及叠片系数( fd )硅钢片牌号日本日铁 ( 川崎 )中国国标叠片系数适用范围( fd )35Z155(35RG155)35Q1550.9735Z145(35RG145)35Q1450.9730Z140(30RG140)30Q

2、1400.9630ZH120(30RGH120)30QG1200.96常 规 产 品1) 500kV 级的产品2) 要求损耗较低的产品3) 要求噪声较低的产品27ZH100(27RGH100)0.955要求损耗极低的产品(需经批准)23ZH 90(23RGH090)23ZDKH90 (23RGHPJ090)0.945要求格外特别的产品(需经批准)由此表，并且要求耗损低，噪声低的要求。所以应选取牌号为：30QG120; 叠片系数为 0.96 的硅钢片作为此铁心的材料。2 铁心直径的估算2.1 每柱容量 ( Pzh ) 的计算每柱容量是在每个铁心柱上的各绕组额定容量折算成双绕组后的型式容量。PP=

3、r i kVA ( 1.1 )z h2 mz h式 中: Pri 各绕组额定容量的总和( kVA ) , 如高、中压为自耦联结时, 则高压2其中:U1、U及中压额定容量, 应分别乘以效益系数Kq 分别为高压及中压的额定电压( kV ) ;U - U=12;U1mzh 套有绕组的铁心柱数。2.2 铁心直径 ( D0 ) 的估算D= K0D P 0.25zh(从表 1.5表 1.7 中选取标准直径) mm ( 1.2 )式中: KD 铁心直径阅历系数 , 对冷轧硅钢片的铁心及铜绕组的变压器 , 一般取KD = 5257 , 对特大型变压器 , 由于运输高度的限制 , 此阅历系数有时取得还要大些;油

4、 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算3 铁心中磁通(m )及磁通密度( Bm )计算e共 19 页第 2页3.1 铁心中磁通:F=tm4.44 f Wb ( 1.3 )m当f = 50Hz 时: F= 4.5 10- 3 etF Wb ( 1.3a )一般的电力变压器 1.75 T 3.2 磁通密度:Bm=mS10-4zh接发电机的变压器 1.72 T T ( 1.4 )接发电机的厂用变 1.72 T 式中:e t 每匝电势( V ) , 见线圈计算;f 额定频率( Hz ) ;S zh 铁心柱净截面( cm2 ) ,依据表1.1 的叠片系数( f d ) , 从铁心数据表中选取,三相三柱式

5、无拉板构造 ( Do = 70 395 )从表1.5中选取;三相三柱式拉板构造 ( Do = 340 1000 )从表1.6中选取;三相五柱式拉板构造 ( Do = 780 1600 )从表1.7中选取。B=Fm=1.74TmS10-4 zh4 空载损耗(P0)计算P = KpG W ( 1.5 )opotxtx式中: KP0 空载损耗工艺附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取;ptx 铁心硅钢片单位损耗(W/kg ),依据铁心柱磁通密度(Bm ),从表1.3或表1.4中选取;Gtx 铁心硅钢片总重量( kg ), 按公式( 1.12 )计算。5 空载电流( I 0 % )计算 (

6、一般无视由空载损耗产生的空载电流的有功局部 )5.1 中小型变压器(6300kVA)的空载电流( I 0% )计算I % =(Gzh +Ge +GD KD) qtx +2 Szh nj qj % ( 1.6 )o10 Pr5.2 大型变压器(6300kVA)的空载电流( I 0% )计算K G qI % =Iotxtx % ( 1.7 )o10 Pr式中: Gzh、Ge、G 、Gex 铁心柱重、铁轭重、铁心角重及铁心总重量( kg ), 分别按公式(1.8)至公式(1.12)计算, 角重可从 表1.5 至 表1.7 中直接选取;K 铁心转角局部励磁电流增加系数, 对全斜接缝, 一般取 K= 4

7、;Szh 铁心柱净截面( cm2 ), 从 表1.5 至 表1.7 中选取;n j 铁心接缝总数, 三相三柱式一般取 n j = 8;q tx 铁心单位磁化容量( VA / kg ) , 依据心柱磁密( Bm ), 从表1.3 或表1.4 中选取;jq 接缝磁化容量(VA/cm2),依据斜接缝处磁密(BB /2mjm),从表1.3或表1.4中选取;Pr 额定容量( kVA );KI 0 空载电流附加系数, 铁心为全斜接缝时, 从表1.2 中选取。表 1.2附加系数 ( 铁心为全斜接缝时 )铁心形式容量(kVA)三相三柱式三相五柱式 单相二柱100100500630160020236300800

8、063000 63000 等 轭 不等轭 三四柱式系数 KPo系数 KIo1.31.251.21.181.151.61.151.41.21.41.351.61.051.3注: 三相五柱式等轭是指主轭和旁轭截面相等, 不等轭是指主轭和旁轭截面不相等。6 冷轧硅钢片性能数据冷轧硅钢片性能数据,可按表 1.3 公式计算, 或直接从表 1.4 中选取。油 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算共 19 页第 7页7 铁心重量计算7.1 铁心柱重量 ( Gzh )计算Gzh =mzh Ho Szh tx 10-4 kg ( 1.8 )式中:mzh 套有线圈的铁心柱数, 单相两柱式mzh = 2; 三相三柱

9、式及三相五柱式mzh = 3;Ho 铁心窗高 ( mm ),见图 1.1 ;Szh 铁心柱净截面 ( cm2 ) ; tx 铁心硅钢片密度 ( g /cm3), 冷轧硅钢片取 tx = 7.65 g /cm3 。7.2 铁轭重量 ( Ge ) 计算Ge = ( me Mo Se + meb MobSb + 2 Hop Sp) tx 10-4 kg ( 1.9 )式中:me 上下主轭的心柱中心距( Mo )数目,三相三柱式及三相五柱式me = 4 ;单相两柱式me = 2 ;meb 边轭 (即铁心柱至旁轭) 的中心距( Mob )数目,三相五柱式meb = 4 ;MoMob H 铁心柱中心距 (

10、 mm ); 见图 1.1 ; 边轭(即铁心柱至旁轭)中心距 ( mm ) ;见图 1.1c ; 旁轭窗高 ( mm ),见图 1.1c ;o pSe 上下主轭净截面 ( cm2 ) ;Sb 上下两侧边轭净截面 ( cm2 ) ;Sp 旁轭净截面 ( cm2 )。 tx 铁心硅钢片密度 ( g / cm3), 冷轧硅钢片取 tx = 7.65 g / cm3。MoMoMoMobMoMoMobHHooHoHop。单柱式b)三相三柱式图 1.1铁 心 型 式三相五柱式7.3 角重计算角重是指边柱中心线外侧铁轭四个角的重量及心柱与铁轭各级填补的重量如图1.2中阴影局部所示。标准铁心的角重, 具体数据

11、可从表1.5至表1.7查得, 下面仅以三相变压器为例, 计算其角重。油 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算共19 页第8页MoBe1Benhen轭内侧dnlnB梯形高nd1轭窗内平直厚B1图 1.2铁心角重计算示意图7.3.1三相三柱式铁心角重(G)计算 ( D 形轭 )G= 8 nDi=1l B dieii f rdtx10-6 + 12 ni=mB hid f r10-6eiidtx= 4 10-6 f rdtx( 2ni=1l B dieii+ 3 nBii=m hd )eii kg ( 1.10 )= 4 10-6 f r( nB Bd + 3 nB hd )dtx=ii=1eiii

12、i=meii式中:l i 四角处心柱( 或旁轭 )中心至外侧第 i 级的片长 ( mm ) ,对三相三柱式铁心而言,l i = B i / 2 ;B i 心柱第 i 级的片宽 ( mm );B ei 铁轭第 i 级的片宽 ( mm );h 铁轭第 i 级的填补的高度 ( mm );eid i 第 i 级的叠片厚度 ( mm );第 1 级(主级)取一半厚度,见图 1.2;f d 叠片系数, 从表 1.1 中选取;r tx 铁心硅钢片密度(g / cm3 ); 冷轧硅钢片取 r tx = 7.65 g / cm3。7.4 铁心重量(Gtx)计算油 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算共 19 页

13、第 9页Gt x = Gzh + Ge + GD kg ( 1.12 )式中:G zh 铁心柱重量 ( kg ) , 按公式 ( 1.8 )计算;Ge 铁轭重量 ( kg ) , 按公式 ( 1.9 )计算;GD 角重 ( kg ) , 按公式( 1.10 )及公式 ( 1.11 )计算或查表 1.5 至表 1.7。Gt x = Gzh + Ge + GD=7440.7+9759.6+2117.3=19317.6Kg8 铁心温升计算8.1 铁心内部最热点对外表的温差 (qo() 计算 ()q=2.8 10-3 Kp10f S2djkopot x() S 2( 16.5 K) K ( 1.13

14、)d10f ddm2 +jk m高压=式中: KP0 取以下数据: 三相三柱式:KP0 = 1.15 ;p tx 铁心硅钢片单位损耗(W /kg ), 从表 1.3 或表 1.4 中选取; 如标准铁心设计时, 取以下数据: 承受冷轧硅钢片 35Z155 , 当 Bm =1.75 T 时 ,p tx = 1.6 W /kg ;fd 铁心叠片系数, 从表 1.1 中选取, 承受冷轧硅钢片 35Z155 时,f d = 0.97 ;dm 铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度 ( cm ) ;Sjk 铁心级块毛截面积 ( cm2 ) 。8.2 铁心外表对油的温差 ( qb ) 计算

15、( 铁心各级块分别计算 )8.2.1 铁心级块的单位高度 ( 1cm ) 的热负荷 ( qjk ) 计算Kq=po p(t xr ft xd)Sjk W / m2 ( 1.14 )jk0.2m b+dmm式中: KP0 空载损耗附加工艺系数, 从表 1.2 中选取; 如标准铁心设计时, 取以下数据: 三相三柱式:KP0 = 1.15 ;三相五柱式:KP0 = 1.2 ;p tx 铁心硅钢片单位损耗(W /kg ),r tx 铁心硅钢片密度 ( g / cm3 ) , 冷轧硅钢片取r tx = 7.65 g / cm3 ;fd 铁心叠片系数, 从表 1.1 中选取, 承受冷轧硅钢片 35Z155

16、 时,f d = 0.97 ;Sjk 铁心级块毛截面积 ( cm2 );dbm 铁心级块中的最大片宽 ( cm ) ;m 铁心级块(铁心中两个油道之间或油道至最外级间)的总厚度 ( cm ) ;m 修正系数。最外部级块(油道至最外级间的级块) :中间级块:当dm7.5 cm时 :当dm20cm 时 :当 7.5 dm 20 cm 时 :m = 1 ; m = 1 ; m = 0.5 ;m = 1.3 0.04 dm( 1.15 )油 浸 电 力 变 压 器铁 心 计 算共 19 页第 10页8.2.2 铁心外表对油的温差 ( qb ) 计算 ( 铁心各级块分别计算 )b自然油循环冷却方式:q=

17、 0.35 q0.6jk( 30.5 K) K ( 1.16 )强迫油循环冷却方式:qb= 0.31q0.6jk( 30.5 K) K ( 1.17 )8.3 铁心温升计算8.3.1 铁心外表温升(bp) 计算q=qbp+ qymb K ( 1.18 )8.3.2 铁心内部最热点温升(m ) 计算q= q+ q+ qmymbo K ( 1.19 )式中: ym 铁心外表的油温升 ( K ) , 一般取顶层油温升, 见油温升计算; b 铁心外表对油的温差( K ) , 按公式( 1.16 )或公式( 1.17 )计算, 并取各级块计算中的较大数值; o 铁心内部最热点对外表的温差( K ) ,

18、按公式 ( 1.13 ) 计算, 并取各级块计算中的较大数值。概述电力变压器是一种静止的 电气设备，是用来将某一数值的 沟通电压电流变成频率一样的另一种或几种数值不同的电压电流的设备。当一次绕组通以沟通电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出沟通电动势。二次感应电动势的凹凸与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。 主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA 或 MVA 表示，当对 变压器施加额定电压时，依据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。摘要本设计是以亚东亚变压器公

19、司 SFSZ-4000/110 型变压器铁心为设计题目，主要任务是使得变压器在运行过程中的削减能耗和减小噪声。本文在现有亚东亚变压器铁心设计的根底上，对变压器铁心的构造进展设 计。对一些可以改进的关键问题进展计算，引用那些原来就设计得很好的部件。重点是对铁心片的更合理的选择以及合理的工艺和更好的叠装方法。本设计承受 30QG120 型硅钢片叠装后作为铁心的主体，以凹凸上夹件，凹凸下夹件为主要夹紧件，再借用原有的其他紧固件和绝缘件构成整个框架对铁心进展设计。本设计通过对铁心片的合理选择，降低了变压器在运行过程中的能耗并且还有利于噪声的减小。然后再进一步对铁心内部最热点对外表的温差(o)计算，铁j

20、k心外表对油的温差(b)计算，铁心级块的单位高度(1cm)的热负荷(q)计算，铁心bm外表对油的温差(种耗损计算。)计算，铁心温升计算，铁心内部最热点温升()计算，及其各然后重点对硅钢片的叠装方式以及工艺进展概述，最终到达预期设计目得。-补充说明关于铁心安全接地的问题。关键字：铁心；能耗；噪声；安全AbstractThis design is to take second transformer company SFSZ-4000| in East Asia 110 transformer iron heart as to design a topic, the main task is to

21、 make the transformer is in the process of circulating in of the decrease can consume and let upvoice.This text carries on a design to the structure of the transformer iron heart on the foundation of existing second transformer iron in East Asia heart design.Carry on a calculation to some keys probl

22、ems that can improve, quoted from those to originally design good parts.The point is the craft to more reasonable choice of iron heart slice and the reasonable with better fold to pack a method.This design adopts a 30 QG120 type Huo steel slice fold to pack is iron heart behind of corpus, clip a pie

23、ce by height, the height bottom clips piece in order to mainly clip a tight piece, again use other tight original firmwares and insulate a composing”s the whole frame to carry on a design to iron heart.This design passes the reasonable choice to iron heart slice and lowered transformer in the proces

24、s of circulating in of can consume and still be advantageous to a letting up of voice.Then then further to iron heart inner part most hot order to surface of difference in temperature( o) calculation, iron heart surface to oil of difference in temperature( b) calculation, the hot burden(qjk) calcula

25、tion of the unit height(1 cm) of iron heart class piece, iron heart surface to oil of difference in temperature( b) calculation, iron heart Wen Sheng”s calculation, iron heart inner part most hot point Wen Sheng( m) calculation, and it is various loss calculation.Then the point pack way and craft to

26、 carry on an outline to the Huo steel slice”s folding and finally attain an expectation design eyes get.-Add to explain concerning iron and feel at ease all a problem of connecting the ground.Key word:Iron heart;Can consume;Zao voice;Safety名目2 级标题变压器工作原理当变压器一次侧施加沟通电压 U1，流过一次绕组的电流为I1,则该电流在铁芯中会产生交变磁通，

27、使一次绕组和二次绕组发生电磁联系，依据电磁感应原理，交变磁通穿过这两个绕组就会感应出电动势，其大小与绕组匝数以及主磁通的最大值成正比，绕组匝数多的一侧电压高， 绕组匝数少的一侧电压低，当变压器二次侧开路，即变压器空载时，一二次端电压与一二次绕组匝数成正比，变压器起到变换电压的目的。当变压器二次侧接入负载后，在电动势 E2 的作用下，将有二次电流通过，该电流产生的电动势，也将作用在同一铁芯上，起到反向去磁作用，但因主磁通取决于电源电压，而 U1 根本保持不变，故一次绕组电流必将自动增加一个重量产生磁动势 F1,以抵消二次绕组电流所产生的磁动势 F2,在一二次绕组电流 L1、L2 作用下，作用在铁

28、芯上的总磁动势不计空载电流I0),F1+F2=0, 由于 F1=I1N1,F2=I2N2,故 I1N1+I2N2=0,由式可知，I1 和 I2 同相，所以I1/I2=N2/N1=1/K由式可知，一二次电流比与一二次电压比互为倒数，变压器一二次绕组功率根本不变，变压器的根本工作原理是电磁感应原理。当沟通电压加到一次侧绕组后沟通电流流入该绕组就产生励磁作用，在铁芯中产生交变的磁通，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，它分别在两个绕组中引起感应电动势。这时假设二次侧与外电路的负载接通，便有沟通电流流出，于是输出电能。因变压器自身损耗较其传输功率相对较小，二次绕组电流 I2 的大小取决于负载的需要，所以一次绕组电流 I1 的大小也取决于负载的需要，变压器起到了功率传递的作用。用三只单相变压器或如下图的三相变压器来完成.三相变压器的工作原理和单相变压器是相同的.。在三相变压器中,每一芯柱均绕有原绕组和副绕组,相当于一只单相变压器.三相变压器高压绕组的始端常用A,B,C,末端用X,Y,Z 来表示.低压绕组则用a,b,c 和 x,y,z 来表示.凹凸压绕组分别接成星形或三角行.在低压绕组输出为低电压,大电流的三相变压器中(例如电镀变压器), 为了削减低压绕组的导线面积,低压绕组亦有承受六相星行或六相反星行接法如以下图所示：