一种中小型电力变压器铁心的计算方法.pdf

8 1 9 9 6年 第 4船 一 种 中小 型 电力 变压 器铁 心 的计算方 法 ． 陈永模 ( 重 厌 沈变 电 器 制造 公 司， 重庆6 3 1 3 3 9 ) 1 T v 1 。 ‘ 弓 ^ 一 H 、 摘 要 ： 舟绍 了一种从变压器的空载损耗 出发， 计 出满足设变压霹空载损耗要求 的铁 0重量和与其 帕 铁 ’ 叙词 电力 变压 器 铁 空载损耗 V计 算 在 进 行 中 小 型 电 力 变 压 器 铁 心 计 算 时 ， 设 计 人员 认 为 ： 裕 度 留得 太小 ， 空 载损 耗 值 很 容 易超 标 ； 裕 度 留得 过 大 ， 又 导 致材 料浪 费 。 因 此 ． 需 进 行 反 复 多 次 的 计 算 ， 才 能 得 到 一 个 令 人 满 意 的 结 果 本 文 介 绍 一 种 从 变 压 器 的 空 载 损 耗 出发 ， 计算变压 器额 定空载损 耗 时 ． 铁心 重 量 对 应 的 最小铁心 直径 、 铁心 窗高 和 铁 心柱 中心 距 的方 法 。 按国家标准规 定 变 压器 的 空载损 耗是 一 个定值。要 从设计 上降低 变压器材 料的损耗 ， 除 了 结 构 上 的 改 进 外 ， 必 须 使 硅 钢 片 和 导 线 的 电磁性能得 以充分利 用 。也就 是 说 ， 在 满 足变 压器技术 参数 的条 件下 ， 要 尽可 能使 铁 心 中 的 磁通密度 及 导线的电 流密度 取最大 值 本文就是从 速点 出发 ， 找 出硅 钢 片 的 磁通 最大 ， 且满 足变压器空 载损 耗 时 的铁心 重 量 与 铁心直径 、 铁 心窗高及 铁心 柱 中心 距 之 间 的关 系 一 铁 心 重 量 的计 算 铁心重 量可 由下式 得 出： D 蠢 ( 1 ) 式 中 一铁心空 载损 耗 ， w —— 铁 心附加损 耗 系数 c — — 铁心重量 ， k g p— — 铁心单 位损耗 W／ k g 要 充 分 利 用 硅 钢 片 的 导 磁 性 能 ， 就 必 须 在 计 算 时将 磁 通 密度 取得 较 高。 在采 用 高 导 磁 冷 轧硅 钢 片 时 ， 7型 中小 型 电 力 变 压 器 铁 心 的 磁 通 密 度 口可 取 到 l 7 2～ 1 ． 7 5T 因 此 ，当 铁心 磁通密 度 B确定之 后， 其单位损耗 就是 已知 的 了。而 铁心 附加 损 耗 系 数 根 据铁 心 直 径 和 广 家 的 工 艺 条 件 确 定 一 般 情 况 下 ， 1 0 0～5 0 0k V A 变压 器 的 附 加 损 耗 系 数 ． 可 取 l 2 5 ； 6 3 0～ 1 6 0 0 k V A 的 变 压 器 可 取 1 ． 2 。 根 据 以 上 条 件 ， 某 容 量 的 变 压 器 铁 心 重 量 ( 不 必做 繁琐 的计 算 ， 可按式 ( 1 ) 算 出。 二 、 铁 心 直 径D的 计 算 由公式 G = ． B ：坐 ，可 得 A A： ( 2 ) A ㈦ 式 中 e — — 每 匝 电势 ， V “—— 低压绕组相 电压 ． v —— 低压 绕组 匝数 A—— 铁心有效 截面积 ， c m —— 铁 心 磁 通 密 度 ， T 由于低压 绕组 相 电压 U 及 铁心磁通 密度 已确定 ， 可 选取 适 当的 低压 绕组 匝数 ， 由式 ( 2 ) 计算 出铁心有效 截面积 。 铁心 直径与其 圆面积 的关系 ： D ： 2／ V 而铁 心 几 何 截 面 积 ： A = Ao 铁 心有 效 截 面积 ： A ： A 维普资讯 1 9 9 6年 第 4期 9 因此 有 ： 。=2 X／ A i ( 3 ) 式 中 ^ — — 铁 心 圆 面 积 ， c r n A L__铁心 几何截 面积 ， c D—— 铁心 直径， c r n K r 一铁 心叠 片系数 —— 铁心 圆面积刺 用系数 夸 I_ = t则有： ^ J O D ～ 、 导 ( 4 ) 当铁 心 叠 片 系 数 j 取 0 ． 9 7 ， 且 铁 心 硅 钢 片片宽尾数 为 O和 5时， 对 于某 一 铁 心 直径 ， 值变 化很小 。根据 推算 ， 铁 心直 径 在 m1 2 0～ 0 3 0 0时 ， k值 的范 围在 1 ． O 9～ 1 ． 1 3之 间 ， 其 规 律 是 铁 心 直 径 小 时 ， k 值 较 大 ， 铁 心 直 径 大时 ， k值 较小 ． 因 此 ， 只 要 选 择 合 适 的 k值 就 可 以 按 式 ( 4 ) 计算 出铁 心直 径。 需 要 说 明 的是 ， 计 算 出 的铁 心 直 径 ， 其 尾 数不一 定是 0或 5 ， 为求最 省材 的铁 心 直径 ， 在 算 出 之 后 ， 取 整 即 可 三、 铁心 窗高 和铁心柱中心距 肘 的 计算 三相三柱式 铁心重量 计算式 ： G2 —3 X 7 6 5 X 1 0 ( 5 ) =4X 7 ． 6 5XM X1 0 ( 6 ) GF c =Gz + +G ( 7 ) 式 中 — — 铁心 柱 重 量 ， k g —— 铁 轭重 量 ， —— 铁心角重 量， k g 一 铁 心窗高 ， mm ^ —— 铁心 桂 中心距 ， mm 目前 ， 我 国 中小 型 电力 变 压 器 在 既 满 足 绝缘结 构要 求 ， 又 满足 阻抗 电压 要 求 的情 况 下 ， 铁 轭 磁 路 长 与 心 柱 磁 路 长 有 如 下 比 例 关 系 ： Ll= =( o ． 4～O ． 6 ) ： 1 ( 8 ) 式 中 L—— 铁轭磁路 长， mm [ — — 心 柱 磁 路 长 ， m 三相三拄拄轻等 蕺面磁 路 圈 写为 ： 从 变压器 的磁路 图 我 们 可 以 看 出， 铁 轭 磁 路 长 近 似 等 于 铁 心 柱 中 心 距 ， 铁 心 心 柱 磁 路 长 近 似等 于铁 心 窗 高 加上铷 最 大 级 片 宽 因 此 ， 式 ( 8 ) 可 改 ^ 毛： ( + =( o ． 4～0 ． 6 ) ： 1 ( 9 ) 令 K=0 ． 4～0 ． 6 。 则 ： ^ ： ( 碥 + =置 l 即： = +6 9 ， mm ( 1 0 ) 从式 ( 5 ) 、 ( 6 ) 、 ( 7 ) ， ( 1 9 ) 可导 出： 一 + 一 b， rai n ( I 1 ) 式 中 一系 数 ， 在 O ． 4～ O ． 6 之 中 选 取 ， 一 般 选用原则 是在变压 器绝缘结 构 和 阻 抗 电 压 要 求 相 同 的 情 况 下 ， 容量 小的变 压 器取 较 大值 ， 容量大 的变压 器取较小值 四 、 结束 语 根 据以上 分析 可 知， 只 要 知道 某 容 量变 压 器 的空 载 损 耗 值，即可 根 据 本 文 中式 ( 1 ) 、 式 ( 2 ) 和式 ( 1 0 ) 、 式 ( 1 1 ) 计 算 出瞒足该 变压器 空 载 损 耗 要 求 的铁 心 重 量 和 与 其 对 应 最 小 铁 心 直径 ， 铁 心窗高 和铁 心柱 中心 距。 有 了 以上几 个 参 数，即 可 对 该 变 压 器 其 他 参 数 进 行 计 算 ， 而且 计算结 果是 比较令人满意 的。 ( 收稿 13期 ： 1 9 9 5 一l O -2 3 ) 维普资讯