华中科技大学_电磁设计大作业_变压器设计

华中科技大学电气与电子工程学院

电磁装置设计原理

大作业

变压器设计

专    业：                  

班    级：                  

设 计 者：                  

学    号：                  

年月

参数列表：

容量：500KVA

电压比：10±5%/0.4KV

频率：50Hz

联接组：Dy11

短路阻抗：4%

负载损耗：（145℃）：9350W

空载损耗：1450W

空载电流：1.8%

其他：符合GB1094,GB50

二、铁心计算

铁心直径根据经验公式计算可得D=210mm叠片系数取0.95，铁心净截面307.61，角重为100.81Kg。硅钢片牌号DQ122-30.磁密为1.54T，单位损耗为0.903W/Kg，励磁为1.08VA/Kg，接缝处单位励磁功率为1.094VA/。

铁心重量：心柱重=3*1038*307.61*7.65*=732.8Kg

          铁轭重=4*435*307.61*7.65*=409.5Kg

          角重=100.8Kg

          总重=1243.1Kg

空载损耗=1243.1*1.12*0.903=1257W

空载电流：

          无功分量：=1.1*=0.92%

          有功分量：=1258/5000=0.25%

          空载电流：==0.95%

铁心结构和几何尺寸图如下（mm）：

三、绕组计算（采用铝导线）

1、高压部分

容量（KVA）：500

联接组：D

匝电压（V/匝）:10.49758556

线电压（V）:10500  10000   9500

相电压（V）:10500  10000   9500

电流（A）:16.67

绕组匝数：1000（48）952（48）904

段号段数：     上段                               下段

（分段圆筒式）1*77=77                            1*77=77

              1*74=74                            1*74=74

              2*71=142                           2*71=142

              3*69=207                           3*69=207

              7层500匝                          7层500匝

线规（Nomex纸纸包绝缘）：N-0.33 2.0*5.0/2.33*5.33

截面（）：9.637

电密（A/）：16.67/9.637=1.73

平均匝长（m）：2*π*R=2*3.1415*185*=1.1623

总长（m）：1106.6(1162.3)

145℃电阻（欧）：1.226*0.0357*1162.3/9.637=5.279

导线重（Kg）：1106.6*10*9.637*2.7*3*=86.4（90.7）

层间电压：77*2*10.49758556=1616.628    V

层绝缘用：6张0.127Nomex纸

幅向（mm）：（2.33*7+6*6*0.127）*1.07=22

轴向（mm）：5.33*78*1.04=432+10+432=874

           5.33*75*1.04=416+42+416=874

           5.33*72*1.04=399+76+399=874

           5.33*70*1.04=388+98+388=874

绕组电抗高度（mm）：874-5.33=868.67

窗高（mm）：874+1=1038

2、低压部分

容量（KVA）：500

联接组：Y

匝电压（V/匝）:10.5

线电压（V）:400

相电压（V）:231

电流（A）:721.5

绕组匝数：22

段号段数：2*11=22（双层圆筒式）

线规（Nomex纸纸包绝缘）：N-0.33 3.35*12.5/3.68*12.83（轴向六根并联，幅向并联两根）

截面（）：41.33*12=495.96

电密（A/）：721.5/495.96=1.45

平均匝长（m）：2*π*R=2*3.1415*124*=0.7791

总长（m）：22*0.7791=17.14+0.5

145℃电阻（欧）：1.226*0.0357*17./495.96=0.0015567

导线重（Kg）：17.14*10*495.96*2.7*3*=68.9（70.9）

层间电压（V）：11*2*10.5=231

层绝缘用：2张0.127Nomex纸

幅向（mm）：（3.68*2*2+2*0.127）*1.045=16

轴向（mm）：12.83*12*6*1.02=942

绕组电抗高度（mm）：942-12.83*6=865.02

窗高（mm）：942+96=1038

绕组图如下：

四、绝缘半径

105（铁心直径/2）

10.5（10.5+0.5铁心到低压绕组的距离）

=115.5

 0.5

116

16   124（低压绕组的幅向）

=132

25.5

=157.5

4    （25.5+4+12.5=42）153 （42低压到高压的距离）

=161.5

12.5

=174

22      185（高压绕组幅向）

=196

× 2

=392

43

=435（mm）

五、短路阻抗计算

（1.6-0.033）*12.4/3=6.48

（4.2+0.033）*15.3=.76

（2.2-0.033）*18.5/3=13.36

漏磁面积：∑D=6.48+.76+13.36=84.6

λ=22+42+16-0.33=79.67mm

平均电抗高度：=（868.67+865.02）/2/10=86.6845cm

洛氏系数：ρ=1-79.67/3.1415/868.845=0.9708

电抗修正系数：K=1.03

电抗分量：==3.66%

电阻分量：=6870/500000=1.37%

短路阻抗：=3.9%

六、损耗计算

1、电阻损耗

高压：=16.67*5.279*3=4401W

低压：=721.5*0.0015567*3=2431W

2、涡流损耗

高压：

75℃下涡流损耗3.8*(50*952*2*9.637*0.9708/868.67)/10=0.40%

折算到145℃：4401*0.40%/1.226=12W

低压：

75℃下涡流损耗：3.8（50*22*3.35*41.33*2*6*0.9708/865.02）/10

=1.60%

折算到145℃:2431*1.60%/1.226=26W

负载损耗：（4401+2431+12+26）*1.03=6870×1.03=7076W

空载损耗：1257W

总损耗：8333W

七、温升计算

1、低压绕组（400V）

绕组气道内层散热面积：3*（2π*115.5-120）*865.02*10=1.57

绕组气道外层散热面积：3*2π*132*865.02=2.15

低压总散热面积：1.58+2.15=3.72

低压温升：=0.66*()=119K

2、高压绕组（10000V）

高压内散热面积：3*（2π*174-8*10）*388*2*10=2.36

高压外散热面积：3*2π*196*432*2*10=3.19

高压总散热面积：2.36+3.19=5.55

高压温升：=0.46*()=96K

八、重量计算

铁心重=1243.1Kg

电磁线重=70.9+90.7=161.6Kg

器身及附件重=（1269.2+161.6）*1.15=15.42Kg，取15 Kg

总重=15Kg

九、成本

硅钢片：1243.1*40=49724元

铝导线：161.6*40=元

总成本：56188元