s11-m-10010-04型变压器的设计及制造工艺

s11-m-10010-04型变压器的设计及制造工艺内容摘要：

????? ?? ?? （ 3）导线总长 2l ， m。 mWLl ??????? ， 式中， 1为考虑引线长度， m。 （ 4） 75℃时额定电压时的电阻CR?75，欧姆 ??????? 0 0 9 9 8 2 1 3 AlR C ?? 式中， ? 为铜导线在 75℃时的电阻系数， mmm / 2???? （ 5） 75℃时低压线圈负载损耗， KP2 ， W WRIP CPK 0 9 9 8 2752 22 ?????? ? （ 6）低压线圈铜线重量 mG2 ， kg kgAlgG m 33222 ??????????? ?? 纸包扁铜线匝绝缘重量百分数 2c %计算，如下式 ? ?? ? Stbatc ??? （ 19） 式中， a — 单根裸导线的厚度， mm ； b — 单根裸导线的宽度， mm ； r — 扁铜（铝）线四周的圆角， mm ； t — 21 匝绝缘的厚度， mm ； S — 单根导线截面积即 2A ， 2mm ；因此 ? ?? ? % 2 2 ??????c 带绝缘的导线重 ? ? 1 7 ??? 13 负载损耗计算 负载损耗 是当变压器在短路试验状态下，从电源所吸取的功率。 即当二次绕组短 12 路，在一次绕组中输入额定电流时，变压器所消耗的功率。 在短路试验状态下，由于线圈导线中有电阻存在，故 在各个线圈的导线中将产生电阻损耗。 另外，由于漏磁场的存在，漏磁通将在线圈的导线中以及其他钢铁结构件（如钢压板、夹件、油箱、螺栓、螺母等紧固件）中产生附加损耗。 但是由于漏磁场分布的复杂性，因此，附加损耗难以精确计算，通常采用近似简化方法进行估算。 在短路试验状态下，由于所施加的电压比额定电压低很多，在铁芯中产生的主磁通较小，因而铁心损耗很小，常忽略不计。 所以，变压器的负载损耗主要是线圈导线的电阻损耗，线圈的附加损耗（包括导线的涡流损耗及不完全换位损耗），引线损耗以及钢铁结构件中的杂散损耗等。 对于本设计来说 ，引线损耗已经加在线圈导线的电阻损耗中去了，而对于钢铁结构件中的杂散损耗，由于是 630kVA 以下的变压器且是采用层式线圈，它的漏磁通不大，故将杂散损耗一并在附加损耗里予以考虑，不再计算。 线圈导阻损耗为 WPPP KKr 4 1 2 9 221 ????? 线圈附加损耗计算 WPKP rff 4 1 6* ???? （ 20） 式中， fK 为被计算线圈的附加损耗百分数（ %），对层式线圈的附加损耗（其中包括导线涡流损耗及在油箱等结构件中的杂散损 耗）百分数，在 200kVA 及以下时，取%3?fK 左右。 则负载损耗 WPPP frK 1 4 5 4 1 6 ????? （ 75℃时的负载损耗） 14 阻抗电压计算 阻抗 电压曾称短路电压。 该电压是将变压器二次绕组短路，并于一次绕组两端缓慢的增加电压值，当二次绕组中的电流等于额定电流 2eI 时，一次绕组的端电压 1KU ，称为阻抗电压。 它通常以额定电压的百分数来表示。 当 线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗电压 ，当阻抗电压符合要求后，才能进行线圈数据计算，阻抗电压由电阻电压降 %aU 和电抗电压降 %PU 两部分组成，但对较大容量变压器，因为阻压降很小，计算时可以略去。 本设计为小容量变压器，故不可略去。 其中电阻电压降计算公式如下： ? ? ? ? %%100101459%10% ???? eKa SPU （ 21） 式中： KP — 75℃时的负载损耗， W ； eS — 额定容量， kVA。 电抗电压降计算公式如下（式中尺寸单位一律为㎝ ,并参见图 6） ： % ?????????? KZRPP HeKDIWfU ? （ 22） 13 式中： f — 额定频率， Hz50 ； PIW? — 低压线圈安匝数 ??? PIW （或取高压线圈安匝数 11 PIW? ） D? — 漏磁宽度，按下式计算 ? ?? ? ? ?? ? 2111451034023245121131 WWWrBRbRBRBBD ???????????? （ 23） 其中 cmB ?? ， cmB ? 为高压线圈内油道宽度， cmB ?? ， 匝8 4 51 6 955 11 ?????? CWW ， 匝1 4 7 38 4 52 3 1 8111 ??????? WWW ， 11B 、 12B 、 2B 分别为低高压线圈（裸线间）辐向厚度， 、 为匝绝缘厚度 cmmmBBRr ???????? ，则 ? ? ? ?? ? ? ? 22 3 1 81 4 7 2 1 1 ????????????? D cm? Ze — 每匝电压， VeZ ? KH — 高低压线圈平均有效电抗高度，对于双绕组来说 图 6 阻抗电压计算结构示意图 impedance voltage calculation structure schematic drawing 最大漏磁通 14 ? ? 221 KKK HHH ?? （ 24） cmmmHHH mK ?????? ，cmmmHHH mK 4 192 5 0222 ?????? ， 1H ， 2H 为内外线圈计算高度， mH 对于层式线圈来说为一根导线高。 ，所以 ? ? cmH K ??? ? — 漏磁场总厚度， ? ? ? ? ? ? cmbBB 0 5 2 1 021 ????????? R? — 洛式系数，与 6 0 ???KH 有关，按表 3查出洛式系数 ?? 表 3 洛氏系数 Table 3 los39。 s coefficient ?KH 10 8 6 5 4 3 2 ? K — 附加电抗系数，考虑横向漏磁及制造裕度，取。 将以上数据代入电抗电压降计算公式得 % 2 3 4 % 6 ??????????PU 阻抗电压 %KU 计算通式如下： % 5 %% 2222 ????? PaK UUU （ 25） 阻抗电压的允许误差值，按标准规定为 %10? ，但由于制造时，影响阻抗因素较多，故一般计算时，误差控制在 3～ 4%以下。 本设计误差为 ? ? 符合标准的规定。 %,%1 0 ??? 电抗计算，往往不能一次计算就能符合要求，需要作适当调整，频率和电流是不可调变的，电抗压降的调整有三种方法。 （ 1）调整匝数 W 及每匝电压 Ze。 当电抗值偏大时，可增加每匝电压 Ze ， Ze 增大，匝数 W 必然会减少，从而达到降低电抗的目的，若使 Ze 改变，需调整磁密和铁心直径，这种方法因变动较大，一般都不用。 （ 2）调整 D? 及高低压线圈平均有效电抗高度 KH。 当电抗值偏大时，可增加高低压线圈平均高度 KH ， KH 增大， D? 必然随之缩水。 调整导线的 ba? 尺寸及调整段数均可达到调整 KH 及 D? 之目的。 （ 3）调整高低压线圈间距离，在满足最小距离情况下，增减高低压线圈间的距离，可使电抗值增大或减少。 这种方法浪费材料，最好不用。 15 铁心计算 线圈几何尺寸确定后，即可计算铁心各部的几何尺寸和铁心硅钢片的重量（图 7） （ 1）铁心中心距 Mo 的计算，㎜ 15 mmbDM XO 2 5 5102 4 54 ????? 式中， XD — 高压线圈外径，㎜； 4b — 相间距离 （ 2）铁心窗高 WH 的计算 mmHH W 280202025020202 ??????? ，其中， 10— 为低压线圈中绝缘端圈所占高度， 20 为上下铁轭绝缘高度（采用 纸板绝缘），满足 了主绝缘距离中的高压线圈到铁轭的距离为 mmh 191 ? （ 3）铁心柱部分重量 CG 的计算 kgAHgG CWC 44 ?????????? ?? （ 26） 式中， 3— 三个心柱； g — 硅钢片密度， 2/ dmkgg ? ； WH — 窗高， mm ； CA —铁心截面， 2cm。 （ 4）铁轭部分重量 yG 的计算 kgAMgG COy 1 82 5 44 ?????????? ?? （ 27） 图 7 铁心重量计算示意图 core weight calculation schemes （ 5）铁心转角重量 OG 的计算 角重包括铁心硅钢片重量中除 CG 和 yG 外的其余所有部分，如图 7中的 1， 2， 3，4， 5， 6， 7， 8， 9， 10等部之和。 当铁心柱和铁轭的各级尺寸完全一致时，从图中可以看出， 5， 6， 7， 8 等部分下7 10 86954213 16 好补缺 1， 2， 3， 4 等的上端的不足，使之与铁心各级尺寸符合故得 1～ 8 等部分的重量为 kgAAgG C 1 81 2 4418~1 ?????????? ?? （ 28） 式中， 1A — 最大一级的片宽， mm。 109 ~GG ，设 铁心级数为 n ，各级片宽用 nA 表示，各级的叠厚用 nt 表示（如图 3所示），则 ? ? 61209 10 ?? ???????? nnnnn AAAtkgG （ 29） 式中， 0k — 叠片系数， ?k ，则： ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 69 ????????????????G? ? 1 4 0 5 66 ??????????? ?? 角重 kgkgGGGGGG O 98~11098~1 ?????????? （ 6）铁心硅钢片重量 TG kgGGGG OyCT 193259276 ??????? 16 空载损耗 OP 的计算 变压器的空载损耗，就是硅钢片中的损耗，故又称铁心损耗。 这个损耗决定于硅钢片的材质和工艺加工的质量，也决定于铁心各部分的磁通密度和重量。 （ 1）现将 27QG100 冷轧高导磁取向硅钢片的特性部分列于表 4。 表 4 27QG100硅钢片特性表 Table 4 27 QG100 characteristics of silicon steel table 磁通密度（ T） 单位重量损耗（ kgW/ ） 磁化容量（ kgVA/ ） 激磁容量（ 2/cmVA ） 1 （ 2）按磁通密度 TB ? ，查得每公斤硅钢片的损耗为 kgWPW /? WGPKP TWO 2020970 3 1 ??????? （ 30） 式中， K — 空载损耗附加系数。 空载损耗的允许误差值，按标准规定为 %15? ，但一般计算时，误差控制在 4～ 5% 17 以下。 本设计误差为 ? ? 符合标准的规定。 %,0%1 0 02 0 02 0 02 0 0 ??? 17 空载电流 %OI 的计算 空载电流 OI 是以额定电流的百分数表示的，它由两部分组成 ? ? ? ?2221 %%% OOO III ?? （ 31） 式中 %1OI — 有功分量占额定电流的百分数 ? ? % 0 0102 0 010%1 ???? NOO SPI （ 32） %2OI — 空载电流无功分量占额定电流的百分数 ? ? NjjcTO SqNAqGKI 10% 102 ??? ? ? ? ?? ? % ????????? （ 33） 式中， 10K — 励磁电流附加系数，取 ； cq — 铁心单位激磁容量， kgVA/ ， 查表得 ； yq — 接缝处 单位面积激磁容量， 2/cmVA ， 查表得 ； N — 铁心接缝数，在全斜接缝中， 6?N ， jA — 接缝处的净接缝面积，对于 45176。 角的全斜接缝来说，Cj AA 2?。 （见图 2） %% 22 ???OI 标准值规定为 %，小于标准值，而空载电流的允许偏差为 +30%，所以是合格的。 18 线圈对油温升 的计算 线圈对。