單相和三相干式變壓器的計算
2017-10-30 點擊量：3218次
單相和三相干式變壓器的計算
計算程序
這里介紹電壓低于500伏（試驗電壓為5千伏以下）、容量10-100千伏安的干式變壓器的計算。
計算前應已知額定容量Ps（千伏安）（指視在功率）、相數、頻率f（赫）、額定電壓U（伏）對于變壓器是指線電壓。當變壓器一次側加上額定電壓Ux1后，空載時測得的二次側電壓Ux2就是二次側的額定電壓值）、連接方式和絕緣等級。
具體的計算步驟是：
1、 計算一次側與二次側的電壓和電流
單相變壓器：一次側電流 I1=Ps/U1
二次側電流 I2=Ps/U2
三相變壓器：一或二次側的線電壓Ux、相電壓Uxa；線電流Ix、相電流Ixa，電壓和電流變換公式如下：
|
接法 變換 變換 |
電壓變換 |
電流變換 |
|
三相Y接 |
Uxa=Ux |
Ixa=Ps |
|
三相△接 |
Uxa=Ux |
Ixa=Ps/3Uxa |
2、 計算鐵芯截面
鐵柱的凈面積St可根據經驗公式決定。
三相 St=32
（厘米2）
單相殼式 St=32
（厘米2）
（鐵芯結構如圖2-2（a）所示）
單相芯式 St=32（厘米2）
式中：Ps——變壓器額定容量，以千伏安為單位。
（鐵芯結構如圖2-2（b）所示，須注意一、二次側繞組應平分繞在二只鐵柱上。）
鐵柱毛面積
式中：KD——迭片系數，它與工藝和材料有關。對于厚度為0.35的冷軋硅鋼片不涂漆取KD=0.94 ，熱軋硅鋼片涂漆取KD=0.91；對厚度為0.5毫米的硅鋼片，不涂漆取KD=0.96，涂漆取KD=0.93。
多級階梯形鐵柱的外接直徑，視在面積（毛面積）、凈面積及各級尺寸如表2-13所示。
鐵柱面積確定后，接著計算鐵軛截面Sy。為了降低空載電流，在一般情況下；
單相殼式 Sy≥1/2St（厘米2）
單相芯式 Sy=St（厘米2）
當采用多級鐵芯柱截面時，則
Sy=(1.05-1.10)St（厘米2）
三相三柱式 Sy=(1.05-1.10)St（厘米2）
鐵軛高 hy=Sy/KpT（厘米）
式中：Kp——迭片系數；
T—— 迭片厚（厘米）。
鐵芯柱窗高ho為繞組高加二倍主絕緣距離（繞組互鐵軛的距離），這個距離不僅要考慮電氣強度，而且還要考慮繞組通風及使內繞組的引出線能順利地引出等因素。試驗電壓5千伏以下的主絕緣最小距離（不分絕緣級別）如圖2-38所示。對圓筒式繞組，此距離應包括端部絕緣（鑲頭）的高度。
圖2-38 變壓器的絕緣距離（圖中數值均以毫米計）
3、 確定每匝電壓et（伏/匝）
et=4.44fBmSt*10-8（伏/匝）
試中：Bm——鐵芯柱內磁通密度（高斯）。對冷軋鋼片Bm取13000-15000高斯，熱軋鋼片Bm取10000-13000高斯，容量小的Bm取小值，容量大的Bm取大值。
4、 計算繞組匝數
W=Uxa/et
式中：W——一次側或二次側繞組匝數；
Uxa——一次側或二次側的空載額定相電壓。
一般為了計算正確，先算出低壓側繞組的匝數，然后再按比例求出高壓側的繞組匝數。例如先求 W2=Uxa2/ex（取W2為整數）
再求 W1=Uxa1/Uxa2*W2
5、 計算繞組導線截面
S=Ixa/j（厘米2）
式中：Ixa——一次側或二次側相電流（安）；
J——電流密度。一般對內繞組j=1.6-1.9安/毫米 ，外繞組j=2.4-2.8安/毫米 ，鋁線電流密度相應降低30%左右。J與繞組結構、容量也有關，若平行繞制的應取小值；通風散熱條件好的可取大值；容量小的取小值，容量大的取大值。
根據計算所得的導線截面S和線徑d由漆包線規格表（表14-15）可查得所需牌號和導線規格。總之導線截面的最后確定應保證溫升，損耗不超過允許值。
6、 計算繞組銅重（公斤）
Gou=8.9LSW*10-3（公斤）
式中：L——繞組平均匝長（厘米），
L=∏d（d是繞組平均直徑）
S——繞組導線截面積（厘米2）；
W——繞組匝數。
由于未考慮引出線及絕緣的重量，所以在實際使用導線時一般還要適當增加5-10%的重量。
7、 計算鐵重（公斤）
各種不同鐵芯結構的尺寸如圖20-40所示。
三柱鐵芯式
GFe=3*7.6*ho*St*10-3+2*7.6*A*Sy*10-3（公斤）
單相芯式
GFe=2*7.6*ho*St*10-3+2*7.6*A*Sy*10-3（公斤）
單相殼式（軛的截面是中心柱截面的一半）
GFe=7.6(2ho+A)St*10-3（公斤）
在裁剪硅鋼片時，應力求使磁通方向與硅鋼片的軋輾方向相同，特別對冷軋硅鋼片更應注意這一點。
以上是鐵芯的凈重，在實際使用時應加放裕量。
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