單相和三相干式變壓器的計(jì)算

計(jì)算程序

這里介紹電壓低于500伏（試驗(yàn)電壓為5千伏以下）、容量10-100千伏安的干式變壓器的計(jì)算。

計(jì)算前應(yīng)已知額定容量Ps（千伏安）（指視在功率）、相數(shù)、頻率f（赫）、額定電壓U（伏）對于變壓器是指線電壓。當(dāng)變壓器一次側(cè)加上額定電壓Ux1后，空載時(shí)測得的二次側(cè)電壓Ux2就是二次側(cè)的額定電壓值）、連接方式和絕緣等級。

具體的計(jì)算步驟是：

1、 計(jì)算一次側(cè)與二次側(cè)的電壓和電流

單相變壓器：一次側(cè)電流 I1=Ps/U1

二次側(cè)電流 I2=Ps/U2

三相變壓器：一或二次側(cè)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：

2、 計(jì)算鐵芯截面

鐵柱的凈面積St可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定。

三相 St=32（厘米²）

單相殼式 St=32（厘米²）

（鐵芯結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖2-2（b）所示，須注意一、二次側(cè)繞組應(yīng)平分繞在二只鐵柱上。）

鐵柱毛面積

式中：KD——迭片系數(shù)，它與工藝和材料有關(guān)。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(jì)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(dāng)采用多級鐵芯柱截面時(shí)，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(shù)；

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(gè)距離不僅要考慮電氣強(qiáng)度，而且還要考慮繞組通風(fēng)及使內(nèi)繞組的引出線能順利地引出等因素。試驗(yàn)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(yīng)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(shù)值均以毫米計(jì)）

3、 確定每匝電壓et（伏/匝）

e_t=4.44fBmSt*10^-8（伏/匝）

試中：Bm——鐵芯柱內(nèi)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(jì)算繞組匝數(shù)

W=Uxa/e_t

式中：W——一次側(cè)或二次側(cè)繞組匝數(shù)；

Uxa——一次側(cè)或二次側(cè)的空載額定相電壓。

一般為了計(jì)算正確，先算出低壓側(cè)繞組的匝數(shù)，然后再按比例求出高壓側(cè)的繞組匝數(shù)。例如先求 W2=Uxa2/e_x（取W2為整數(shù)）

再求 W1=Uxa1/Uxa2*W2

5、 計(jì)算繞組導(dǎo)線截面

S=Ixa/j（厘米²）

式中：Ixa——一次側(cè)或二次側(cè)相電流（安）；

J——電流密度。一般對內(nèi)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(yīng)降低30%左右。J與繞組結(jié)構(gòu)、容量也有關(guān)，若平行繞制的應(yīng)取小值；通風(fēng)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(jù)計(jì)算所得的導(dǎo)線截面S和線徑d由漆包線規(guī)格表（表14-15）可查得所需牌號和導(dǎo)線規(guī)格?？傊畬?dǎo)線截面的最后確定應(yīng)保證溫升，損耗不超過允許值。

6、 計(jì)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(dǎo)線截面積（厘米²）；

W——繞組匝數(shù)。

由于未考慮引出線及絕緣的重量，所以在實(shí)際使用導(dǎo)線時(shí)一般還要適當(dāng)增加5-10%的重量。

7、 計(jì)算鐵重（公斤）

各種不同鐵芯結(jié)構(gòu)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(shí)，應(yīng)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(yīng)注意這一點(diǎn)。

以上是鐵芯的凈重，在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)加放裕量。

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