毕业设计(论文)4000kVA电力变压器的设计 .doc

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1、*大学本科毕业设计（论文）4000kVA电力变压器的设计 学生姓名： XXX XXX 学生学号： 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 指导教师： 讲师 二一年六月 摘 要 电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器不仅能升高电压把电能送到用电地区，还能把电压降低为各级使用电压，以满足各级用电的需求。 变压器的设计工作，关键在于材料的选取和变压器结构的优化。为满足完成低损耗的变压器任务，本设计选取磁通密度高、铁损低、磁化容量小的冷匝硅钢片作为铁心，减少了变压器的铁心重量和空载损耗；选取电阻小，单位电流密度大的铜导线作为线圈，降低了线圈的负载损耗；在结构上合理安排线圈的排列，尽量使高低

2、压线圈间的距离沿圆周方向一致；为使导线不出现太大的涡流损耗，导线的绕线方式采用多根并绕。通过以上的调整，就可以得到一台空载损耗低、负载损耗低、满足空载电流百分数和阻抗电压百分数条件的变压器。 关键词 电力变压器，线圈，铁心，温升，损耗ABSTRACT PowerS transformer substation is the main power plant and equipment. Not only can increase the voltage transformer, electric power, but also to the area can use voltage level

3、s reduced voltage for, in order to meet the needs of various electricity.Transformer design work, the key lies in the material selection and transformer structure optimization. To meet the completion of tasks, low loss, and the design of transformer selecting magnetic flux density high, low loss, ir

4、on capacity of cold coils magnetic core manufacturing as core transformer, reduce weight and no-load loss, Selecting resistance, the current density of the big unit of copper wires and reduce the coil winding as the load loss, In the structure of reasonable arrangement of coil, try to make the dista

5、nce between the winding high along the circumference direction, For wire does not appear too big, the winding wires vortex around the root and more. Through the above, can get a load of no-load loss, low loss and satisfy idle current and impedance voltage percentage of transformer percentage conditi

6、ons.Key words： PowerS transformer，coil ，core，temperature，loss目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1课题背景11.1.1研究意义11.1.2变压器的国内外发展历史11.1.3变压器发展趋势12 变压器设计的任务和要求52.1设计计算的要求52.2设计计算的基本步骤52.3变压器设计前的准备62.3.1主要材料62.3.2变压器主要结构的确定63 电磁设计73.1额定电压和额定电流的计算73.2铁心直径的选择83.2.1影响铁芯直径选择主要因素83.2.2铁芯直径计算93.2.3铁心截面的设计93.3线圈匝数的计算123.3

7、.1每匝电压的确定123.3.2初选每匝电压123.3.3低压线圈匝数的确定123.3.4高压线圈各分接匝数的确定123.3.5电压比校核对133.4线圈型式的选择及线圈排列143.4.1线圈高度的估计143.4.2线圈撑条数的确定143.5导线的选择153.5.1导线的尺寸的选择153.5.2段间油道163.5.3线圈高度的计算163.6线圈辐向尺寸的计算173.7绝缘半径173.8阻抗电压计算19 3.9线圈数据计算20 3.9.1高压线圈数据计算20 3.9.2低压线圈数据计算21 3.10铁心计算213.11空载损耗Po的计算233.12空载电流的计算233.13涡流百分数的计算243

8、.14线圈对油温升的计算243.15油箱尺寸的估计263.16杂散损耗计算263.17总损耗计算273.18箱壁散热面计算283.19散热器的选择283.20油的温升293.20.1油平均温升的计算293.20.3线圈平均温升的计算293.21安匝分布303.22各区域安匝占总安匝百分数313.23机械力计算323.24变压器重量计算35结论.37参考文献38附录A：变压器结构安装39附录B：变压器主要产品部件使用说明书40致谢.451 绪论1.1课题背景1.1.1研究意义 现代化的工业企业，广泛地采用了电力作为能源，电能都是由水电站和发电厂的发电机直接转化出来的。发电机发出来的电,根据输送距

9、离将按照不同的电压等级输送出去，就需要一种专门改变电压的设备，这种设备叫做“变压器”。电力变压器是发、输、变、配电系统中的重要设备之一，它的性能、质量直接关系到电力系统运行的可靠性和运营效益,所以电力变压设计是一个很值得我们去研究的课题。1.1.2变压器的国内外发展历史 法拉第在公元1831年8月29日发明了一个“电感环”。这是第一个变压器，但法拉第只是用它来示范电磁感应原理，并没有考虑过它可以有现实的用途。 公元1881年，戈拉尔路森和约翰狄克逊吉布斯在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备，然后把这项技术卖给了美国西屋公司， 这可能是第一个实用的电力变压器，但并不是最早的变压器。 公元18

10、84年，戈拉尔路森和约翰狄克逊吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。早期变压器采用直线型铁心，后来被更有效的环形铁心取代。 西屋公司的工程师威廉斯坦利从乔治威斯汀豪斯、戈拉尔路森与约翰狄克逊吉布斯买来变压器专利以后，在公元1885年制造了第一台实用的变压器。后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成，并于公元1886年开始商业运用，从而，变压器开始了长足的发展和应用。 1.1.3变压器发展趋势 见于变压器的现状，一些新技术、新材料、新工艺的应用也层出不穷。目前变压器行业的新材料和新技术在不断发展，除低损耗变压器、非晶和金铁心变压器、干式变压器、全密封变压器、调容量变压器、防雷变压器、卷

11、铁心变压器、R型变压器、单相变压器、有载调压变压器、组合式变压器、箱式变压器外还有硅油变压器、六氟化硫变压器、超导变压器等。 新材料的应用：非晶和金和速冷法制成的硅钢片，激光照射和机械压痕的高导磁取向硅钢片，HI-B高导磁取向电工钢片。 新工艺的应用：阶梯叠铁心工艺，圆柱矩轭铁心的应用，贴心自动叠装生产线，铁心硅钢片的专业生产，用激光刀作切割刀，绕组整体套装，绕组用恒压装置压紧处理，采用垫块预压。 改进技术的应用：采用椭圆形绕组，采用半油道结构，解决直流电阻不平衡率问题，不同硅钢片搭配使用的性能变化，一种新的D联结方法，配电变压器低压引线的改进，变频调速绕线机。 新技术的应用：现场装配型（AS

12、A）变压器，向超高压、大容量变压器发展，SF6气体绝缘变压器，硅油变压器，超导变压器等。2 变压器设计的任务和要求2.1设计计算的要求 首先要满足有关国家标准及其它有关标准的要求，还要符合合同的要求，通常变压器的合同应包括如下技术规范：产品型号： 额定容量：4000kVA额定电压：35000 相数：3额定频率：50Hz 联结组别：空载损耗：4600W 负载损耗：25800W（75）空载电流百分数：0.7%； 阻抗电压百分数：7%冷却方式：油浸自冷 使用形式：户内使用绝缘等级：B级 最高温升： 变压器设计计算的任务，就是根据上述技术规范，按照有关国家标准如电力变压器及三相油浸式变压器技术参数和要

13、求等，确定变压器电磁负荷、几何尺寸和电、热、机械方面的性能数据，以满足使用部门的要求。要良好的工艺性，使其制造简单，产品的价格便宜。2.2设计计算的基本步骤 确定基本的电磁参数，确定高压、低压绕组的线电压、相电压、线电流、相电流及绕组中电流。 铁心直径估计和线圈绕组匝数的确定。 绕组计算及主纵绝缘的确定：主要包括高、低压绕组型式的选择，线圈的段数及每段匝数的确定，导线的选择，线圈高度的计算，线圈辐向尺寸的计算，以及线圈半径绝缘计算。 阻抗电压计算。 绕组数据、铁心数据及油箱尺寸的计算。 损耗计算：负载损耗、空载损耗的计算，而负载损耗中主要是涡流损耗、杂散损耗的分析计算。 温升计算包括绕组对油的

14、温升以及不同冷却方式的温升计算，箱壁散热面计算，以及散热器的选择，油平均温升、油顶层温升的计算。 安匝分布。 绕组机械力的计算。 重量计算。2.3变压器设计前的准备2.3.1主要材料 硅钢片：冷轧硅钢片 。 线圈导线：纸包扁铜线：ZB-t。 绝缘材料，用B级绝缘材料，最高平均温度不超过130。 线圈绝缘漆：、硅钢片绝缘漆：高温快干漆。2.3.2变压器主要结构的确定 铁心柱的夹紧，采用环氧无纬玻璃丝粘带扎 铁心的迭积采用全斜迭片。图2.1铁心迭积图 铁轭的级数与铁心柱级数完全一致。这样，两者磁通分布均匀，铁轭截面可以与铁心柱一致，节省了材料。 线圈的压紧采用压板。 采用单相五位置DWJ型无励磁开

15、关。 采用拱顶油箱，节省变压器油及钢材。3 电磁设计3.1额定电压和额定电流的计算 电压、电流及匝数的计算是在假定变压器没有电阻，没有漏磁和没有铁耗的情况下进行的，因为这些问题对计算结果影响很小。由于三相变压器有Y接法(或YN接法)与D接法两种类型，因此在计算电压、电流时，必须注意线值与相值的关系，下面分别介绍本设计用到的YD接法这种情况。Yd11接法(见图3-1)。这种接法多用于中、低压绕组。其特点为相电压等于线电压，但相电流为线电流的，即图3-1 三相变压器的Yd11接法 另外，对于有分接抽头的变压器，还应分别计算在不同分接下的电压和电流。 上所述可知：根据已知的额定容量、额定电压(包括各

16、分接电压)、变压器绕组的接法以及相数等，按照上述各有关公式、即可计算出所需的线、相电流可以及各分接下的电压。 额定电压和额定电流的计算过程： 高压线圈为Y接线时，其各级分接的线电压分别为: 其相电压分别为： 低压线圈为“d”型接线时，其线、相电压相等，即。 高压线圈为Y型接线时，其线、相电流相等，即 低压线圈为d型接线时，其线电流和相电流分别为： 3.2铁心直径的选择 铁心直径的选择是变压器设计中很重要的工作，铁心直径选取的是否合适，它将直接影响变压器的技术经济指标，如材料的消耗、变压器的重量、体积等。3.2.1影响铁芯直径选择主要因素 首先，从变压器原理的分析可知，在保持铁芯磁通密度一定的条

17、件下，铁芯直径的变化将使得绕组匝数改变。其次，如保持绕组匝数不变,增大铁芯直径将使得磁通密度降低，而空载电流、空载损耗均将相应下降，但铁芯材料消耗将增加；反之，如减少铁芯直径则有可能引起铁芯过饱和以致使空载电流和空载损耗均大为增加。 此外,对电力变压器来说，短路阻抗是一个很重要的性能参数，在设计时要求严格地控制在一定范围之内。根据计算短路阻抗公式可知，若要维持短路阻抗为一定值，则需要使绕组电抗高度Hx减少，并使纵向漏磁等效而积增大，即增加辐向尺寸而减少绕组高度，以使绕组和整个变压器的尺寸向宽而低的方向发展;相反，如减少铁芯直径而使绕组匝数增加时,为保持短路阻抗不变，则整个变压器的尺寸将向窄而高

18、的方向发展。3.2.2铁芯直径计算 铁心直径的大小，直接影响材料的用量、变压器的体积及性能经济指标。故选择经济合理的铁心直径是变压器设计的重要一环。硅钢片重量和空载损耗随铁心直径增大而增大，而线圈导线重量和负载损耗随铁心直径增大而减小。合理的铁心直径就是硅钢片和导线材料的用量比例适当，打破到最经济的效果，故铁心直径的大小，与采用的硅钢片性能和导线材料直接有关。根据关系式的推导，铁心直径D与变压器容量P的四分之一次方成正比的关系，但因为变压器分单相、三相、双绕组、三绕组、自耦等，同样容量但消耗材料不同。一般都按材料消耗折算成物理容量进行计算，为了计算方便，均以每柱的物理容量为基础，按下式求出铁心

19、直径: K系数，由硅钢片性能和导线材料而定，采用冷轧硅钢片，铜导线时，K取5357，本设计K取55。按标准直径取的330mm。 双绕组变压器由于两侧线圈均为额定容量，因而在计算每柱容量时不需折算。 一柱容量，三相双绕组变压每柱容量为: 3.2.3铁心截面的设计 铁心级数的确定铁心柱截面为一多阶梯形，外形接近于一个圆。这个阶梯开的级数愈多，有效截面愈大，但制造工时也愈多。根据材料供应情况和制造工艺水平，尽力增加铁心柱级数。本计设铁心柱直径取10级。 表3.1铁心级数的确定铁芯柱直径（）级数90-2455-7250-3508-10355-63012-14640以上 每级片宽的确定迭片宽度是根据硅钢

20、片入厂时的宽度而定。为了套裁，成张硅钢片宽度应为每级片宽的倍数，硅钢片波浪度较大时，还要考虑去边。由于中小型变压器的铁心可以相互相套裁，而且进厂硅钢片的宽度又是不固定的，故每级片宽一般是采用10mm一进级,必要时，充许有个别5mm一进级的。图3.2 铁心柱截面 迭片系数迭片系数是由硅钢片的标称厚度，波浪性、绝缘膜厚度及铁心夹紧程度而定。一般主要根据波浪性来确定迭片系数，因其他因系变化不大。本设计迭片系数取0.95。故铁心有效截面积为808.4平方厘米。 铁心温升 铁心各级间是否放置油道，由铁心温升计算来确定。铁心充许温升为80摄氏度，铁心对油的温升为： 式(3.1)式中：铁心表面对油温升。铁心

21、内部对铁心表面的温升。铁心直径在500mm以下时，可按下式计算 式(3.2) 式(3.3)式中：铁心表面热负荷 式(3.4) 式(3.5) 式（3.6）硅钢片的每公斤的损耗瓦数；C校正系数，；a最大一级的片宽，cm；b两油道间迭厚，无油道时为总迭厚，cm；K系数， 式（3.7） 铁心温升计算如下：，据式3.6得 据式3.7得 据式3.5 据式3.4 据式3.2得 据式3.3得据式3.1 油平均温升一般取40摄氏度，故铁心对空气温升为32.64072.6摄氏度，铁心中可以不加油道。3.3线圈匝数的计算3.3.1每匝电压的确定 按电磁感应定律得每匝电压： 式（3.8）式中：B磁通密度，千高斯；铁心

22、有效截面，平方厘米。3.3.2初选每匝电压 已知铁心截面AC、硅钢片牌号民，即可初选每匝电压 因为额定频率为50赫兹，即有据式3.8得 伏匝式中：初算每匝电压，伏；B磁通密度，千高斯。3.3.3低压线圈匝数的确定 低压线圈匝数的确定最后求得每匝电压和磁密B 用和低压线圈电压初算低压线圈匝数为匝 匝数不能有小数，取低压线圈匝数为358匝，故每匝电为：伏匝 磁密B为 千高斯3.3.4高压线圈各分接匝数的确定 因为高压线圈的分接范围为350002*2.5%伏，故首先求出2.5%相电压的匝数。 2.5%相电压=,2.5%的匝数=510/=510/29.3=17.4匝，取17匝和18匝两种。实际2.5%

23、电压为17=29.3317=498.61伏18=29.3318=527.94伏3.3.5电压比校核对 计算高压线圈匝数，首先从-5%开始 -5%时的匝数=匝，实际-5%时的相电压=655*29.33=19211.150伏。与标准电压误差为 小于0.25% -2.5%的匝数=655+18=673匝，实际-2.5%时的相电压=19211.150+527.94=19742.09伏。与标准电压误差为： 小于0.25% 额定时的匝数=673+17=690匝，实际额定时的相电压=19742.09+498.61=20240.7伏。与标准电压误差为： 小于0.25% +2.5%时的匝数=690+18=708匝

24、，实际+2.5%时的相电压=20240.7+527.94=20768.64伏，与标准电压误差为： 小于0.25% +5%时的匝数=708+17=725匝，实际+5%时的相电压=20768.64+498.61=21267.25伏，与标准电压误差为： 小于0.25%3.4线圈型式的选择及线圈排列3.4.1线圈高度的估计 线圈的几何尺寸主要是由电抗计算确定的。当频率、匝数、电流、每匝电压等确定后，电抗的大小与线圈的高度和线圈的径向尺寸有关，这样，就有两个未知数，故不能一次就确定出线圈几何尺寸，往往都是假设一种线圈几何尺寸进行电抗计算，以后再进行反复调整，但是，为了使这个假设尽量符合实际，对阻抗电压7

25、的中小型变压器，其线圈高度Hx可以按下式估计： 式（3.9）式中：W每相高压或低压线圈匝数；每相高压或低压线圈电流。据式3.9得： mm（为使满足阻抗电压百分数，调整线圈的高度，试取800以此高度选的是择导线尺寸。)3.4.2线圈撑条数的确定 线圈撑条数最好为4的倍数，撑条主要是支撑线圈，故撑条数的最后确定，应由短路机械计算决定，但一般都按经验以铁心直径大小确定撑条数。当铁心直径为330mm，取12根撑条。3.4.3线圈段数及匝数的确定 低压线圈的段数及每段匝数的确定 因为低压线圈辐向尺寸近于一致，故低压线圈一般都是同样用分数匝，以保证高低压线圈间的距离沿圆周方向一致，保证不因局部突出影响绝缘

26、XXX度。每段匝数的分数部分均以撑条数N为分母表示出来，分数的分子尽量为撑条数N减。但首末两段的分子要求如下：当并绕根数n为偶数时，其分子小于或等于N(n/2)+1;当并绕根数n为奇数时，其分子小或等于N(n+1)/2。低压线圈的段数，在没有分接头时，为了使首末端出头在一侧，故段数必须取偶数。按上述的算法得各段匝数。本设计N=12，差额=1/12=0.084。低压线圈匝数喂358匝，接近的的整匝数为8、9、10时，可算出几种段数：358/（8-0.084）=45.2，取46段；358/（9-0.084）=40.2段，取41段；358-（10-0.084）=36段。本设计根据导线尺寸温升而言，选

27、择46段较为合适，段数确定后再反求每段的匝数。今设每段匝数一律为然后求得各段匝数见表。 表3.2低压线圈段数及匝数分布段号段数每段匝数合计匝数PR2816Q42总计46358 高压线圈的段数及每段匝数的确定 高压线圈在因为处于外线柱，由于局部突起不会影响绝缘距离，但是为使高压线圈的绕线方式尽量在一个宽度上，每段匝数之间的差距应尽量一致。此外因为本设计是10Kv线圈电压等级，所选总段数的范围为4060，在本设计中我选择56（段）作为总段数，所以油道数为55段。 表3.3高压线圈段数及匝数分布段号段数每段匝数总匝数H21122F61484E4313559G51260总计567253.5导线的选择3

28、.5.1导线的尺寸的选择 线圈常用的导线有高XXX度缩醛漆包圆铜线（QQ2）；高XXX度缩醛漆包圆铝线（QQL2）；纸包圆线，纸包扁线。通常导线直径在1.5一下时，采用高XXX度缩醛漆包铜线（QQ2）；导线直径在1.52.5采用高XXX度缩醛漆包圆铝线（QQL2）；其余者可采用线包扁铝（铜）线。一般扁导线的宽度为16mm及以下，厚度在4.0mm及以下，选用导线时应注意宽厚比，通常层式线圈为1.53。 根据设计需求，本设计选取纸包扁铜线，结构采用连续式线圈。3.5.2段间油道 35千伏级高压线圈首末两端各6个油道，最小为6毫米，其余各段油道最小为5毫米。而线圈中间断点油道最小为9毫米；11千伏级

29、低压线圈最小油道为4毫米。3.5.3线圈高度的计算 高压线圈导线的选择，并以高压线圈为基准确定线圈高度。 导线高度b的确定：高压线圈共56段55个油道,油道总高度为。纸板压缩后的高度约为。从估计线圈高度减去此高度得导线总高度为800271=529，导线总高度被段数除得每根导线高为9.4取9.5，每根导线高减去匝绝缘得裸线高为9.50.59.0mm。 导线宽度的a的确定：当用铜导线时，电流密度应取3.5及以下，本设计 式（3.10）式中 A导线的面积，; 线圈的相电流，A; 电流密度A/。据式3.10得:取20.6，以A20.69在导线截面表b=9.0，a=2.36，匝绝缘为0.45，计算时考虑

30、欲度，匝绝缘按0.5计算。高压线圈高度计算：导线带绝缘计算高度9.00.59.5导线总高度油道高度线圈高度10mm为纸板压缩高度，17为考虑油道加宽裕度，为此数据的确定要力求线圈高度0或5的为数。10mm占266的近于。 低压线圈共46段45个油道，每个油道都取4.5时（此处只是初选宽度，在后面的计算可适当调整其大小），油道高度为mm，但是因为高压有分接区，为了使高低压安匝分布趋于平衡，低压线圈必须给50100mm的放大油道，暂设放大油道为80mm，油道总高度为20780287mm。按制版压缩系数，故mm。按高压线圈高度得导线总高度为mm，按段数得每根导线带匝绝缘绕高度为，减去匝绝缘裸线高度m

31、m。 导线宽度a的确定 因为铜导线电流密度应取及以下。初选3.1，按电流算出总导线截面导线表上b=11.5mm一行查到当a=3.35截面为39.21接近于39.7故选定低压导线a=3.35;b=11.5，匝绝缘为0.45低压线圈放大油道的分布应在机械计算中再来确定。3.6线圈辐向尺寸的计算 低压线圈 导线厚度，加匝绝缘后，计算厚度应为。 每段匝数（取最大者）按8计算，并绕根数为1，辐向绕制裕度连续式线圈取地3%。低压辐向厚度为 =。 高压线圈 导线厚度，加匝绝缘后为。 每段匝数（最大者）为13，并绕根数为1，高压辐向厚度为。3.7绝缘半径 变压器绝缘是电力变压器，特别是高压和超高压电力变压器的

32、重要组成部分。在变压器结构中，绕组、引线、器身和总装(涉及外绝缘)四大部分直接与绝缘有紧密的联系，铁心和油箱也涉及到绝缘问题。另外，绝缘问题无论是在变压器制造过程中，还是在变压器运行中，往往都是最容易关注的。 制造和运行经验表明，电力变压器绝缘结构及其绝缘材科的可靠性，直接影影响内到变压器运行的可靠性。在保证运行可靠性的前提下，缩小变压器绝缘距离，具有明显的经济意义。因此，合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材科，具有重要的技术经济意义。 研究变压器绝缘，就是要把握住变压器绝缘的内在联系，做到合理地确定变压器绝缘结构和正确选用绝缘材料，以便在保证可靠性的前提下，设计出性能先进，且是最经济的变

33、压器来。主绝缘距离是根据试验数据和制经验确定的。图3.3绝缘半径R1铁心柱半径R2低压线圈内半径R23低压线圈平均半径R3低压线圈处半径R34高低压线圈间空隙平均半径R4高压线圈内半径R45高压线圈平均半径Dx高压线圈处径Mo两铁心柱的中心距离B1低压线圈内半径B2高压线圈辐向尺寸相间距离，按设计手册规定，35KV电压等级最小为30mm。 其它数据见主绝缘距离表3.8阻抗电压计算 当线圈几何尺寸确定后，应首先计算阻抗电压大符合要求后，才能进行线圈数据计算。阻抗电压电阻压降和都是是以额定电压的百分数表示的，其计算公式如下3.4阻抗电压计算结构示意图 式（3.11）式中:f额定频率，50Hz； 低

34、压线圈安匝数漏磁宽度，按下式计算= =115（0.05系匝绝缘） 每匝电压，29.33伏 高低压线圈平均有效电抗高度 为漏磁场厚度 Hx高低压线圈平均有效电抗高度为80cm洛氏系数，与有关，查出。K系数，考虑横向漏磁及制造裕度，取1.03将上各数据代入电抗压降公式得阻抗电压的充许误差值，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以下本设计的误差为3.9线圈数据计算3.9.1高压线圈数据计算 电流密度为 平均匝才为 导线总长为额定电压时，导线总长为式中：W1最高分接电压时的匝数；W2额定电压时的匝数； 75时额定电压时的电阻式中铜电阻系数，0.021。 75

35、时高压线圈负载损耗 高压线圈铜线重量式中g铜的毛重。 .带绝缘的导线重3.9.2低压线圈数据计算 电流密度 平均匝长 导线总长 75时低压线圈电阻欧姆 75时低压线圈负载损耗 75时低压线圈导线重量带绝缘导线重（导线绝缘占导线重的4.6）3.10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。铁心柱中心距图3.5铁心重量计算示意图 铁心窗高 式中Hx高低压线圈高度，mm；线圈对铁轭或对压板最小绝缘距离，按设计手册规定35KV电压级最小取70mm；t线圈压板的厚度取40mm，实际应根据线圈轴向机械力的大小和线圈套装时的压紧力来计算压板厚度，但一般按经验取，本设计取40

36、mm；压板对铁轭的空隙，考虑线圈制造公差，最小取25mm。 铁心柱部分重量式中： 3三个心柱；g硅钢片的比重；Hw铁窗高度，mmAc铁心截面，; 铁轭部分重量 铁心转角重量的计算 角重包括铁心硅钢片重量中除和外的其余所有部分如图5中1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等部分之和。当铁心柱与铁轭的各级尺寸完全一致时，从图中可以看出5，6，7，8等部分正好补缺1，2，3，4等的上端的不足，使之与铁心各级尺寸符合，故得的18等部分的重量为：即式中：最大一级的片宽，mm 设铁心级数为n，各级片宽用表示，各级的迭厚用表示，则 式（3.12） 式中：g硅钢片比重，g=7.65； K迭片系为数，K=0.

37、94。 据式3.12得： 角重： 铁心重硅钢总重量：3.11空载损耗Po的计算 空载损耗Po的计算按磁通密度B=16300高斯，查得每公斤硅钢片的损耗为W/kg。式中：K系数，冷轧硅钢片采用全斜迭片，并经过退火处理，K取1.15。 空载损耗的误差为 ， 符合规定标准。3.12空载电流的计算 空载电流是以额定电流的百分数表示的，它由两部分组成。 式（3.13） 式中 有功分量占额定电流的百分数空载电流无功分量占额定电流的百分数 = 0.781%附加系数，冷轧钢片取1.1；单位铁重磁功率，VA/kg；接缝单位面积激磁功率，C接缝数。（与铁心叠积结构有关，C=6）据式3.14得：标准规定为0.7，大

38、于标准值13.4，而空载电流允许偏差为20，所以是合格的。3.13涡流百分数的计算 涡流损耗的计算，首先要算出涡流损耗占短路损耗的百分数： 高压线圈涡流损耗百分数的计算式中：K系数，由材料和温度而定，铜导线75时，取1.4； m垂直于漏磁场方向的导线根数； n平行于漏磁场方向的导线要数和； a垂直于漏磁场方向裸导线宽度，mm； Ax-单根导线截面积，； Hx线圈有效电抗高度，mm。 低压线圈涡流损耗百分数Kw的计算3.14线圈对油温升的计算 线圈对油的温升计算，首先要算出线圈表面热负荷，即线圈单位表面积所负担的损耗。一般连续式线圈的热负荷计算，是以一个负荷最大的线饼计算的，按下式计算 式（3.

39、14）式中：I线饼中流过的电流，A； K1系数，与导线的导电率有关，铜导线时取36.8； 线饼中的电流密度，； W线饼中匝数，即每段匝数，如有分数匝时应是为整数匝； K2线匝绝缘校正系数，当n1=1.75时，K21，当K11.75时 a导线厚度，mm； a1导线带绝缘厚度，mm； K4 导线中总的附加损耗百分数； K5线饼的有效散热面与线饼表面积之比L线饼断面的周长，（mm），当每个饼为n根导线时，则 式（3.6）高压线圈的热负荷采用40宽的垫块12个 高压线圈对油温升 式中: 为线圈绝缘校正温升 为段间油道宽度校正温升 低压线圈的热负荷采用30宽的垫块12个 低压线圈对温升 线圈对空气的温升 本设计的变压器为油浸自冷方式，并且损耗较低，线圈产生热量通过变压器油介质传递出来，因此线圈对空气的温升是线圈对油的温升和油对空气平均温升两者之和.为了使线圈的热量有效地散开，要求线圈对油温升控制在30以下,最好为25左右.3.15油箱尺寸的估计