鐵芯電抗器設(shè)計

電氣1212 鐵芯電抗器設(shè)計 曹鵬舉U201212040電氣與電子工程學(xué)院《電磁裝置設(shè)計原理》課程設(shè)計設(shè)計題目鐵芯電抗器設(shè)計指導(dǎo)老師孫劍波班級電氣1212姓名曹鵬舉學(xué)號U201212040完成日期2015年6月19日目錄TOC\o"1-1"\h\z\u480KVA/10kV鐵芯電抗器參數(shù)列表 31.電抗器的額定值與技術(shù)要求 42.鐵芯參數(shù)選擇 43.線圈電壓電流及電抗值 54.線圈匝數(shù) 55.主電抗計算 56.線圈設(shè)計 67.絕緣設(shè)計 88.絕緣半徑計算 89.線圈漏電抗 910總電抗 911.線圈導(dǎo)線每相總長 1012.線圈損耗 1013.線圈導(dǎo)線重量 1014.鐵芯窗高 1115.鐵芯損耗 1116.總損耗 1117.線圈溫升計算 1218.成本核算 12附1：480KVA/10kV鐵芯電抗器設(shè)計表格 13附2：鐵芯電抗器尺寸圖 17

480KVA/10kV鐵芯電抗器參數(shù)列表心柱直徑D(mm)中心距Mo(mm)窗高Ho(mm)磁密B(T)繞組電流密度J(A/mm2)鐵心損耗PFe(W)負載損耗Wk(W)繞組匝數(shù)W繞組層數(shù)NH繞組每層匝數(shù)WH210499.7501.80.85971681110.58491.874335.5254124.5繞組高度HH(mm)繞組外直徑DH(mm)導(dǎo)線厚度a(mm)導(dǎo)線高度b(mm)氣隙個數(shù)n氣隙長度δ(mm)主電抗Xm(Ω)總電抗Xk(Ω)繞組溫升TX(K)成本MM(元)0.37180.4697410.6105.40.71780.905094.8759362.06

1.電抗器的額定值與技術(shù)要求（1）額定容量 Sc=480KVA（2）所接電網(wǎng)電壓 10kV（3）頻率 50Hz（4）相數(shù) 3（5）相電壓 381V（6）相電流 419A（7）絕緣材料耐熱等級H級（145℃）（8）總損耗 ≤7000W（附加損耗系數(shù)1.2）（9）鐵芯材料 DQ133-30（10）導(dǎo)線材料 銅導(dǎo)線ρ145℃=0.02616Ω*mm2/m（11）繞組溫升 ≤95K（附加損耗系數(shù)1.35）（12）鐵芯餅高度 HB=50mm；疊壓系數(shù)Kdp=0.952.鐵芯參數(shù)選擇（1）鐵芯直徑由直徑估算公式其中經(jīng)驗系數(shù)為經(jīng)驗系數(shù)，對于冷軋鋼片、銅導(dǎo)線取值為0.054~0.058。取值為0.058進行計算得：選擇=0.21m查表5-1引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P154得:引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P154芯柱有效截面面積 =0.02918m2鐵軛有效截面面積 =0.03213m2角重 =84.8kg鐵芯最大片寬 =0.2m鐵芯總疊厚 =0.178m鐵軛片高 =0.19m3.線圈電壓電流及電抗值（1）設(shè)計線圈時電壓U=381V（2）設(shè)計線圈時電流I=491A（3）電抗值4.線圈匝數(shù)由匝數(shù)計算公式其中預(yù)取磁密=0.93T，為主電抗比例系數(shù)，初值范圍為0.85~0.93，此處取值為0.85。代入上式得：故實際線圈匝數(shù)為:5.主電抗計算（1）初選單個氣隙長度 （2）氣隙等效導(dǎo)磁面積計算鐵芯餅高度 HB=0.05m氣隙磁通衍射寬度氣隙磁通衍射面積氣隙等效導(dǎo)磁面積（3）主電抗由計算公式取n=10，得：（4）鐵芯中磁密6.線圈設(shè)計（1）線圈高度估計值由公式其中為線圈至上下鐵軛絕緣距離，根據(jù)10kV對地線電壓查表4-16引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P72取=m，代入公式計算得：引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P72（2）初選導(dǎo)線查線包扁銅線規(guī)格表4-13引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P59裸導(dǎo)線 a=0.004m； b=0.0106m； SL=0.00004154m2對銅導(dǎo)線絕緣厚度=0.0005m帶絕緣導(dǎo)線 a1=0.0045m；b1=0.0111m（3）并繞根數(shù)初選電密 =1800000A/m2并繞根數(shù)（均采用軸向并繞）（4）電流密度（5）線圈高度取每層匝數(shù) WH=4.5則線圈高度，取裕度系數(shù)為1.015，計算得：線圈電抗高度（6）線圈輻向厚度線圈共12層，將其進行分段，一般內(nèi)側(cè)與外側(cè)層數(shù)之比為1:3或2:5，內(nèi)外散熱面積相差較小時，可取對稱。故對稱分段，分為4段，每段層數(shù)為=3層、=3層、=3層、=3層。取裕度系數(shù)為1.05，由于均采用軸向并繞，輻向并繞根數(shù)為1。查表4-17圓筒式線圈層間絕緣引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P73可知，兩層間需墊引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P737.絕緣設(shè)計根據(jù)10kV對地線電壓查表4-16引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P72，取線圈至上鐵軛距離為=0.065m，線圈至下鐵軛距離=0.065m，相間距離=30mm，鐵芯外徑到線圈1內(nèi)徑絕緣距離取=35mm，含線圈1內(nèi)置2mm絕緣層。引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P728.絕緣半徑計算（1）鐵芯半徑 （2）線圈1內(nèi)半徑 （3）線圈1外半徑 由于圓筒式繞組輻向氣道寬度一般選取在8~19mm，故本繞組輻向氣道取為=8mm。線圈1外置2mm絕緣層；線圈2內(nèi)置2mm絕緣層。（4）線圈2內(nèi)半徑 （5）線圈2外半徑 氣道取為=8mm。線圈2外置2mm絕緣層；線圈3內(nèi)置2mm絕緣層。（6）線圈3內(nèi)半徑 （7）線圈3外半徑 氣道取為=8mm。線圈2外置2mm絕緣層；線圈3內(nèi)置2mm絕緣層。（8）線圈4內(nèi)半徑 （9）線圈4外半徑 （10）線圈直徑 （11）鐵芯柱中心距 9.線圈漏電抗（1）線圈平均半徑（2）線圈輻向厚度（3）線圈漏磁等效面積（4）洛氏系數(shù)（5）線圈漏電抗10總電抗總電抗誤差誤差滿足要求，可進行以下項目計算。11.線圈導(dǎo)線每相總長（1）線圈平均匝長 （2）每相總長 其中為引線長1.8m12.線圈損耗（1）每相電阻 （2）線圈電阻損耗 （3）線圈損耗 其中損耗附加系數(shù)為1.213.線圈導(dǎo)線重量（1）裸導(dǎo)線重量其中為銅的密度，為8900kg/m3。（2）絕緣導(dǎo)線重量對銅導(dǎo)線絕緣重量所占比例：絕緣導(dǎo)線重量14.鐵芯窗高15.鐵芯損耗（1）鐵芯柱重量（2）鐵軛重量（3）鐵芯重（4）鐵芯損耗其中=1.8，芯柱單位鐵損和鐵軛單位鐵損值由和從表4-9鐵磁材料損耗曲線引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P52查出，查該表得出其擬合曲線為，代入上式可得引自《電磁裝置設(shè)計原理講義》P52=0.2762W/kg，=0.3349W/kg=491.8712W16.總損耗≤7000W損耗符合要求17.線圈溫升計算芯柱等效直徑氣道平均寬度繞組軸向氣道有效散熱系數(shù)內(nèi)繞組表面積計算外繞組表面積計算繞組有效散熱面積繞組溫升≤95K繞組溫升滿足要求18.成本核算硅鋼片35元/kg，銅導(dǎo)線65元/kg硅鋼片價格=元銅導(dǎo)線價格=元總造價=30657.94+28704.11=59362.06元

附1：480KVA/10kV鐵芯電抗器設(shè)計表格

附2：鐵芯電抗器尺寸圖圖1芯柱尺寸圖