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3.1 单相变压器线电压和相电压间的关系: 单相变压器线圈的匝数可能分布在一个铁心柱上,也可能分布在多个铁心柱上,由于它们的电势相位设有变化,因此,单相变压器的相电压总是等于线电压。 即:Vp=Vl (3-1)3.2 Y (Yo)接线的三相变压器或三相变压器组,线电压和相电压的关系如下:Vp=Vl / (3-2)3.3 △接线的三相变压器或三相变压器组,线电压和相电压间的关系如下:Vp=Vl (3-3)3.4 Z (Zo)接线的变压器Z 接线线圈的匝数通常平均分布在两个铁心柱上[见图三(a)],称为等臂连接,不等臂连接只用在某些特种变压器上。 相电压[图(三)中的Vay,Vbz,Vcx]与线电压的关系是:Vp= Vay= Vl / (3-4) 单臂相电压(即一个铁心柱上的相电压)[图(三)中的Vax’,或Va’x等]与相电压及线电压间的关系如下:Vax'= Va'x= = (3-5) 电流计算 需要计算绕组的线电流和相电流,电流取整数值或一位小数。线电流用来选取套管的规格;相电流用来选择导线和开关规格,计算损耗、阻抗、线圈温升和电动力。4.1 单相变压器的电流计算Il=Ip= (1000×P)/ Vp (3-6) 式中:Il--- 线电流(A)Ip ---相电流(A)P ---变压器容量(kVA)Vp --- 相电压(V) 单相变压器结构型式比较多,线圈的匝数可能放在一个铁心柱上,也可能放在两个、四个铁心柱上,它们之间可能是串联,也可能是并联;可能是端部出线,也可能是中部出线。计算线圈中的电流,一定要把线圈间的连接关系搞清楚,才不会出错。为表达方便,约定用字符a,b,c(A,B,C)代表线圈的起头,字符x,y,z(X,Y,Z)代表线圈中性点(末头)。由一个有起头标识符和一个有中性点标识符的一对线圈(图四(a))或同时有起头标识符和中性点标识符的一个线圈(图四(c))叫作一个“并联支路”。(图四(b))有两个并联支路。(a)(一个支路) (b)(两个支路) (c)(一个支路) 图(四) 线圈中的电流I计算如下: I=Ip/Z= (1000×P)/Vp/Z (3-7) 式中Z --- 线圈并联支路数。4.2 组成三相变压器组的单相变压器 组成三相变压器组的单相变压器,电流的大小,取决于单相变压器线圈的连接方式和变压器外部的连接方式。技术规范中的三相变压器组容量指的是三台单相变压器容量之和;线电压指的是三台单相变压器接成三相变压器后,不同相起头间的电压值。4.2.1 Y (Yo)接线的三相变压器组:Ip= ()/Vp (3-8)Il=Ip 式中 Vp按式(3-2)计算4.2.2 △接线的三相变压器组Ip= ()/VlIl= Ip4.3 三相变压器4.3.1 Y (Yo)接线时Ip = ()/Vpl (3-9)Il = Ip 4.3.2 △接线时Ip = ()/ VpIl = Ip4.4 Z 接线时的三相变压器Ip = ()/VpIl = Ip 铁心直径的确定和线圈匝数的计算5.1 铁心直径的计算 铁心直径是变压器计算中要确定的第一个参数,铁心直径是否选的合适直接影响到产品的技术指标和经济指标。 铁心直径可按下面经验公式计算:D=K (5-1) 式中:D --- 铁心直径,cm;K --- 经验系数,见表4;Pz --- 每柱容量,kVA表4
* P’是变压器的折算容量。双绕组变压器的高、低压侧均为额定容量,计算每柱容量时不需要折算,但是三绕组变压器的中、低压线圈的容量有时不是额定容量,这时就要按下面公式计算折算容量P’: P ’ (5-2) 式中:P’--- 折算后的变压器容量,kVA;PG ,PZ,PD --- 分别为高、中、低压线圈的容量,kVA。 经验系数K随着电源频率、主绝缘结构,PK/PD比值,材料价格而变化。计算时要对不同铁心直径进行多方案对比计算,选出最佳的计算方案。5.2 铁心截面 芯柱截面一般是内接于直径园的多级阶梯形对称截面。铁轭截面形状有与芯柱相同的对称型铁轭[图五(a)]、T型铁轭[图五(b)],T型铁轭一般用于大型变压器是为了降低变压器高度。由于与心柱不同形,为减小PO和IO,铁轭截面积比心柱面积大5%以上。为了减小铁心角重,现在普遍采用D型铁轭[图五(c)],D型轭的各级片宽与芯柱相同,只是把主级外的芯片向铁窗内移动,减小了每级间窗内高度。D型轭保持了对称轭磁通分布均匀的优点,又节约了硅钢片,因此值得推广应用。 铁心的有效截面积等于其几何面积(俗称毛截面)乘以叠片系数fC,fC大小与硅钢片的平整度、厚度、氧化膜厚度,剪切后的毛刺大小有关。对0.3mm厚硅钢片fC=0.97~0.98;0.30mm硅钢片,fC=0.96~0.97。 铁心直径和截面积有标准系列。这里推荐沈阳变压器厂的标准铁心系列、铁心截面,是计算机优化计算数据,不仅有效截面积大,而且各级对角线严格地控制在铁心园内,这是其它铁心系列所不具备的。
5.3 线圈匝数计算 铁心直径选定之后,进行线圈匝数计算。5.3.1 匝电势El的计算 用低压侧电压计算匝电势,以便减少匝数的误差。 计算步骤如下:¬ 是用下式算出Et的初值: Et ’= (5-3) 式中:Et’---每匝电势初算值,取小数点后3位,(V/匝)f --- 电源频率,Hz;Bm --- 磁密许用最大值,T(特斯拉);At --- 铁心柱有效截面积,cm2。 发电厂用的厂用变压器,考虑到过激磁的影响,冷轧硅钢片的工作磁密要适当降低,一般选1.72T左右;非厂用变压器磁密选在饱和点附近,在1.75T左右。 计算低压匝数WD(取整数): WD=VP/Et ’ (5-4) 式中:WD ---低压匝数,取整数值VP --- 低压相电压,V;Et ’--- 每匝电势初算值,V/匝。® 再次计算每匝电势Et,精确到小数后3位数。 Et= VP/ WD (5-5)¯ 计算磁通密度(取小数点后 3位):Bm = (5-6) 检查Bm是否超出许用磁密。如果Bm未超出许用值,匝电势Et不变,低压匝数就是WD;如果Bm超出许用值,则低压匝数WD增加一匝,再按式(5-5)重新计算出Et值。° 计算其它线圈的匝数和各分接电压的匝数: WX=VXP/Et 式中:WX --- 线圈的匝数;VXP ---线圈的相电压(V)。5.3. 2电压比校核计算: 电压比校核按下式计算: ≤中的较小者 式中: Vi--- 相电压(包括各分接电压)标准值;Vi ’--- 相电压计算值,等于匝电势El与匝数之乘积;x Vi-Vi’x 表绝对值。UK是被计算的那一对线圈的阻抗%。GB1094.1-1996规定偏差为0.5%与中的较小者,考虑到试验和制造中误差,把电压比计算值定为0.25%与中的较小者。
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