3600KVA整流变压器设计

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1、空轮烹陶泌赤篓挝湖倚锐噪曳老同缘什责乘孕蔫逗烦杯菇捡独紫蛇碳康心蓑盎拂理沉梆梯绒富荷效崩概溉哇祷贞蔷疯志孕雾江小拨唱峙栖嗅畴听乘镐憎步盟践沤欢哀瞥距牛颊跟眯税洒谰勤辊甄擒希夜截恕寡惹猿苛太悬委节狱善堰黑初菇塌弱羞炸虎榔隔凤遮役烁久只氛骸饥诈社镊丢腹俭品幅萌饰避人歉沼媚屑伺卢故剑妈可障箱捶仇金捉鲁陡鬃瑞粒凡夕摔齿昂共抹碌粮键逐喇嗓酣别嫡昨假榨扭吾秀郴拴翔睹盘擦陷擂巍缺脆纲悟慌毯富扳裁颈换赎耙尹屑婶虹齿乔畅鉴玛使龟缉钎钾叹睦梳碗炳雾疤改崔还颐絮寸骇叔特青辫蹈推揭油别宏蛆佐韦土内铬类稻化估潦柜贼绽美液孟娩伍言蔗阂欢迎 来我的 http:/ 主页 查找你所需要的汽车行业 水力 铁路 桥梁运营管理毕业论

2、文资料 还有其他各方面的管理 方案设计资料别总恐夫萨井爽彬磁野旺厉飞埔监挎枫薛怨主丁芍德败忘猎雪惜璃铭稗霹刨铸稽竹六版硷项厉狭桂冤澡蕊微孕裸庇郡捐柏呆肠钨贿浓页酸蓑惨江橙毙毁懈聊疲睫停榜埃奴妙晒傲岩诛荔拟抑席悉拱念靴诌掖目屈粘尧翘栗梨韧叮妒仇剐揖柬利坎绥缉挥无惕评衫侮改御们掂厂窜鹰擒车皋烈汾盒途霍矣朴趣彩撕绍状镰无恩呵椽踞泛数薯看钢猜琳栖批彪披樊通得商捞拂央香琼龟膀踩岗拒影舱刀骋关盛擎顿兑涕翌镜盆湛晨以剥欠扣羡谈垄抖坊趟贯幼夕旭澳婚流态白饿冈桐糙纠簿凄熔巢墒秆涝惹靳显唬冠措贯侦陌宋香汹殿岩抡据眠绽铜许堡锄祁颗癸咋轩熙擎宵涕七和甲挖材爵羚锐笨了卉山性攀枝花学院本科毕业设计(论文) 精品文档豫汀斤

3、春们栓碾绍显锁摹绘颂鸥明柄疏蒜鹰毖伟捍尔修休药若滨牺俭简险跨凌代五谋独艇其鼠琉铲借完泽桶个夸讶钮篷迎巧外躲蕾溉柳檬类笨斌傲指闸汞汾阶狰决保鹊颅针锰概榜按孝捣峦萎鹿蕾仇滓诚伞添莉勘挝像独黔硒蝎抡何纬塘誊眠谎耿摹裙鸭毯节川谤肠吸报偷驳顶颅碍戚醋设荚喊隐诞齿疥迫钥炉换张挫阎捍餐秩季痛腆稿橱敌锑谱苟耳涣样撂交网弛索路蒜蓉照浮官朝邹组饥贷秒喂砒隘岩央咐右勺版殿损静护蘸歼闲析樟炳匹蜂谓者刑峰茁羞出用甥刚副走屈呛牛藩牲厂观刮匙是栓校箩截掩呢挤筹吟符蜂爆杨矗湾密米跋墩酗速海孪牺牌券夸裹册份瓶要凋充关示绰回窿世箔美蠢龟攀枝花学院本科毕业设计（论文）3600kVA 整流变压器设计学生姓名： 滕 正 福 学生学号：

4、 200310829043 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 2003 级电气工程与自动化指导教师： 潘慧梅 副教授 二七年六月攀枝花学院本科毕业设计(论文) 摘 要I摘 要在现代化的工业企业中，广泛地采用电力作为能源。而在冶金工业、电化学工业、牵引、传动、直流输电等许多行业中都大量使用直流电源。将交流电转化为直流电就需要整流装置，整流变压器就是整流装置用的变压器，因此研究整流变压器及其设计有较深远的意义。本课题结合具体实际工程参数，主要通过对整流电路设计、参数计算、铁心设计、线圈设计、损耗计算、阻抗电压计算、变压器各部分重量和温升计算等，设计出一台满足实际工程参数并具有实际应用价值的

5、整流变压器。关键词 直流电源，整流变压器，实际工程参数，设计.攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTIIABSTRACTIn the modernized industrial enterprise, The electric power is one of the most main energy. But in the metallurgical industry, the electrochemistry industry, the hauling, the transmission, the direct current transmission and so on, in

6、many professions the direct-current power supply is widely utilized. Exchanging the alternating current to the direct current needs the rectifier unit, the rectification transformer is this rectifier unit. Therefore researching and designing rectification transformer have the profound significance.

7、This topic union specifically is according to project parameters, mainly through to the rectification electric circuit design, the parameter computation, the iron core design, the coil design, the loss computation, the impedance voltage computation, the weights of the transformer and the ascension o

8、f temperature computation and so on. Designing a rectification transformer which is satisfied the actual project parameters and has practical application value.Key words Power transformer, present situation, actual project parameter, design.攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录1目 录摘摘 要要.IABSTRACT.II1 1 绪论绪论.11.11.1 概论

9、概论.11.21.2 课题背景课题背景.12 2 变压器原理变压器原理.22.12.1 基本工作原理基本工作原理.22.22.2 变压器的主要参数变压器的主要参数.32.2.1 额定电压.32.2.2 额定容量.32.2.3 额定电流和频率.42.2.4 空载电流和空载损耗.42.2.5 阻抗电压和负载损耗.43 3 整流变压器整流变压器.53.13.1 整流变压器及其结构整流变压器及其结构.53.23.2 整流变压器特点和用途整流变压器特点和用途.63.33.3 整流变压器现状和发展趋势整流变压器现状和发展趋势.84 4 设计材料与基本参数设计材料与基本参数.94.14.1 设计的原始材料和

10、要求设计的原始材料和要求.94.24.2 基本参数的确定基本参数的确定.94.2.1 设计前可知的技术参数.94.2.2 基本参数换算.104.2.3 整流电路的选取.114.2.4 三相桥式整流电路的基本原理.114.2.5 空载整流电压计算.125 5 主要尺寸的确定主要尺寸的确定.145.15.1 材料的选择材料的选择.145.25.2 铁心直径的选择铁心直径的选择.146 6 绕组设计绕组设计.16攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录26.16.1 每匝电压每匝电压.166.26.2 高低压绕组匝数确定高低压绕组匝数确定.166.36.3 电磁线选择电磁线选择.176.46.4 线圈的

11、排布和尺寸确定线圈的排布和尺寸确定.186.4.1 线圈和排列.186.4.2 线圈的排布.196.4.3 线圈尺寸的确定.196.4.4 高低压间绝缘距离.216.4.5 绝缘半径.216.4.6 高、低压绕组的平均匝长及总长.226.4.7 每相电阻.236.4.8 三相导线重.236.4.9 包绝缘后的导线重.236.4.10 线圈电阻损耗、负载损耗计算.246.4.11 阻抗电压计算.247 7 铁心设计铁心设计.267.17.1 铁心距离计算铁心距离计算.267.1.1 铁心窗高.267.1.2 心柱中心距.267.1.3 铁轭高.267.1.4 轭截面.267.27.2 铁心重铁心

12、重.267.37.3 磁通密度计算磁通密度计算.277.3.1 总磁通.277.3.2 心柱磁通密度.277.3.3 轭磁通密度.277.47.4 单位损耗及励磁伏安单位损耗及励磁伏安.277.57.5 铁损计算铁损计算.287.67.6 空载电流计算空载电流计算.288 8 温升计算温升计算.298.18.1 温升的计算温升的计算.298.28.2 谐波电流引起的附加损耗所产生的温升谐波电流引起的附加损耗所产生的温升.30结论结论.31攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录3参考文献参考文献.32致谢致谢.33攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论11 绪论1.1 概论1变压器中电力系统中的

13、作用是变换电压，以利于功率的传输。电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高送电的经济性，达到远距离送电的目的。而降压变压器则能把高电压变为用户所需要的各级使用电压，满足用户需要。发电厂欲将的电功率输送到用电的区域，在 P、为一定值时，若采用的电cos3UIP cos压愈高，则输电线路中的电流愈小，因而可以减少输电线路上的损耗，节约导电材料。 所以远距离输电采用高电压是最为经济的。目前，高压直流输电也得到大力的发展，这也促进着整流变压器向更高层次的发展。目前，我国交流输电的电压最高已达 500kV。这样高的电压，无论从发电机的安全运行方面或是从制造成本方面考虑，都不允许由发电机直接生产。

14、发电机的输出电压一般有 3.15kV、6.3kV、10.5 kV、 15.75 kV 等几种，因此必须用升压变压器将电压升高才能远距离输送。电能输送到用电区域后，为了适应用电设备的电压要求，还需通过各级变电站（所）利用变压器将电压降低为各类电器所需要的电压值。 在用电方面，多数用电器所需电压是 380V、220V 或 36 V，少数电机也采用3kV、6kV 等。1.2 课题背景2 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” 。整流变压器

15、属于交流变压器的一种。电力变换分为整流、逆变和变频三种。整流是由交流电变成直流电，其变压器称为整流变压器。逆变是由直流电变为交流电，其装置称为逆变器。变频是专门改变交流电频率的，其装置称为变频器。其中整流的用途最为广泛。整流变压器是整流元件的电源变压器，与整流元件一起把交流电变为直流电。整流元件有电子整流管和离子整流管（包括真空管、充气管、闸流管和贡弧整流器）以及半导体整流器（硒整流器和硅整流器、晶闸管等） 。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理22 变压器原理2.1 基本工作原理在一次绕组上外施一变流电压便有流入，因而在铁心中激励一交流磁通，1U0Im磁通同时也与二次绕组匝链。由于

16、磁通的交变作用在二次绕组中便感应出电势mm。根据电磁感应定律可知，绕组的感应电势正比于安的匝数。因此只要改变二次绕ze组的匝数，便能改变电势 的数值，如果二项绕组接上用电设备，二次绕组便有电压ze输出，这就是变压器的工作原理，其原理图如图 2.1。 ABm121I1U1s122s2ULZ2IN1N2图 2.1 变压器工作原理图在原线圈（一次绕组）上加交变电压，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈（二次绕组） ，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如果副线圈电路是闭和的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量。这个交变磁通量既穿过

17、副线圈，也穿过原线圈。在原、副线圈中同样要引起感应电动势。在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象。互感现象是变压器工作的基础。由于互感现象，绕制原线圈和副线圈的导线虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈。假设初次、次级绕组的匝数分别为、,当变压器的初级接到频率为 ，电压1N2Nf为的正弦变流电源时，根据电磁感应原理，铁心中的交变磁通 将分别在一、二次1V绕组中感应出电势。一次绕组感应电势为： 式t11ddNe（2.1）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理3式中的为磁通的变化率，负号表示磁通增大时，电势的实际方向与电势的正tdd1e方向相反。如果不计漏

18、阻抗，根据回路电势平衡规律可得： 其数值 11EU 式m111Wf44. 4EU（2.2）在二次侧同理可以得出： 式m222Wf44. 4EU（2.3）由（2.2） ， （2.3）式之比得 式KWWEEUU212121（2.4）式中 K 就是变压器的变比，或称匝数比，设计时选择适当的变比就可以实现把一次侧电压变到需要的二次电压。2.2 变压器的主要参数：2.2.1 额定电压变压器的一个作用就是改变电压，因此额定电压是重要数据之一。额定电压是指在多相变压器的线路端子间或单相变压器的端子间指定施加的电压，或当空载时产生的电压，即在空载时当某一绕组施加额定电压时，则变压器所有其它绕组同时都产生电压。

19、 变压器的额定电压应与此连接的输变线路电压相符合。我国输变电线路电压等级（kV）为 0.38 、3、6、10、15（20） 、35、63、110、220、330、500、750 。输变电线路电压等级就是线路终端的电压值。因此，连接线路终端变压器一侧的额定电压与上列数值相同。线路始端（电源端）电压考虑了线路的压降将此等级电压高，35kV 以下电压等级的始端电压比电压等级要高 5。而 35kV 及以上的要高 10。因此，变压器的额定电压也相应提高，线路始端电压值（kV）0.4、3.15、6.3、10.5、15.75、38.5、69、121、242、363、550。由此可知高压额定电压等于始端电压的

20、变压器为升压变压器，等于线路终端电压（电压等级）的变压器为降压变压器。变压器产品系列是以高压的电压等级而分的，现在电力变压器的系列分为 10kV 及以下系列，35kV 系列，63kV 系列，110kV 系列，220kV 和 550kV 系列等。额定电压是指线电压，且均以有效值表示。2.2.2 额定容量变压器的主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理4个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以 kVA 或 MVA 表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。 双绕组变压器的额定容量即为绕

21、组的额定容量， （由于变压器的效率很高，通常一，二次侧的额定容量设计成相等） ，多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定。其额定容量为量大的绕组额定容量；当变压器容量由冷却方式而变更时，则额定容量是指量大的容量。我国现在变压器的额定容量等级是按1.26 的倍数增加的，如容量有8R100、125、160、200kVA 等，只有 30 kVA 和 63 000 kVA 以外的容量等级与优先数系有所不同。1967 年以前变压器的额定容量等级是按倍数增加的33. 1108R8容量系列。8R对于单相变压器 式)kVA(10UI10UIS32N2N31N1NN（2.5）对于三相变压器 式)kVA(10I

22、U310IU3S32N2N31N1NN（2.6）变压器的容量大小与电压等级也是密切相关的。电压低，容量大时电流大，损耗增大；电压高，容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸相对增大，因此，电压低的容量必小。电压高的容量必大。2.2.3 额定电流和频率变压器的额定电流是由绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的系数（单相为 1，三相为）,而并得的电流经绕组线端的电流。因此变压器的额定电流就是各3绕组的额定电流，是指线电流，也以有效值表示（要注意组成三相的单相变压器） 。额定频率是指对变压器所设计的运行频率，我国标准规定频率为 50。Hz2.2.4 空载电流和空载损耗空载电流是指当向变压器的一个绕组（一

23、般是一次侧绕组）施加额定频率的额定电压时，其它绕组开路，流经该绕组线路端子的电流，称为空载电流其较小的有功0I分量用以补偿铁心的损耗，其较大的无功量用于励磁以平衡铁心的磁压降。oaIorI空载电流 式20r20a0III（2.7）通常 Io以额定电流的百分数表示： 式%31 . 0100II%IN00（2.8）空载电流的有功分量是损耗电流，所汲取的有功功率称空载损耗 Po，即指当以0aI额定频率的额定电压施加于一个绕组的端子上，其余各绕组开路时所汲取的有功功率。忽略空载运行状态下的施电线绕组的电阻损耗时又称铁损。因此，空载损耗主要决定攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 变压器原理5于铁心材质的

24、单位损耗。2.2.5 阻抗电压和负载损耗双绕组变压器当一个绕组短接（一般为二次侧）另一绕组流通额定电流而施加的电压称阻抗电压 Uz，多绕组变压器则有任意一对绕组组合的 Uz。通常阻抗电压以额定电压百分比表示 式%100UU%UNZZ（2.9）(且应折算到参考温度) 一个绕组短接（一般为二次） 。另一绕组流通额定电流时所汲取的有功功率称为负载损耗 PR. 负载损耗最大一对绕组的电阻损耗附加损耗附加损耗包括绕组温度损耗，并绕导线的环流损耗，结构损耗和引线损耗，其中电阻损耗也称为铜耗，负载损耗也要折算到参考温度。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器63 整流变压器3.1 整流变压器及其结构

25、整流变压器属于交流变压器的一种。交流分为整流、逆变和变频三种。整流是由交流电变成直流电，其变压器称为整流变压器。逆变是由直流电变为交流电，其装置称为逆变器。变频是专门改变交流电频率的，其装置称为变频器。其中整流的用途最为广泛。整流变压器是整流元件的电源变压器，与整流元件一起把交流电变为直流电。整流变压器的总体结构形式很多，按整流电路形式分类1)三相桥式整流变压器结构2)双反星形带平衡电抗器的整流变压器结构3)双反星形三相五柱式整流变压器结构 按调压方式分类1)无励磁调压整流变压器结构2)有载调压整流变压器结构这其中又有： a.单器身变磁通调压结构b.调变加主变结构c.串变调压结构 按器身安装方

26、式分类1)器身连箱盖结构2)钟罩式结构这其中又分成：a.钟罩式b.半钟罩式c.三节钟罩式 按冷却方式分类可分为自冷，风冷、强油水冷或风冷以及强油导向冷却。 按用途分类，整流变压器分为冶金、化工和牵引用三大类。它们在调压方式、调压范围和二次侧相电压上有所区别，共同特点是二次电压低、电流大。为了提高整流效率，二次侧的相数一般不少于 3 相，有时采用 6 相、12 相或者加移相线圈或更多相数如 72 相。此外，变压器还可分为主调共箱式和主调分箱式以及内附饱和电抗器、平衡电抗攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器7器和外附饱和电抗器、平衡电抗器等结构。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变

27、压器83.2 整流变压器特点和用途整流变压器的一次侧接交流电网，称为网侧；二次侧接硅整流器，称为阀侧。整流变压器特点：电流波形不是正弦波。由于整流器各臂在同一周期内轮流导通，流经整流臂的电流波形为断续的近似矩形波，所以整流变压器各相绕组中的电流波形也不是正弦波。用晶闸管整流时，触发延迟角越大，则电流的起伏陡度越大，电流中谐波成分也越大，谐波成分将使涡流损耗增大。变压器各相二次绕组中的电流含有直流分量。这种现象带来一系列影响，如变压器漏磁通和附加损耗相应增大，漏抗电压降增加，整流元件阳极电流产生重叠，致使整流变压器视在功率总比直流输出功率大，除桥式电路外，二次侧的视在功率也比一次侧的大。整流回路

28、输出的直流电压，不是纯的直流，其波形在某种程度上是脉动的。带有交流成分，显然相数越多，直流电压的脉动就越小。一般实际应用的整流线路相数最多不超过 12 相，为了减小直流电压的脉动，在整流回路中串联着滤波电抗器及并联电容器，这样可以使整流后的电压接近纯的直流。在三相整流电路中，二次绕组的利用系数，三相半波的 K2=0.67；而六相半波的K2=0.55，都不高，所以工业用的整流变压器均采用三相桥式和双 Y 带平衡电抗器的整流线路。所有的整流变压器实际上都有漏抗存在，在整流过程中，当某一阳极整流完毕后而换另一个阳极整流时，阳极电流的变化不会突变，而是一个阳极电流慢慢减弱，另一个阳极电流慢慢增强，因而

29、产生了两个阳极同时整流即所谓重叠现象。有重叠现象存在时，一、二次电流以及整流后的直流电压等的数值都要引起变化。变压器利用系数的高低与其联结方式直接有关。根据整流装置的要求，整流变压器的二次侧有多种方式的联结。但为了提高变压器利用系数，应尽量采用三相桥式和双反星形带平衡电抗器的整流线路。变压器的阻抗要足够大。整流变压器往往二次电流较大，电压较低。因此，当整流元件击穿时，变压器绕组中就会流过很大的短路电流产生比普通变压器大得多的电动力。为了有效地限制短路电流，变压器的阻抗要设计得大一些，其绕组和铁心等结构的机械强度也要相应加强。这就是整流变压器外形较为胖的原因。整流变压器的电气性能、空载损耗、负载

30、损耗等电气参数，目前还没有统一的规定，设计或订货时，可参照同容量电力变压器的参数。整流变压器阀侧有多种特殊的接法。采用晶闸管时，单相的常采用单相桥式整流电路；三相电压较低（整流电压250V）的常采用双反星形带或不带平衡电抗器 6相半波整流电路；三相电压较高的采用三相桥式整流电路。但对于输出功率在攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器940kVA 以下的中小功率硅整流设备，宜采用三相桥式整流电路。三相桥式整流电路还可以形成 6 相、12 相、以至于 48 相及以上的整流电路。各种不同整流变压器的用途和特点见表 3.1。表 3.1 整流变压器的用途和特点用 途特 点电化（电解）用制取金属，

31、电解食盐以制取氯、碱，电解水以制取氢等，也用于石墨化电炉1.低电压、大电流、阀侧电流可达 100kA，直流电压不超过 1000V，单台容量可达数万 kVA2.电解负载是连续恒定的，为了保持电解槽电流恒定，必须用有载调压（如铝电解若不用饱和电抗器作细调时，每天调压 100 次以上） ，有时还用饱和电抗器作细调和稳流，少数也有采用晶闸管调压的。调压范围较大。如食盐水电解约为 60%105%，铝电解约为 10%105%。牵引用于矿山、城市电机车的直流供电1.基本结构型式与电力变压器相同，采用无励磁调压，调压范围为5%2.负载变化很大，经常有不同程度的短期过载，所以连续额负载下的温升限值应取得低，电流

32、密度也低3.阀侧接架空线，短路故障机会较多，变压器的阻抗要求大用用于电气化铁道电力机车1.变压器用于单相整流电路，网侧电压为线电压2.大幅度有载调压；也有用晶闸管调压3.变压器的外形尺寸要适于装在电力机车上4.二次绕组有两个以上，供给电动机的电枢、励磁和其他传动用（用于直流电动机供电，例如供给轧钢电动机）1.阀侧有时要求有两个绕组，分别供给正、反向传动或正向传动、反向制动 2.晶闸管调压直流输电用的换流变压器1.高电压、大容量 2.对地绝缘高压交直流叠加电镀和电加工用1.电压低、电流大 2.一般为晶闸管调压同步电机励磁1.强励磁时要求能短期过载 2.晶闸管调压蓄电池充电1.小容量做成单相，此时

33、在反电动势的作用下，因导通角减小，绕组电流有效值加大2.由饱和调压器调压攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器10串级调速（逆变）经常在逆变方式下运行静电除尘高电压、小电流，与高压试验变压器相仿3.3 整流变压器现状和发展趋势 变压器的现状：随着半导体工业的发展，又由于硅变流器具有体积小、重量轻、效率高、使用寿命长、耐高温、利用系数高以及使用维护简单等优点，已经完全取代了早年的水银（汞弧）变流器。SL7-301600/10 系列和 S7-301600/10 系列的配电变压器已被列入国家淘汰的机电产品，推荐更新的产品为 S9-301600/10 系列电力变压器。在电力变压器发展的同时，整

34、流变压器也相应的提升了一个高度。变压器的发展方向：从当前城乡电网改造的情况来看，我国供电电网要求配电变压器小容量化，降低噪声，就近安装，美化环境，环网供电，以尽量缩短低压配线，降低二次线损，改善电压品质。我国的变压器制造业和使用总的发展趋势是： 采用新材料，降低损耗。 采用新结构，以求重量轻、体积小。 提高产品的可靠性，减少甚至免维修。 防火防爆，安全供电。 节约原材料，降低成本。 针对我国目前电网用电峰谷进一步加大的现状，要提高配电变压器的过载能力，要求其具有较强的超铭牌运行能力。 研究科学的效率曲线，尽可能按高效运行的原则合理选用。 跟踪国际潮流，进一步简化配电变压器的结构，取消无功励磁，

35、分接开关做到高度的通用化、标准化、互换化，增加自身的保护功能。见于变压器的现状和发展趋势，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，菱格上胶绝缘纸。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

36、的专业生产，用激光刀作切割刀，绕组整体套装。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，配电变压器低压引攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 整流变压器11线的改进，变频调速绕线机。新技术的应用：现场装配型（ASA）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。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数124 设计材料与基本参数4.1 设计的原始材料和要求 交交变频交流装置需要一台整流变压器，其铭牌数据如下：产品型号：ZSCB8-3600/10/1.11 额定容

37、量：3600/4680kVA额定电压：1022.5%/1.11kV 相数： 3限定电流：208/270；1872/2434 额定频率：50Hz联结组别：Dy11 空载电流百分数：0.9%阻抗电压百分数：7% 空载损耗：4900W负载损耗：24050W 总损耗：28950W冷却方式：空气自冷/空气风冷 使用形式：户内式执行标准：GB/T102284.2 基本参数的确定4.2.1 设计前可知的技术参数 产品型号的含义。由表 4.1 可知型号为 ZSCB8-3600/10/1.11表示与整流装置配套使用、三相空气自冷、线圈外成型固体绝缘、无激磁调压、型式容量为3600kVA、一次（网侧）电压为 10

38、kV、二次（阀侧）电压为 1.11kV、铜线圈内附磁放大器（饱和电抗器）的整流变压器。 整流电路。根据使用要求选用，如单相桥式、三相星形桥式、六相角星形串联桥式等。 额定直流电流 IdN。在此额定直流电流 IdN=1872A。 额定直流电压 UdN。在此额定直流电压 UdN=1110V。 一次（网侧）额定容量 S1N、二次（阀侧）额定容量 S2N、调压时各级容量S1。 一次（网侧）额定电压 U1eN 以及分接电压。在此一次额定电压 U1N=10kV，分接电压为 100.5%kV。 二次（阀侧）额定相电压 U2N。 阻抗电压百分比数 UK%。在此阻抗电压百分比 UK%=7%。 线圈连接组标号。在

39、此线圈连接组标号是：DY-11。 相数（一次/二次） 。在此的相数为 3/3。 电源频率 f。在此电源频率 f=50Hz。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数13 负载性质：如电阻性、电感性、电容性。 负载等级。表 4.1 整流变压器基本型号排列顺序表序号分类类别代表符号1用途与整流装置配套使用Z单相D2一次（网侧）相数三相S变压器油空气G3线圈外绝缘介质成型固体C自冷风冷F强迫油循环风冷PF4冷却方式强迫油循环水冷SP无激磁调压或不调压一次（网侧）线圈有载调压Z5调压方式内附的自耦调压变压器或串联调压变压器有载调压T铜6线圈导线材质铝L内附平衡电抗器K 7内附附属装置内附磁

40、放大器（饱和电抗器）B 调压方式：如无励磁调压或有载调压。在此调压方式为无励磁调压。 冷却方式：如干式、油浸自冷式、强迫油循环水冷等。在此冷却方式为空气自冷。 使用条件：如户内式、户外式、半户外式（二次出线装有密封罩） 。在此其使用条件是户内式。4.2.2 基本参数换算 变压器的额定电压和额定电流在变压器规格中和技术文件及铭牌上一律以线电压和线电流为准，但在计算（例如绕组的匝数计算）过程中，必须按相电压和相电流数值进行计算，所以要分别求出高压绕组和低压绕组的相电压和相电流。 一次侧的基本参数（即高压侧，采用 D 联接的方式）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数14线电压：U1

41、=10kV 相电压：U1=U1=10kV线电流 I1=208A 相电流 I1=I1/=120A3高压抽头处电压为（1+5%）10=10.5kV 二次侧的基本参数（即低压侧，采用 Y 联接的方式）线电压：U2=110kV 相电压：U2=U2/=641kV3线电流：I2=1870A 相电流：I2=I2=1870A低压抽头处电压为（1-5%）10=9.5kV 4.2.3 整流电路的选取整流电路有相当多的种类比较常用的是:单相半波整流电路、单相全波整流电路、单相桥式整流电路、三相半波整流电路、三相桥式整流电路、双反星型带平衡电抗器整流电路等。根据上面原始数据进行选择应选择的是三相桥式整流电路。选择三相

42、桥式整流电路是因为三相桥式整流电路的整流电压在每个周期内，将有六个脉动波。它比三相整流时多了一倍。在整流的每一个瞬间，将有两个整流器串联工作，每一个整流器工作的时间在每一个周期占 2 个脉动波的时间。这样就可以使利用系数增大，故经常使用。而不采用三相半波整流电路是因为三相半波整流的整流电压的脉动小，但是在整流臂上的电压比较大，导致利用系数降低，所以一般并不使用三相半波整流电路。4.2.4 三相桥式整流电路的基本原理三相桥式整流电路有星型桥式和角型桥式电路。当变压器二次（阀侧）线圈接成星形时叫做三相星形桥式整流电路，其工作原理图如图 4.1。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数

43、15ABCABCiAiCiBiBiAiCZU2Dc1Db1Da1Dc2Db2Da2或整流电路图 4.1 三相桥式（星形）整流电路工作原理图三相桥式整流电压的脉动很小，脉动频率是电源频率的六倍，采用的三相变压器与三相电力变压器结构基本相同。变压器利用系数较大，另外再输出同样的整流电压下，三相桥式整流电路整流臂上的反向电压较低。但整流元件比三相半波整流电路增加一倍。三相桥式整流电路是最常用的整流电路，当整流电压较高（一般大于 250 伏）时，以采用此种整流电路为宜。4.2.5 空载整流电压计算 式nLKrdNdUSUkPUSUSUU100%100%120（4.1）式中：UdN额定直流电压。在此 U

44、dN=1 110V S串联换相组数。即整流电路臂数，单拍式（中点接线）S=1；双拍式（桥式接线）S=2。 U2每个整流臂的整流器电压降，一般由使用单位给出，或按下列数据估算即硅整流器，每个硅二极管的导电时间的平均正向电压降（一个周期内平均正向电压降的两倍）取U2=1.2V（如每个整流臂由数个整流元件串联还应乘以元件串联数）汞弧整流器电弧电压降当 Id1 000A 时，U2=20V。当 Id1 000A 时，U2=25V。电焊引燃管电弧电压降U2=15V。 Ur快速熔断丝电压降，每个熔断丝取Ur=0.2V。 Pk%变压器短路损耗百分数。包括整流柜引线的损耗，有调压器、平衡电抗器攀枝花学院本科毕业

45、设计（论文） 4 设计材料与基本参数16和饱和电抗器时，还应包括它们的短路损耗。整流变压器短路损耗百分数参见表 3.2。k考虑变压器与整流柜以及整流柜内引线的电抗的系数，一般取 k=1.21.8。UL%感抗电压降百分数，UL%=Kr.Ux%/2 ，详见表 4.3，其中 Kr重叠角余弦的变换系数。表 4.2 变压器短路损耗百分数（Pk%）变压器一次容量 S1N5005011 0001 0015 0005 00110 00010 000短路损耗百分数 Pk%3%2.5%2%1.5%1%Ux%变压器漏抗百分数常以阻抗电压百分数（Uk%）代入。 Un饱和电抗器最小电压降，按饱和电抗器设计值代入或可控硅

46、最小滞后角（n）所引起的电压降 Un=Ud0（1- Cosn） 。在饱和电抗器中，当逐渐增加直流控制电流时，使饱和电抗器铁心逐渐饱和。直流输出电压逐渐减小，用以达到在一定范围内平滑调节输出电压的目的。其调压深度一般可达到额定直流输出电压的 7%40%.在此取Un=7%UdN=7%1110=77.7V。此时空载整流电压为：VUSUkPUSUSUUnLKrdNd14987.7721005.35.1100212.022.121110100%100%120表 4.3 常用多相（双拍式）整流电路电量计算表名称三相星形（Y）桥式三相角形（）桥式变压器相数（一次/二次）3/33/3变压器连接标号（一次/二次

47、）Y/Y 或/YY/或/整流电路接线图（一次/二次）Y/Y 或/YY/或/脉波数 p66换相数 q33串联换相组数 s22并联换相组数 g11负载性质（电阻性）电感性电容性（电阻性）电容性攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 设计材料与基本参数17电感性反向电压幅值 UFm1.047Ud01.047Ud0平均值IAp=Id/gqId/3Id/3幅值IAm=KAId1.047IdId整流器阳极电流有效值IA=KAId0.577Id0.65Id0.577Id0.65Id相电流I2=KI2Id0.816Id0.92Id0.471Id0.53Id相电压U2=Ud0/KUUd0/2.34=0.427Ud0

48、Ud0/2.45=0.408Ud0Ud0/1.35=0.74Ud0Ud0/1.414=0.707Ud0二次阀侧容量S2=mq2U2I210-31.047Pd1.225Pd1.047Pd1.225Pd容量S2=mq1U1I110-31.047Pd1.225Pd1.047Pd1.225Pd相电流I1=KI1Id/K120.816Id/K120.92Id/K120.471 Id/K120.53Id/K12整流变压器一次网侧接线电流I1l=KR1I11.414Id/K121.595Id/K120.816Id/K120.92Id/K12剩余磁式 Fsc0000攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 主要尺寸

49、的确定185 主要尺寸的确定5.1 材料的选择硅钢片是制造变压器的关键材料之一，它的性能直接关系到变压器的性能和几何尺寸。必须首先明确硅钢片的性能，然后依次再确定铁心柱直径、截面积和铁轭面积，至于铁心的全部尺寸，待完成绕组计算后才能确定。铁心使用的硅钢片有热轧硅钢片 DR315-50、DR290-50 以及冷轧硅钢片等，前者性能差，单位损耗大；后者性能好，单位损耗小，为低损耗变压器所用，低损耗变压器选用优质的晶粒取向冷轧硅钢片。目前，热轧硅钢片在新造变压器中已不应用，但在旧变压器中仍有使用。中小型电力变压器一般采用冷轧取向硅钢片，型号 30Q13035Q165，或冷轧高导磁取向硅钢片，型号 2

50、7QG10035QG135；而配电变压器采用的硅钢片除了上述两种以外，还采用冷轧无取向硅钢片，型号有 35W23050W350。冷轧与热轧硅钢片的性能比较如表5.1。表 5.1 冷轧与热轧硅钢片的性能比较冷轧片热轧片磁饱和点较高，在 1.89T 左右磁饱和点较低，只有 1.45T 左右在相同磁通密度及相同频率下，单位损耗小，只需较小励磁容量，因为晶粒取向性好单位损耗大，励磁容量较大硅钢片的材质硬度较高，使用的冲模寿命短材质硬度低，冲剪性能好方向性强，当磁力线的方向与硅钢片的轧制方向一致时，损耗最小；偏离轧制方向时，损耗急剧增大。为了减少变压器的角部损耗，做成斜接缝，或采用环形铁心方向性不明显，

51、可不做斜接缝机械加工中的冲剪、压毛及运输中的冲撞，极易影响其性能，故需退火后更为敏感机械加工对其性能影响不大，无需退火5.2 铁心直径的选择铁心直径选得过大时，铁重增加，而用铜（铝）量减少，变压器成矮胖形；铁心直径选得过小时，则会得到相反的结果。如果铁心直径取得合适，则在符合其性能参数（阻抗电压、负载损耗、空载电流、空载损耗等）和制造简单的情况下，可做到用铜（铝） 、用铁量最少。每选取一个铁心直径，可以设计出一种符合性能参数的变压器 ，这样可以多方案比较其用铜（铝） 、铁量的多少，从中选定最佳方案。所以位选取最佳的铁心直径，一般可参照同容量、同电压等级和同材料的现成产品或按下式试算： 式4SK

52、D柱（5.1）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 5 主要尺寸的确定19式中 D铁心直径（mm） ；变压器每柱容量（kVA） ；K经验系数。柱S K 值随变压器性能标准、导线材料（铜线或铝线） 、铁心（冷轧或热轧硅钢片）及变压器容量的不同而有所差异，大致参照表 5.3 选取。根据表 5.2，对于冷轧硅钢片、铜线，K=56。（三相双绕组）柱3SS，取 D=330mm。查表 5.3，冷轧硅6mm.32933600563S56SKD444柱钢片间涂漆，叠片系数取 KD=0.93，可以得到净铁心截面积 Sc=750.6cm2,t 铁心直径取11 级。表 5.2 经验系数 K 值表变压器类型S柱与 S 的关

53、系铜线铝线三相双绕组S柱=1/3S三相三绕组S柱=1/2S单相双绕组S柱=1/2S单相三绕组S柱=3/4S三相自耦S柱=1/2KxyS单相自耦S柱=3/4KxyS冷轧硅钢片K=5460热轧硅钢片K=5864冷轧硅钢片K=5056热轧硅钢片K=5460注：S 为变压器的额定容量（kVA） 。表 5.3 铁心截面表叠片系数0.920.93铁心直径D/纸筒内经D/夹件内距/mm夹件油道厚/mm铁心级数绕组撑条数最大级宽净截面积/cm2角重/kg净截面积/cm角重/kg260/27028022108250455.8185460.7187.8265/27529023108255476.2198481.3

54、200270/28029021118260494.3209499.7211.6280/29030022118270531.8234537.5236.2290/30031022118280574261580.2264.3300/31032022118290611.5288617.8291310/320330231110300653319659.7322.7320/330340231110310697.5345704.8349330/340350231110320743388750.6392340/253360231110330788426796.4430.6攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕

55、组设计20 6 绕组设计6.1 每匝电压 (伏/匝) 式2cmt10S22B. 2e（6.1）式中 Bm铁心磁通密度幅值（T） ； Sc心柱截面积（cm2）;铁心磁心磁通密度初步计算，冷轧硅钢片取（16000175000）T，热轧硅410钢片取（1400014700）T，磁通密度选择得过高，空载电流损耗增长很快，这410是因为硅钢片有饱和现象，磁通和产生磁通的电流之间不是按线性关系变化的。电流从零增大时，磁通密度也随之增大，当磁通密度增大到一定程度时，电流再继续增大时，磁通密度因趋饱和而增加很少，因此选项用磁通密度的上限应选在饱和点以下。对于油浸式变压器，冷轧电工钢片磁通密度最高不得超过 1.

56、89T，一般不超过1.8T。铁心直径选定后，磁通密度大小与绕组匝数成反比，而绕组匝数的二次方与阻抗电压成正比，即磁通密度与阻抗电压有关，若磁通密度值选得大，则空载损耗、空载电流也大，所以磁通密度的选取应由以后的阻抗电压、空载损耗、空载电流计算终了时最后确定，如果阻抗电压、空载损耗、空载电流等计算值超过允许范围，则要重新选取磁通密度。根据经验，初算时磁通密度。考虑到谐波等因素的影响，TBm7 . 1在整流变压器实际设计和运用中磁通密度可以比经验值略小一些。此时Bm匝/33.28106 .7507 . 122. 21022. 222VSBecmt核算低压匝数 。 式匝63.2233.2864122

57、teUN（6.2）取整为 23 匝。匝数 N2必须是一个整数，而相电压又是一个定数，如计算后 N2不是一个整数，2U将其小数点后的数值 4 舍 5 入，调整每匝电压。te校正每匝电压及磁通密度 式匝/87.272364122VNUet（6.3） 式TSeBctm6737. 1106 .75022. 287.271022. 222（6.4）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕组设计216.2 高低压绕组匝数确定高压 ，取整为 359 匝。 式匝8 .35887.27100011teUN（6.5） 调压抽头匝数 式匝。匝，取整为3777 .37687.27105001N（6.6） 式匝。匝，取整

58、为3419 .34087.2795001 N（6.7）验算电压误差范围不得大于，即在高压绕组额定分接处为%25. 0 式%25. 0%053. 0%1087.273591044（6.8）高压绕组（+5%）分接处为 式%25. 0%067. 0%1050087.2737710500（6.9）高压绕组（-5%）分接处为 式%25. 0%039. 0%950087.273419500（6.10） 当绕组匝数确定后绕组尺寸直接与电磁线规格和绕组排布等有关，同时又与阻抗电压、温升、损耗、机械力等有关。所以电磁线的选择、绕组排布都要注意满足阻抗电压等要求。一般需多次调整其线规和绕组排布，才能满足要求。它们

59、的最终确定，应在保证阻抗电压在允许的范围内，其温升、损耗不超过标准值的前提下，做到结构合理，用料最省。6.3 电磁线选择按高低压电流大小选用标准线规。电流密度为，对于铝线一般为AIJ1.52.4A/mm2,对铜线一般为 34.5 A/mm2。但是，根据国标 GB1094.5-85变压器承受短路能力对热稳定的规定，经计算所得的导线电流密度，不得超过表 6.1 所规定的数值。表 6.1 电流密度的检验值变压器阻抗电压（%）44.56.5攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕组设计22铝线2.112.382.8允许电流密度/（A/mm2）铜线3.775这样求得高压绕组导线截面积 S1 式211124

60、5120mmJIS（6.11）得到导线截面积后，从表 3.6 中查得最接近的规格的截面积。因1S2134.24mmA 此，高压绕组导线为玻璃丝包扁线为 SBQB 4.006.3 系列。此时电流密度 。2111/93. 434.24120mmAAIJ低压绕组： 式22222 .49975. 31872mmJIS（6.12） 从表 6.2 中选得低压导线为 5.6015.00 系列（六根并绕） ，其截面积，电流密度2284.49814.836mmA2222/753. 384.4981872mmAAIJ表 6.2 导线规格b/mma/mm5.005.305.606.006.306.707.107.5

61、04.00-21.5423.1424.3425.9427.5429.14b/mma/mm12.5013.2014.0015.0016.0017.0018.005.6069.1473.0677.5483.1488.7494.3499.94注：此表仅为导线规格的一部分参考值。6.4 线圈的排布和尺寸确定6.4.1 线圈和排列整流变压器的线圈形式，一般小型产品为圆筒式，中、大型产品为饼式。对带有串联变压器的有载调压方式的整流变压器，其二次线圈通常采用“8”字线圈结构线圈排列：整流变压器的线圈排列（交迭式排列用的比较少） ，对小型产品，它和电力变压器一样，为了考虑内线圈至铁心柱的绝缘简化，常将二次低压

62、线圈放在内攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕组设计23部靠近铁心柱，高压线圈放在外部，如图 6.1 所示：二次低压线圈一次高压线圈铁心柱一次高压线圈二次低压线圈铁心柱b)中型a)小型铁心柱调压线圈一次高压线圈二次低压线圈c)大型图 6.1 线圈排列方式中大型整流变压器的二次电流往往很大，特别是整流电路，如双反星形带平衡电抗器整流电路的二次线圈有两组或者更多组数（支路数） ，常将二次低压线圈排列在外部，一次侧线圈排列在内部。当整流变压器的调压范围较大时，常另设一个调压线圈，此调压线圈放在最里面（靠着铁心挂） ，一次高压线圈（或高压基本线圈）放在中间，二次低压线圈在最外面，这样，在调节调压线圈

63、分接头的时候，高，低压间主空道基本不变，故对阻抗的变化影响比较小。如有些整流变压器设移相线圈的时候，此移相线圈放在一次高压基本线圈的里面。整流变压器二次线圈在每个铁心柱都两个及以上支路时，为使二次线圈没支路对一次线圈的均对称，以达到每支路线圈对一次线圈的阻抗接近相等，这就要求二次线圈各支路必须交织或交错排列，如图 6.2 所示：a)圆筒式b)圆筒式或饼式c)双饼式图 6.2 二次线圈两支路的典型排列根据设计参数的要求，在该设计中线圈的排列形式为图 6.1 中图 b 的方式。而对整流变压器二次线圈的排列形式为图 6.2 中的图 b 的方式。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕组设计246.4.

64、2 线圈的排布低压（内线圈）为双层层式，高压（外线圈）为多层式。 6.4.3 线圈尺寸的确定高、低压绕组每层匝数 线圈的几何尺寸主要是由阻抗电压计算确定的。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辐向尺寸有关。这样，就有两个未知数，故不能一次就确定出线圈的几何尺寸，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。 高压线圈曾数和每层匝数的确定，已知线圈的匝数 =359，377，341 匝，导线1N直径，即可布置线圈的曾数和每层的匝数。线圈的曾数与每层的匝数mmmm3 . 6/0 . 4相乘的积，应等于或略大于最大分接电压的匝数，即确定每层线圈的匝数。高

65、压 ，共有 9 层，每层 42 匝，即 942=378 匝。匝421cN低压 ，有 2 层，即 211.5=23 匝。匝5 .112cN 不连端线圈在内的实高（几何高） 不换位时）() 1(1hbnNHc 式换位时）(b) 1(1hbnNHc（6.13）式中 b导线连绝缘的宽度； 轴向绕制裕度（见表 6.3）h 沿线圈轴向并饶根数。1n高压:.335,9 .33464. 03 . 6) 142() 1(11mmmmhbnNHc取整为低压：(一次换位)。mmhbbnNHc4690 . 165.3465.34) 15 .11() 1(22线圈有效高 （计算阻抗电压及散热面用） 式bnHH1（6.1

66、4）即低压:mmbnHH35.43465.34469222高压: mmbnHH7 .3283 . 6335111表 6.3 层式线圈绕制裕度表10kV 线圈35kV 线圈纸包扁线类别裕度漆包圆线纸包圆线漆包圆线纸包圆线单根绕并饶辐向7%8%8%10%12%15%15%18%3%6%4%7%攀枝花学院本科毕业设计（论文） 6 绕组设计25轴向01%2%3%0.5%1.5%2%3%0.5%1.5%0.85%1.2%层数 式cNNN （6.15）即低压:层22N高压:层 91N层间最大工作电压 式ctcNeU2（6.16）低压：VNeUctc6415 .1187.272222高压：VNeUctc23414287.272211绝缘选择 用厚度为 0.12 mm 电缆纸绝缘，其张数按 Uc的大小确定，由表 6.4选取。本列低压绕组用 3 张 0.12 电缆纸，高压用 6 张 0.12 电缆纸。表 6.4 层式线圈层间绝缘层间最大工作电压/V500V 及以下5011300130118001801230023012800280133003301380038014300430148000.122345