电磁装置设计原理铁心电抗器设计指导老师：陈乔夫教授设计人：学号：班级：学院：电气与电子工程学院完成时间：一、电抗器的相关参数二、电抗器的额定值与技术要求（1）额定容量 c S =360KVA （2）所接线圈的额定电压 L U =10KV （3）相数 m=3 （4）相电压 N U =381V （5）相电流 N I =315A （6）总损耗 K P ≤3600W （7）温升 K T ≤90K三、铁芯参数选择（1）铁芯直径'0.0580.192D D K m ==⨯=选择m D -310200⨯=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数： 95.0=dp K心柱有效截面面积：24105.265m A z -⨯= 轭有效截面面积： 24107.290m A e -⨯= 角重： kg G 1.73=∆ 铁芯最大片宽： m B M 195.0= 铁芯总叠厚： m M 170.0=∆ 铁轭片高： m b em 180.0= 四、设计线圈时电压电流的选取电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315= 电抗值Ω===2095.1315/381/1N N k I U X五、线圈匝数初选'0.92B T =， 0.85m k ='59.68W ===匝取整，W =60匝六、主电抗计算（1）初选单个气隙长度3610m δ-=⨯ （2）气隙等效导磁面积计算铁芯饼高度m H B 31050-⨯= 气隙磁通衍射宽度：336100.0060.050ln()ln 4.2658100.006BH m δδεπδπ--+⨯+⎛⎫===⨯ ⎪⎝⎭气隙磁通衍射面积：333222(2)2 4.265810(2 4.2658100.1950.170) 3.186810M M A b mδεε---=++∆=⨯⨯⨯⨯++=⨯ 气隙等效导磁面积：3220.02655 3.1868100.031130.95Z dpA A A m K δδ-=+=+⨯=（3）主电抗取n=8，则2222778850600.0311310100.921780.006m fW A X n δππδ--⨯⨯⨯=⨯=⨯=Ω⨯主电抗压降3150.9217290.34m N m U I X V ==⨯=铁芯中磁密10.82046B T ===七、线圈设计（1）线圈高度估计值(1)(81)0.05080.0060.10.298L B A H n H n H mδ=-+-=-⨯+⨯-=（2）初选导线裸导线 a=3.55m 310-⨯ b=10.6m 310-⨯ S L =37.082610m -⨯ 带绝缘导线 a 1=4.05m 310-⨯ b 1=11.1m 310-⨯ （3）并绕根数初取电密 J '=1.426/10mm A ⨯ 166315' 6.068.'137.08101.410L I M pp S J -===⨯⨯⨯⨯取整 1M =6 （4）电流密度 62613151.415910/137.08106L I J A m mpp S M -===⨯⋅⨯⨯⨯（5）线圈高度取每层匝数4W H =111.015(1) 1.015(41)611.1338.00HHH W H M b mm =+=⨯+⨯⨯=线圈电抗高度：111.015 1.0154611.1270.396x H W H M b m m =⨯=⨯⨯⨯= （6）线圈幅向厚度3层+3层+3层+3层+3层mmN a MNB H H H 5.13)36.0)13(05.431(05.1)12.03)1((05.11111=⨯-+⨯⨯⨯=⨯⨯-+⨯= 213.5H B m m =313.5H B m m=413.5H B m m= 513.5H B m m=八、绝缘设计查表4-16，线圈至上铁轭距离：mH S 08.01=线圈至下铁轭距离：m H S 08.02=相间距离：mm C x 45=九、绝缘半径计算（1）铁芯半径m D R 1.02/2.020===铁芯外径到线圈1内径间绝缘距离为mm 45，含线圈1内置mm 2的绝缘层 （2）线圈1内半径：m C R R 145.0045.01.0001=+=+= （3）线圈1外半径：m B R R H 1585.00135.0145.0112=+=+=气道116SS m m =，线圈1外置mm 2绝缘层，线圈2内置mm 2绝缘层 （4）线圈2内半径：321020.15850.01620.0020.1785R R SS m δ=++=++⨯= （5）线圈2外半径：4320.17850.01350.192H R R B m =+=+=气道116SS m m =，线圈2外置mm 2绝缘层，线圈3内置mm 2绝缘层 （6）线圈3内半径：541020.1920.01620.0020.212R R SS m δ=++=++⨯= （7）线圈3外半径：6530.2120.01350.2255H R R B m =+=+=气道116SS m m =，线圈3外置mm 2绝缘层，线圈4内置mm 2绝缘层 （8）线圈4内半径：761020.22550.01620.0020.2455R R SS m δ=++=++⨯= （9）线圈4外半径：8740.24550.01350.259H R R B m =+=+=气道116SS m m =，线圈4外置mm 2绝缘层，线圈4内置mm 2绝缘层（10）线圈5内半径：981020.2590.01620.0020.279R R SS m δ=++=++⨯= （11）线圈5外半径：10950.2790.01350.2925H R R B m =+=+= （12）线圈直径：10220.29250.585D R m ==⨯= 相间距离45x C m m =（13）铁芯柱中心距：00.5850.0450.63x M D C m =+=+=十、线圈漏抗压降（1）线圈平均半径：110()/2(0.1450.2925)/20.21875P R R R m=+=+=线圈幅向厚度：1010.29250.1450.1475H B R R m =-=-= （2）线圈漏磁等效面积：2221220.026550.14750.218750.1450.10568330.95Z Q H P dpA AB R R mK ππππ=+-=⨯⨯+⨯-= 洛氏系数：1002()2(0.29250.1)110.63740.338L R R H H Hρππ-⨯-=-=-=⋅⨯（3）线圈漏电抗：2222778850600.63740.105680.2832100.33810L Q fW A X H H H σπρπ⨯⨯⨯⨯===Ω⨯⨯（4）漏抗压降：3150.283289.208Q N U I X V σ==⨯=十一、总电抗及其压降（1）总电抗：0.92170.2832 1.2049k m X X X σ=+=+=Ω（2）总电抗压降：290.3489.208379.55k m q U U U V=+=+=（3）各分接总电抗误差：111.2049 1.2095100%0.380% 2.5%1.2095k k e k X X K X --==⨯=<，符合要求十二、线圈导线每相总长（1）线圈平均匝长220.21875 1.37445p p l R m ππ==⨯= （2）每相总长'60 1.37445 1.884.267p l W l l mφ=+=⨯+=，其中引线长m l 8.1'=十三、线圈损耗 （1）每相电阻66184.2670.02135100.008091637.0810Ll r pp M S φφρ--==⨯⨯=Ω⋅⨯⨯⨯（2）线圈电阻损耗2233150.008092408.19r P mI r W φ==⨯⨯= （3）线圈损耗1.22408.192889.83k FS r P k P W ==⨯=,附加系数FS k =1.20十四、线圈导线重量（1）裸导线重量取33/109.8m kg r c ⨯=31384.2671637.088.910500.56c L c G ml pp M S r kg φ-=⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=（2） 绝缘导线重量对铜导线，m k alc 3105.0,17-⨯=∆=6668.11008.3710)2/5.057.16.1055.3(2/5.017/)257.1(266=⨯⨯⨯++⨯⨯=∆⨯++∆⋅=--L alc c S a b k k ()1 1.6668%500.56508.90Cu G kg =+⨯=十五、铁芯窗高（1）线圈至上铁轭距离 s10.08m H =（2）线圈至下铁轭距离 20.08s H m =（3）铁芯窗高 0120.3380.080.080.498L S S H H H H m =++=++=十六、铁芯损耗（1）铁芯柱重量30()3(0.49880.006)0.026557.6510274.1951Z P Z Fe G K H n A kg δρ=-=-⨯⨯⨯⨯=其中3P K = （2）铁轭重量30440.630.029077.6510560.4115443e e Fe PG M A kgK ρ==⨯⨯⨯⨯=--（3）铁芯重274.1951560.411573.1907.71Fe Z e G G G G kg ∆=++=++= （4）铁芯损耗查表5-7，得0.32558/z p W kg =，0.28628/e p W kg = 0[(/2)(/2)]Fe z Z e e P K p G G p G G =+++[]1.80.32558(274.195173.1/2)0.28628(560.411573.1/2)489.73W=⨯⨯++⨯+=十七、总损耗 12889.83489.733379.563600k FeP P P W W=+=+=<十八、线圈温升计算mmK A D dpZ x 91.18895.05.2653.113.11===(](]1/2)/2/(1)145188.91/2)/2416/(41)17.8545x ss ss R D n SS n mmδ=-+⋅+=-+⨯+=⎡⎡⎣⎣0.4137K α===()112345678923[22()0.9]320.14520.15850.17850.1920.2120.22550.24550.2590.2790.90.33810.9584SQ P R R R R R R R R R H H Hmππππ=++++++++⨯⨯=⨯++++++++⨯⨯⎡⎤⎣⎦=221032320.29250.338 1.8636SQ P R H H H mππ=⨯⨯=⨯⨯⨯=2120.413710.9584 1.8636 6.3971SQ P K SQ P SQ P mα=+=⨯+=0.80.8213379.560.330.33 1.3580.426.3971XP TH K SQ P ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭十九、成本508.90C u G kg= 907.71Fe G kg =成本：508.9080907.71404071236308.477020.4⨯+⨯=+=元二十、附图2008-5-30 铁心电抗器设计第10页。