《电力变压器设计与计算》分享20250130

peterpan1234

《电力变压器设计与计算》分享20250130

一、变压器设计的理论基础
1. 电磁学基本定律
   克氏定律：适用于电路和磁路，强调电流/磁通守恒（节点处代数和为零）及电压/磁势平衡。  
   全电流定律：计算漏磁密度公式  Bm = 1.78*W*ρ/Hk *10^-4 ，用于电抗、涡流损耗和机械力计算。  
   法拉第电磁感应定律：推导每匝电势公式 e = Bm*S/45，是电磁计算的核心步骤。  
   安培力定律：分析绕组在漏磁场中的受力 dFi = dLi B，用于机械强度设计。
2. 电磁场理论
   高电压/大容量变压器需通过电场、磁场理论解决复杂场分布问题，涉及泊松方程（有电荷）和拉普拉斯方程（无电荷）。  
   场强计算需依赖计算机仿真，确保绝缘结构安全。
3. 过电压保护
   需应对操作过电压、雷击过电压等，但具体保护措施，需结合其他文献补充。

二、变压器设计计算步骤
1. 核心流程
   - 输入参数：依据技术合同和国标确定额定容量、电压、短路阻抗等。  
   - 铁心设计：选择硅钢片牌号，计算铁心柱直径和截面积，调整磁密和匝电势。  
   - 绕组设计：确定导线规格、排列方式，计算轴向/辐向尺寸及电抗高度。  
   - 性能验证：短路阻抗、负载损耗、温升、机械力等需反复迭代优化。  
   - 综合调整：权衡用户需求（低损耗）与制造成本（材料消耗），选择最佳方案。
2. 关键公式与参数
   - 每匝电势公式e = 4.44 f*Bm*S，用于调整匝数与铁心尺寸。  
   - 漏磁密度公式 Bm = 1.78*W*ρ/Hk *10^-4，影响电抗和机械力计算。  
   - 铁心磁密 B_m和电抗高度 H_k为核心设计变量。

三、工程设计方法
1. 设计原则
   先进性与可靠性：采用最新标准、工艺和已验证数据，确保产品安全且具时代性。  
   用户与制造平衡：兼顾运行经济性（低损耗）与生产成本（材料消耗）。  
2. 工程特点
   依赖理论但需结合经验系数（如洛氏系数ρ），体现工程设计的实践性。  
   高电压/大容量变压器需严格遵循技术合同，避免设计偏差导致重大损失。

四、计算机辅助设计
现代设计广泛采用计算机技术，快速完成参数优化、方案对比及复杂场计算（如电场分布、短路力分析）。