铁芯直径、截面、公差带优化设计

1、学科代码：080618 学号：091402010009贵州师范大学（本科）毕业论文题学专年姓目：变压器心式铁心优化设计 院：机械与电气工程学院 业：电气信息工程级：2009级名：樊伟指导教师：霍慧芝（副教授）完成时间:2013年5月5日目录摘要Abstract引言第一章概述1.1电力变压器性能参数的确定1.2电力变压器电磁计算的一般步骤电力变压器设计计算应注意的问题电力变压器设计步骤电力变压器电磁计算的一般步骤第二章电力变压器铁芯直径计算方法的优化设计2.1影响铁芯直径选择的主要因素2.2电力变压器铁芯直径设计一般方法常用基本公式半经验公式的推导相关参数的计算铁芯直径经验系数每柱容量2.3 电力变压器铁芯直径计算方法的优化设计铁芯直径计算方法比较2.3.2 铁芯直径计算方法优化设计第三章电力变压器铁芯截面的优化设计3.1铁芯截面选取的一般方法3.2铁芯截面积的优化设计铁芯截面优化设计问题分析数学模型假设数学模型的建立符号说明数学模型的建立数学模型的求解3.3考虑油道的铁芯截面优化设计截面优化设计问题分析数学模型假设数学模型的建立符号说明数学模型假设数学模型的求解第四章电力变压器铁芯公差

2、带的优化设计4.1电力变压器公差带简介4.2 电力变压器公差带的优化设计4.2.1 公差带优化设计的问题分析4.2.2 数学模型的假设4.2.3 数学模型的建立4.3 数学模型的求解第五章结论及展望5.1对铁芯直径的简便设计5.2填充系数的提高5.3 公差带的设计参考文献致谢摘要铁芯是变压器计算中很重要的部分，铁芯相关参数计算的合理与否，直接影响到了变 压器的技术经济指标。铁芯直径计算常运用半经验公式进行初算，然后配合性能指标进行多次修改才能确定 铁芯直径。为此，提出一种铁芯直径计算简便方法。从变压器的国家标准规定的定值空载损 耗出发，计算出满足变压器空载损耗的铁芯重量和其对应的最小铁芯直径，进而计算铁芯窗 高，铁心柱中心距的方法。在确定铁芯直径的前提下，对铁芯截面的选取通常查找标准数据即可解决。但是对于 铁芯的填充系数还可以进一步提高。为此，必须对铁芯截面积尺寸和分级进行优化设计。为 使有效截面积最大，采用非线性整数规划方法，提高填充系数，在合理范围内，降低制造成 本。铁芯公差带的设计目前采用经验估算的方式，或者直接给出一个值。为此，对铁芯公 差带进行优化设计，使铁芯截面形状更好，便

3、于铁芯的维修和安装。关键词：铁芯直径；铁芯截面；铁芯公差带；优化设计AbstractIs an important part of the iron core transformer is calculated, the core related parameter calculation is reasonable or not, directly affects the technical and economic index of the transformer.Core diameter calculation often using semi-empirical formulas to calculate at the beginning, and then modify many times cooperate with performance indicators to determine the core diameter. To this end, a core diameter calculation simple method is put forward. Fr

4、om transformer no-load loss, the standard provisions of the state of constant value to calculate the weight meet the no-load loss of transformer iron core and the corresponding minimum shank diameter, high iron core Windows are calculated, the method of center distance core column.In determining the diameter of the core premise, the core cross section selection usually find standard data can be solved. But for the filling coefficient of iron core can be further improved. So we must optimize the

5、core cross-sectional area size and grading design. To make the effective cross-sectional area, the largest nonlinear integer programming method, improve the filling coefficient, within a reasonable range, lower the manufacturing cost.Core design of the tolerance zone is currently with the method of empirical estimates, or is given a value directly. Therefore, optimized design of iron core tolerance zone, the core cross section shape is better, is advantageous for the iron core of maintenance and

6、 installation.Key words: core diameter; Core cross section; Core tolerance zone; The optimization design引言电力变压器是电力工业中重要的组成部分，在发电、输电、配电、电能转换 和电能消耗等各个环节起着至关重要的作用，在国民经济中占有非常重要的地位。 2006年至2010年，中国电力变压器行业发展稳定，电力变压器行业工业总产值 呈上升的趋势，在国民生产总值中所占比重相对稳定，近两年均维持在0.38%。 2010年，电力变压器行业工业总产值已经突破1500亿元。“十一五”期间，我国平均每年新增装机近9000万千瓦，全国发电装机自 1987年迈上1亿千瓦台阶后，1995年、2000年、2004年、2005年、2006年、2007 年、2009年、2010年装机容量分别跨过2亿千瓦、3亿千瓦、4亿千瓦、5亿千 瓦、6亿千瓦、7亿千瓦、8亿千瓦、9亿千瓦大关,2011年已突破10亿千瓦。 2010年我国全社会用电量为4.19万亿千瓦时，“十一五”年均增长11.1%。2010年我国人均用电量31

7、30千瓦时，仅相当于上世纪美国50年代、英国60 年代、日本70年代和韩国90年代初期人均用电水平。“十二五”期间，我国电 力需求仍将保持较快增长，预计2015年全社会用电量将达到6.27万亿千瓦时， “十二五”年均增长8.5%。人均用电量将稳步提高，预计2015年达到4480千瓦 时/人年；2020年全社会用电量将达到8.2万亿千瓦时“十三五”年均增长5.5%， 人均用电量将达到5650千瓦时/人年。2015年，全国110（66）kV以上线路将达到133万千米，变电容量56亿千 伏安。2020年，全国110（66）kV以上线路将达到176万千米，变电容量79亿 千伏安。由于电力行业发展的基础有所提高，总体上看，我国“十二五”电网新增规 模大于“十一五”新增规模，“十二五”变压器的需求总量也大于“十一五”。从装机容量看，2011年全国装机容量已超过10亿千瓦，2,015年将达到 14.36亿千瓦“十二五”期间国家电网投资超过17000亿元，新建5,100座110kV 及以上智能变电站，对,1000座变电站进行智能化改造，建成三纵三横特高压同 步电网和13条直流工程。2010年至2013

8、年农网总投资约3 000亿元。国际市场的需求量也较大，美国、巴西、俄罗斯、印度、南非及东南亚等国 家和地区电网改造和新建项目也有助于我国变压器行业发展的拉动。从以上数据可以看出，未来我国电力行业的需求还是很旺盛的。在此背景下，对于变压器的优化设计，可以大大降低成本，提高工作效率， 促进国民经济健康可持续快速发展。变压器因为是重要部件，运用于各行各业，因此，也是比较成熟的产品。但 是，在阅读相关资料的时候，发现变压器的电磁计算中过程复杂，客户有特殊要 求时就需要反复的计算才能使设计符合性能标准，满足客户需求。为此，提出从 空载损耗进行设计的方法，大大减少了设计的复杂度；而且，其中有一些通过经验法进行计算时，并不是很准确，个别数据还可以 进一步提高，例如对铁芯填充系数的提高，采用非线性整数规划法对铁芯截面的 尺寸和分级进行优化设计，增大铁芯截面的有效面积，使填充系数得到一定程度 上的提高；在设计中，发现许多的主绝缘设计图纸存在一定的未标注部分，例如纸筒内 半径与铁心柱外接圆之间的公差带没有提及设计的方法。因此，在铁芯截面的优 化设计基础上，增加一个约束条件，设计出合理的公差带。第一章概述1

9、.1电力变压器性能参数的确定在进行电力变压器设计之前，必须明确设计技术任务各项技术参数。a. 变压器容量的确定：对于三绕组变压器，必须指明各绕组的额定容量；b. 相数：单项或三相；c. 频率：我国规定是为50HZ；d. 变压器一、二次侧的额定电压；e. 绕组接线方式和联接组；f. 变压器冷却方式；g. 绝缘水平；h. 负载特点：连续负载或短时间继续负载，对于短时间继续负载要指明负载 大小和持续时间；i. 安装特点：户外或户内安装；以上几点参数是由电力系统技术条件和环境及使用条件决定的。j. 短路阻抗:短路阻抗包括两个分量，即有功分量和无功分量。当负载功率 因素一定时，变压器电压调整率基本上与短路阻抗成正比，另外变压器的负载损 耗、成本也随短路阻抗的增加而增加，所以从降低成本，减少损耗这一角度出发， 短路阻抗小些为好。单变压器短路时的稳态电流增长倍数与短路阻抗成反比，为 了限制变压器动热稳定，短路阻抗大些为好。短路阻抗的选定，一般按归家标准 来选定；如果有特殊要求，必须在技术协议中注明；k. 负载损耗：负载损耗包括基本损耗和附加损耗。基本损耗是指直流电流损 耗。降低电流密度，增加导线截面就可以降低直流电流损耗；附加损耗主要是指 涡流损耗和漏磁在钢结构件中引起的损耗。附加损耗通过改进结构，采用新工艺、 新材料来降低。总之，大幅度降低负载损耗必然增加制造成本；l. 空载损耗：空载损耗主要是指磁滞损耗和涡流损耗。这两种损耗均与硅钢 片材质、磁密取值有关，与硅钢片加工也有很大关系。由于目前大量采用高牌号 优质硅钢片，加之利用先进纵、横剪裁剪切，使硅钢片空载损耗大幅降低；m. 空载电流：变压器在空载运行时的电流称为空载电流。空载电流包括励磁 电流和铁损电流两个分量，也称为空载电流的无功

《铁芯直径、截面、公差带优化设计》由会员工****分享，可在线阅读，更多相关《铁芯直径、截面、公差带优化设计》请在金锄头文库上搜索。