07
级
《电磁装置设计原理——电抗器的设计》
设 计 报 告
姓 学
名 号
专业班号
指导教师 日 期
1
480KV/10KV 电 抗 器 设 计
一．电抗器的额定值和技术要求：
1、 额定容量 S N = 480 KVA 2、 额定电压 U N = 10 KV 3、 阻抗压降 U 1 = 381V 4、 相数 m = 3 5、 额定电流 I N = 419 A 6、 损耗 PCU + PFe ≤ 7000W 7、 线圈温升 TK < 125K 电抗器的主要参数选择结果
二．电抗器的参数计算选择
1． 铁芯参数设计选择
1.1 铁芯直径选择
D = K D 4 S / m = 0.06 × 4 480 / 3 = 0.206m ，
选择 D = 210 × 10 ?3 m ，采用 DQ133 ? 30 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数： K dp = 0.95
2
铁芯柱有效截面面积： Az = 291.8 × 10 ?4 m 2 轭有效截面面积： Ae = 321.3 × 10 ?4 m 2 角重： G? = 84.8kg 铁芯最大片宽： BM = 0.2m 铁芯总叠厚： ? M = 0.178m 铁轭片高： bem = 0.19m 1.2 矩形铁芯长宽确定 举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求 a/b 为 3， 则可选取长 a=300mm，宽 b=100mm。 有效铁芯截面积等于铁芯面积 X 叠压系数： A S =0.95*300*100=28500 mm 2
2． 线圈参数设计选择
电抗额定值
X1 =
VN
IN
= 381
419
= 0.909
设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为 1~1.025 线圈匝数 初选 B ' = 0.81T , k m = 0.81 ，
W=
k mV 2πfB' AZ
=
0.81× 381 = 60匝 ，取整得： W = 60匝 2π × 50 × 0.87 × 300 × 10 ?4
主电抗计算
初选单个气隙长度 δ = 6.5 × 10 ?3 m ，铁芯饼高度 H B = 50 × 10 ?3 m
3
气隙磁通衍射宽度： ε =
3.5 ×10 ?3 ? 0.0035 + 0.005 ? δ δ + HB ln( )= ln? ? = 4.5mm π δ π 0.0035 ? ?
气隙等效导磁面积： Aδ = ( Ao + 2ε )( Bo + 2ε ) = (300 + 2 × 3)(100 + 2 × 3) = 36594mm 2
主电抗，取 n=16：
8π 2 fW 2 Aδ 8π 2 × 50 × 60 2 × 0.036594 Xm = = = 0.613? nδ × 10 7 12 × 6.5 × 10 ?3 × 10 7 U m = I N X m = 419 × 0.718 = 257V
主电抗压降：
则可求铁芯中磁密： B1 =
Um 2πfWAZ
=
257 = 0.68T 2π × 50 × 60 × 00.0285
线圈设计
1、 线圈高度估计值：
H l = (n ? 1) H B + nδ ? H A = (12 ? 1) × 50 + 12 × 3.5 ? 150 = 478mm 2、 初选导线： a = 4 × 10 ?3 m，b = 10 × 10 ?3 m, S L = 39.14mm 2
带绝缘导线 a 1 =4.5 × 10-3m
b1 =10.50 × 10-3m
3、 并绕根数：初取电密 J ' =1.5 × 106A/m2
M1'= 419 I = = 7 ，取整得：M=7 pp.S L J ' 1× 39.14 × 10 ?6 × 1.5 × 10 6
并且令 NB=7,MB=1；
则电流密度准确值为： J =
I 419 = = 1.53 × 10 6 A / mm 2 6 pp ? S L M 1 1 × 7 × 39.14 × 10
4、 线圈高度：取每层匝数 Wh = 5匝
HHH = 1.015(Wh + 1) NBb1 = 1.015 × (5 + 1) × 7 × 10.5 = 447.62mm
4
线圈电抗高度： H x = 1.015Wh M 1b1 = 1.015 × 5 × 7 × 10.5 = 373.01mm 5、 线圈幅向厚度： 总共有四个线包，则每个线包的层数可都取为 2 层
BH 1 = 1.05 × ( MBN H 1a1 + ( N H 1 ? 1) × 0.12) = 1.05 × (1 × 2 × 7 + (2 ? 1) × 0.12) = 9.828mm
BH 1 = BH 2 = BH 3 = BH 4
绝缘设计 查表 4-16，线圈至上铁轭距离： H S 1 = 0.075m 线圈至下铁轭距离： H S 2 = 0.075m 相间距离： C x = 45mm 线包长宽计算 线圈 n 与线圈 n+1 之间有气道 SS1 = 16mm ，线圈 n 外置 2mm 绝缘层，线圈 n+1 内置 2mm 绝 缘层，各层绝缘长宽计算如下： 1、 铁芯半长： Ao = 30 / 2 = 15cm 半宽：
Bo = 10 / 2 = 5cm
铁芯外径到线圈 1 内径间绝缘距离为 45mm ，含线圈 1 内置 2mm 的绝缘层 2、 线包 1 内侧：半长 A1 = A0 + C0 = 15 + 4.5 = 19.5cm
半宽： 3、 线包 1 外侧：半长
B1 = B0 + C 0 = 5 + 4.5 = 9.5cm
A2 = A1 + BH 1 = 19.5 + 1.4931 = 20.91cm
半宽： B2 = B1 + BH 1 = 9.5 + 1.4931 = 10.91cm 4、 线包 2 内侧：半长 A3 = A2 + SS1 + 0.4 = 20.91 + 1.6 + 0.4 = 22.91cm
5
半宽：
B3 = B2 + SS1 + 0.4 = 10.91 + 1.6 + 0.4 = 12.91cm
5、 线包 2 外侧：半长 A4 = A3 + BH 2 = 22.91 + 1.4931 = 24.49cm
半宽：
B4 = B3 + BH 2 = 12.91 + 1.4931 = 14.49cm
6、 线包 3 内侧：半长 A5 = A4 + SS1 + 0.4 = 24.49 + 1.6 + 0.4 = 26.49cm
半宽：
B5 = B4 + SS1 + 0.4 = 14.49 + 1.6 + 0.4 = 16.49cm
7、 线圈 3 外侧：半长 A6 = A5 + BH 3 = 26.49 + 1.4931 = 27.98cm 半宽： B6 = B5 + BH 3 = 16.49 + 1.4931 = 17.98cm 8、线圈 4 内侧：半长 A7 = A6 + SS1 + 0.4 = 27.98 + 1.6 + 0.4 = 29.98cm
半宽：
B7 = B6 + SS1 + 0.4 = 17.98 + 1.6 + 0.4 = 19.98cm
9、线圈 4 外侧：半长
A8 = A7 + BH 3 = 29.98 + 1.4931 = 31.47cm B8 = B7 + BH 3 = 19.98 + 1.4931 = 21.47cm
半宽：
10、线圈长： A9 = 2 A8 = 2 × 31.47 = 62.94cm
线圈宽：
B9 = 2 B8 = 2 × 21.47 = 42.94cm
11、铁芯柱中心距： M 0 = B9 + C x = 42.94 + 4.5 = 47.44cm 线圈漏抗压降
线圈平均半长： AP = ( A1 + A8 ) / 2 = 25.49cm 线圈平均半宽： BP = ( B1 + B8 ) / 2 = 15.49cm
6
线圈幅向厚度： B H = B8 ? B1 = 11.97cm 线圈漏磁等效面积：
AQ =
4 B H ( AP + B p ) + 4 A1 B1 ? 4 A0 B0 = 1095cm 2 3 8π 2 fW 2 ρ L Aa = 0.30? H x × 10 7
洛氏系数： ρ L = 1 ?
2( A8 ? A0 ) = 0.719 π ?Hx
线圈漏电抗： X σ =
漏电抗压降： U q = I N X σ = 125.67V
总电抗：
X 1 = X m + X σ =0.913 ?
与额定电抗误差小于 2.5%，满足要求。 线圈导线每相总长 线圈平均匝长： l p = 4 × ( A p + B p ) = 163.1cm 每相总长： l = Wl p + l ' = 1631.3 × 60 + 1800 = 100 m, 其中 l '= 1.8m 线圈损耗 电阻： r = ρ
l = 0.00914? pp ? MS L
电阻损耗： Pr = mI 2 r = 3 × 419 2 × 0.00914 = 4812.37W 线圈损耗： Pk = k FS Pr = 5774.85W 线圈导线重量 裸导线重量： Gc = ml ? pp ? M 1 S L ρ = 732kg ， 绝缘导线重量： k alc = 17, ? = 0.5 × 10 ?3 m
k c = k alc ?
? ? (b + a + 1.57 × ) / S L = 1.56 Gcu = (1 + k c %) × Gc = 732kg 2 2
7
铁芯窗高 线圈至上铁轭距离： H S 1 = 0.075m 线圈至下铁轭距离： H S 2 = 0.075m 铁芯窗高： H 0 = H L + H S 1 + H S 2 = 75 + 75 + 478 = 597 mm 铁芯损耗 铁心柱重量：
GZ = K P ( H 0 ? nδ ) AZ ρ Fe = 339kg
铁轭重量： Ge =
4 M 0 Ae ρ Fe = 466kg 4 ? KP
铁芯重： G = GZ + Ge + G? = 890.15kg 根据拟合数据法，可求得 p z = 0.323W / kg , pe = 0.2751W / kg
铁芯损耗：
PFe = K 0 ( p z (GZ + G A / 2) + pe (Ge + G A / 2)) = 469W
总损耗： P1 = Pk + PFe = 6244.77W 线圈温升计算
D x = 11.3
AZ 285 = 11.3 = 195.7 mm K dp 0.95
δ = (( R1 ? Dx / 2) / 2 + nss ? SS ) /(nss + 1) = ((195 ? 195.7 / 2) / 2 + 3 × 13) /(3 + 1) = 17.89mm
K α = 0.564
δ 1.6
HHH
= 0 .3 9
SQP1 = 3 * (A0 + B0 + A1 + B1 + A2 + B2 + A3 + B3 + A4 + B4 + A5 + B5 + A6 + B6 + A7 + B7) * 4 * 0.9 * HHH = 13.44m 2
SQP 2 = 3 × ( A8 + B8) × 4 × HHH = 2.84m 2
8
S = K α S1 + S 2 = 0.35 × 15.64 + 2.89 = 8.03m 2 P1 = Pk × 1.35 2 + PFe = 5852.85 × 1.35 2 + 473 = 10140W
?P ? Tk = 0.33? 1 ? ?S?
0.8
? 10140 ? = 0.33? ? ? 7.98 ?
0.8
= 106.6K
说明：线包与线包之间隔着一层气道和两层绝缘层： 气道宽 SS=1.6cm，绝缘层δ0=0.2cm, 故两线包之间距离为 2cm. 而各线包宽度则由各线包所包含的层数决定，外层线包包含层数大 幅向厚度大，故线包宽度也大。
绝缘层
气 道
9
07
级
《电磁装置设计原理——电抗器的设计》
设 计 报 告
姓 学
名 号
专业班号
指导教师 日 期
1
480KV/10KV 电 抗 器 设 计
一．电抗器的额定值和技术要求：
1、 额定容量 S N = 480 KVA 2、 额定电压 U N = 10 KV 3、 阻抗压降 U 1 = 381V 4、 相数 m = 3 5、 额定电流 I N = 419 A 6、 损耗 PCU + PFe ≤ 7000W 7、 线圈温升 TK < 125K 电抗器的主要参数选择结果
二．电抗器的参数计算选择
1． 铁芯参数设计选择
1.1 铁芯直径选择
D = K D 4 S / m = 0.06 × 4 480 / 3 = 0.206m ，
选择 D = 210 × 10 ?3 m ，采用 DQ133 ? 30 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数： K dp = 0.95
2
铁芯柱有效截面面积： Az = 291.8 × 10 ?4 m 2 轭有效截面面积： Ae = 321.3 × 10 ?4 m 2 角重： G? = 84.8kg 铁芯最大片宽： BM = 0.2m 铁芯总叠厚： ? M = 0.178m 铁轭片高： bem = 0.19m 1.2 矩形铁芯长宽确定 举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求 a/b 为 3， 则可选取长 a=300mm，宽 b=100mm。 有效铁芯截面积等于铁芯面积 X 叠压系数： A S =0.95*300*100=28500 mm 2
2． 线圈参数设计选择
电抗额定值
X1 =
VN
IN
= 381
419
= 0.909
设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为 1~1.025 线圈匝数 初选 B ' = 0.81T , k m = 0.81 ，
W=
k mV 2πfB' AZ
=
0.81× 381 = 60匝 ，取整得： W = 60匝 2π × 50 × 0.87 × 300 × 10 ?4
主电抗计算
初选单个气隙长度 δ = 6.5 × 10 ?3 m ，铁芯饼高度 H B = 50 × 10 ?3 m
电磁装置设计原理课程设计（二） 铁心电抗器设计 班级：
主要参数 B(mm)一、 技术要求： 1、 额定容量KVA S N 360= 2、 线两端电压KV U l 10= 3、 额定电压V U N 381= 4、 相数3=m 5、 额定电流A I N 315= 6、 损耗W P P k 40000≤+ 7、 线圈温升K T K 09< 二、 铁芯参数选择 铁芯直径m m S K D D 189.03/36057.0/44=?==，选择m D 3 10190-?= 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：2 4 105.238m A z -?= 轭有效截面面积：24104.258m A e -?= 角重：kg G 0.62=?
铁芯最大片宽：m B M 185.0= 铁芯总叠厚：m M 16.0=? 铁轭片高：m b em 17.0= 三、 设计线圈时电压、电流的选择 每段电抗值Ω===210.1315/381/1N N k I U X ， 设计线圈时的电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315= 四、 线圈匝数 初选48.0,89.0'==m k T B ， 匝7.8610 5.23889.0502381 48.0'24 =?????== -ππZ m A fB V k W ，取整得：匝86=W 五、 主电抗计算 1、 初选单个气隙长度m 3105.7-?=δ，初选铁芯饼高度m H B 3 1008-?= 2、 气隙磁通衍射宽度：m H B 3 31065.55700.008.05700.0ln 105.7)ln(--?=?? ? ??+?=+=πδδπδε 3、 气隙磁通衍射面积： 23621003.410)16018565.52(65.52)2(2mm b A M M --?=?++??=?++=εεδ 4、 气隙等效导磁面积： 221029.01000/30.495 .002385 .0mm A K A A dp Z =+=+= δδ 5、 主电抗，取n=7,Ω=??????=?=-160.110 105.770292 .0865081087 322722πδπδn A fW X m 6、 主电抗压降V X I U m N m 2.203160.1315=?== 7、 磁密T V fWA U B Z m 0.8902385 .0865022.20321=???= = ππ 六、 线圈设计 1、 线圈高度估计值： m H n H n H A B l 224.011.05700.0708.0)17()1(=-?+?-=-+-=δ 2、初选导线：23363.29,108.51055.3mm S mm b mm a L =?=?=--，
《单相交流电抗器的简易工程设计》 杜保明2006.03. 内容提要：本文结合产品的工程设计和生产的经验，举例介绍电抗器的铁心选用，线圈设计，磁路间隙，铜损和铁损的概算，温升的测算方法等。 关键词：单相交流电抗器，铁心，线圈，磁路间隙，铜损，高周波铁损概算，温升测算， 电抗器应用范围极为广泛，是电机启动，整流，变频，不间断电源等设备和系统中的不可或缺的部件之一。尤其是在变频和不间断电源系统中，电抗器的品质优劣可能直接决定了系统的性能和成本。 应该根据不同的要求来设计和制造电抗器，从而设计和计算的方法也各有差别。本文仅就不间断电源装置中交流电抗器的工程设计和概算方法进行讨论。 不间断电源的交流电抗器中通过的电流，既有基本频率的额定工作电流，又有进行调制的高频电流，还有相对应的各次高频谐波电流；在保证额定工作电流下的电抗值的同时，还要求保证在过负荷电流和饱和电流下的电抗；同时对电抗器的体积，重量，绝缘级别，尤其是负荷温升都有严格的规定。 交流电抗器的设计和计算依照下面所列的顺序进行。 1．根据对电抗器的基本电气参数要求，进行容量计算，选择铁心； 2．根据铁心及工作磁通密度，计算线圈的匝数和铁心的磁路间隙； 3．确定绕组的连接方式，选择绕组的线径（或载流面积），确定线圈的结构和尺寸； 4．计算绕组的铜损和铁心的铁损，判断绕组负荷温升和铁心负荷温升； 5．电抗器的整体结构设计和外形尺寸的检查。 以上的设计步骤是相互关联的，在步骤和步骤之间，如果发现不合，应随时加以调整。例如，当发现铁心窗口容纳不下绕组时，就要适当调整铁心的窗口尺寸；又如，当发生绕组铜损过大，线圈温升超出要求时，就必须调整绕组的导线载流面积，减小铜损，降低温升；等等。 以下就某型30KV A不间断电源中使用的单相交流电抗器为例，说明单相交流电抗器的简易工程设计和计算方法。 某型号30KV A不间断电源中对使用的单相交流电抗器的要求： 基本工作频率：fo = 50Hz；额定工作电流：I = 51.0 A； 额定工作电流时的电感量：L = 1.485mH±3%； 饱和电流（最大电流）：Ip = 122.4A； 饱和电流时的电感量：Lpm ≥L×99%； 调制开关频率和电流：f = 8000Hz；I f = 3.84Arms； 绝缘等级：H 级； 负荷状态：100% 连续；使用的回路电压：AC 415V 安装，使用环境和温度：室内机柜中，卧式，电抗器平均周温45℃； 冷却条件和允许温升：前-后风速2m / s , 温升75℃以下（电抗器温度最高 120℃）； 体积：L ≤195mm，W≤105mm，H ≤165mm。
电气与电子工程学院《电磁装置设计原理》 课 程 设 计 设计题目铁芯电抗器设计 指导老师孙剑波 班级电气1212 姓名曹鹏举 学号U201212040 完成日期2015年 6 月19 日
目录 480KVA/10kV 铁芯电抗器参数列表 (3) 1.电抗器的额定值与技术要求 (4) 2.铁芯参数选择 (4) 3.线圈电压电流及电抗值 (5) 4.线圈匝数 (5) 5.主电抗计算 (5) 6.线圈设计 (6) 7.绝缘设计 (8) 8.绝缘半径计算 (8) 9.线圈漏电抗 (9) 10总电抗 (9) 11.线圈导线每相总长 (10) 12.线圈损耗 (10) 13.线圈导线重量 (10) 14.铁芯窗高 (11) 15.铁芯损耗 (11) 16.总损耗 (11) 17.线圈温升计算 (12) 18.成本核算 (12) 附1：480KVA/10kV 铁芯电抗器设计表格 (13) 附2：铁芯电抗器尺寸图 (17)
480KVA/10kV 铁芯电抗器参数列表
1.电抗器的额定值与技术要求 （1）额定容量Sc=480KV A （2）所接电网电压 10kV （3）频率50Hz （4）相数 3 （5）相电压381V （6）相电流419A （7）绝缘材料耐热等级H级（145℃） （8）总损耗≤7000W（附加损耗系数1.2） （9）铁芯材料DQ133-30 （10）导线材料铜导线ρ145℃=0.02616Ω*mm2/m （11）绕组温升≤95K（附加损耗系数1.35） （12）铁芯饼高度HB=50mm；叠压系数Kdp=0.95 2.铁芯参数选择 （1）铁芯直径 由直径估算公式 ' = D K 其中经验系数 K为经验系数，对于冷轧钢片、铜导线取值为0.054~0.058。 D 取值为0.058进行计算得： '0.2063 == D K 选择D=0.21m查表5-11得: 芯柱有效截面面积 A=0.02918m2 Z 铁轭有效截面面积 A=0.03213m2 e G=84.8kg 角重 A B=0.2m 铁芯最大片宽 M ?=0.178m 铁芯总叠厚 M b=0.19m 铁轭片高 em
铁芯电抗器设计程序 一．已知参数 1. 电抗器总容量 Q LZ 2. 电压等级 额定电压 U H 额定电流 I H 电抗率 K=%C L X X 二．确定铁芯直径、截面积 S D=4 K L Q K —系数 50～60 一般取中 Q L —电抗器每柱容量 Q LZ ÷3 D —铁芯直径 S=4D 2π S —铁芯截面 拼圆形铁芯查铁芯表 三．求匝电势 e t =45BS ? B —磁通密度 S —铁芯截面 45—系数044.41 f =45 四．计标匝数 N=t e N U = 取态数 N —匝数 N U —端电压 e t —匝电势 五．选导线 S ≈g N A I D S —导线截面 铜1.5～2.5（不浇注） N I —额定电流 铝0.8～2（不浇注） g A —电流密度 铜线1.1～1.2（浇注） 铝线0.7～0.8(浇注）
六．查线规表 b ×a b —线厚度 a —线宽度 当线截面小于12mm 2时选用丝包圆线 七．线圈计标 线圈层数N ∕N 层=层数 向小的方向圆整数：省料、噪音大、发热大 向大的方向圆整数：费料、噪声小、发热小 然后重新计算总匝数N 根据总匝数回算磁通密度B 线圈单面出线选奇数层 线圈双面出线选偶数层 八．线圈尺寸 轴向高度：导线高度×N 层＋1, 有换位时加一个导线宽度 再加0～1%余度， 有时可加到3% 幅向尺度：导线厚度×层数＋层间绝缘＋余度（1～5%）取整 九．绝缘半径 线圈幅向尺寸＋（内4＋外5） 浇注时：轴向尺寸＋40=A 窗高：轴向尺寸 A ＋90 窗宽：线圈外径＋相间绝缘距 线圈外径： ｛铁芯半径＋装配间隙（2.5～4）＋绝缘筒（3）＋风道（20）＋线圈内绝缘＋线圈厚＋5｝×2 十．线长 线圈平均直径D=（内径＋外径）÷2 线长 D π×N=线长L N 匝数 十一.导线电阻 R =S L ρ ρ—电阻率 L —导线长 S —导线截面 十二.导线发热 Q =0.24I 2Rt 杂散损耗Q ×1.05 十三.气隙 单柱气隙长度L =cm B IN 8.02 气隙个数 1cm 一个 往大方向取整 铁饼个数为：气隙个数－1 （窗高－气隙）∕饼数=饼高 或令饼高为60cm 窗高－60×（气隙数－1）－气隙数∕2=轭腿高
07 级 《电磁装置设计原理——电抗器的设计》 设计报告 姓名 学号 专业班号 指导教师 日期
480KV/10KV 电抗器设计 一．电抗器的额定值和技术要求： 1、 额定容量KVA S N 480= 2、 额定电压KV U N 10= 3、 阻抗压降V U 3811= 4、 相数3=m 5、 额定电流A I N 419= 6、 损耗W P P Fe CU 7000≤+ 7、 线圈温升K T K 125< 电抗器的主要参数选择结果 二．电抗器的参数计算选择 1． 铁芯参数设计选择 铁芯直径选择 m m S K D D 206.03/48006.0/44=?==， 选择m D 310210-?=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得：
铁芯叠压系数：95.0=dp K 铁芯柱有效截面面积：24108.291m A z -?= 轭有效截面面积：24103.321m A e -?= 角重：kg G 8.84=? 铁芯最大片宽：m B M 2.0= 铁芯总叠厚：m M 178.0=? 铁轭片高：m b em 19.0= 矩形铁芯长宽确定 举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求a/b 为3， 则可选取长a=300mm ，宽b=100mm 。 有效铁芯截面积等于铁芯面积X 叠压系数：S A =*300*100=285002mm 2． 线圈参数设计选择 电抗额定值 1381X 0.909419N N V I === 设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为1~ 线圈匝数 初选81.0,18.0'==m k T B ，
匝6010 30087.050238181.0'24=?????==-ππZ m A fB V k W ，取整得：匝06=W 主电抗计算 初选单个气隙长度m 3105.6-?=δ，铁芯饼高度m H B 31005-?= 气隙磁通衍射宽度：mm H B 4.50035.0005.03500.0ln 105.3)ln(3=?? ? ??+?=+=-πδδπδε 气隙等效导磁面积： 265943)32100)(32300()2)(2(mm Bo Ao A =?+?+=++=εεδ 主电抗，取n=16： Ω=??????=?=-0.61310105.612659403.0605081087 322722πδπδn A fW X m 主电抗压降： V X I U m N m 2570.718419=?== 则可求铁芯中磁密： T fWA U B Z m 0.680285 .006050225721=???==ππ 线圈设计 1、 线圈高度估计值： mm H n H n H A B l 4781505.32150)112()1(=-?+?-=-+-=δ 2、初选导线：2334.139,1010104mm S m b m a L =?=?=--， 带绝缘导线 1a =?-3m 1b =?-3 m 3、并绕根数：初取电密 'J =?106Am 2 7101.5104.1391419'.'661=????== -J S pp I M L ，取整得：M=7 并且令NB=7,MB=1；
平波电抗器 1 引言 高压直流（High Voltage DirectCurrent，HVDC）换流站采用半控型的晶闸管器件，利用相控进行交—直和直—交两种变换，将产生大量的高次谐波。目前HVDC换流装置一般采用12脉动换流桥，在换流站的交流侧将产生12n±1次电流特征谐波，n为自然数；在直流侧则产生12n次电压特征谐波。各种各样的不对称（如不等间隔的触发脉冲、母线电压不对称、相间换相电抗的不对称及变压器励磁电流）将产生少量额外的非特征谐波。换流站交流侧的谐波电流进入交流系统后，将使系统电压波形发生畸变并造成不良影响和危害。换流站直流侧的谐波电压将在直流线路上分布谐波电压和电流，使邻近的通信线路受到干扰。 滤波装置可抑制上述谐波。HVDC采用的滤波装置数量多、电压等级高、等效容量大，且一般为户外式。滤波装置在换流站的投资和占地面积中均占有相当大的比重。其中，滤波装置费用大约占HVDC总体投资的10%~15%[1]。典型的HVDC拓扑结构如图1所示。 整流站与逆变站一般具有对称结构。在HVDC系统直流侧首先采用平波电抗器减小直流线路中电压和电流的谐波分量；但仅靠平波电抗器的作用还不能满足谐波治理的要求，还需另外装设滤波器。传统HVDC主要装设的是针对特征谐波的无源滤波器（Passive Filter，PF）。 2 直流侧滤波装置性能评估标准 HVDC采用架空输电线时，通信干扰是很严重的问题。由于电力线路和通信线路的相对传输功率水平相差悬殊，且HVDC特征谐波频带与普通线路通话频带重合，因此对通话清晰度有明显干扰。谐波对换流站其他装置的安全运行也有严重危害。 现在各国HVDC输电工程主要根据通信干扰程度评估线路谐波水平，常采用等效干扰电流I eq指标。I eq是与直流输电线上的各次谐波电流等效的单一频率（800Hz或1000Hz）电流，其产生的干扰可等效为各次谐波电流所产生的干扰，它由整流站和逆变站谐波电流共同产生，在整流站和逆变站出站处取得最大值，其定义式为 式中 m为考虑的最高次谐波次数，对于HVDC系统通常取值为100；I n为第n次谐波电流的有效值； h n为第n 次谐波的耦合系数；P n为频率的加权系数。h n、P n与频率的对应关系见文 [2]。 在直流系统处于双极、平衡运行情况下，I eq的允许值分为：高标准（I eq为100~300mA）；中等标准（I eq为300~1000mA）；低标准（I eq超过1000mA）。对于单极运行的直流系统，该标准可增大2~3倍。近年来，随着光纤通信的普及，以上标准也有逐渐放宽的趋势。 3 直流侧滤波装置 3.1 平波电抗器 平波电抗器的设计需要满足以下几方面的要求[3]： （1）平波电抗器在直流线路小电流情况下能保持电流的连续性，触发延迟角10.1°＜a<169.9° 时，此时其电感量为
电抗器设计选型简明手册 作者：编委会 出版社：中国科技文化出版社 出版日期：2009年5月 开本：16开 册数：4册 光盘数：0 定价：960元 优惠价：480元 进入20世纪，书籍已成为传播知识、科学技术和保存文化的主要工具。随着科学技术日新月异地发展，传播知识信息手段，除了书籍、报刊外，其他工具也逐渐产生和发展起来。但书籍的作用，是其他传播工具或手段所不能代替的。在当代, 无论是中国，还是其他国家，书籍仍然是促进社会政治、经济、文化发展必不可少的重要传播工具。 详细介绍： 第一篇电抗器概论 第一章电抗器概论 第二章电抗器的过滤过程 第三章电力系统中的过电压及电压调节
第二篇铁心电抗器的电抗计算 第一章主电抗计算 第二章漏电抗计算 第三章漏磁场分析与漏电计算 第三篇空心电抗器的电感计算 第一章自感计算 第二章绝缘修正值计算 第三章磁场与自感计算 第四章互感计算 第五章带磁屏蔽的空心电抗器的磁场 第四篇电抗器的电动力 第一章铁心电抗器 第二章空心电抗器 第六篇可控饱和电抗器设计计算 第一章饱和电抗器的原理与分析 第二章含可控电抗器长线暂态过程的高阶算法 第三章可控电抗器工作原理及所产生的谐波 第四章磁阀式可控电抗器的数学模型及特性 第五章磁阀式可控电抗器简化模型和漏电抗 第六章可控电抗器暂态过程及参数 第七章裂芯式可控电抗器的数学模型及特性分析 第八章可控电抗器限制操作过电压 第九章可控电抗器接入长线的非对称运行 第十章配网自动调谐消弧线圈及控制 第十一章磁阀式可控电抗器调压控制系统 第十二章电气化铁道运态无功补偿系统 第十三章提高可控电抗器响应速度的措施 第七篇干式电抗器设计计算 第一章干式电抗器的分类、用途及基本特征 第二章干式铁心电抗器 第三章干式空心电抗器 第四章中性点接地装置 第八篇 110（66）KV~500KV油浸式电抗器管理制度 第一章概述 第二章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器技术标准 第三章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器运行规范 第四章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器检修规范 第五章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器技术监督规定 第六章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器事故措施 第七章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器评价标准 第八章 110（66）KV~500KV油浸式电抗器技术改造指导意见第九篇 10KV~66KV干式电抗器管理制度 第一章概述 第二章 10KV~66KV干式电抗器技术标准
《单相交流电抗器的简易工程设计》 杜保明 2006.03. 内容提要：本文结合产品的工程设计和生产的经验，举例介绍电抗器的铁心选用，线圈设计，磁路间隙，铜损和铁损的概算，温升的测算方法等。 关键词：单相交流电抗器，铁心，线圈，磁路间隙，铜损，高周波铁损概算，温升测算， 电抗器应用范围极为广泛，是电机启动，整流，变频，不间断电源等设备和系统中的不可或缺的部件之一。尤其是在变频和不间断电源系统中，电抗器的品质优劣可能直接决定了系统的性能和成本。 应该根据不同的要求来设计和制造电抗器，从而设计和计算的方法也各有差别。本文仅就不间断电源装置中交流电抗器的工程设计和概算方法进行讨论。 不间断电源的交流电抗器中通过的电流，既有基本频率的额定工作电流，又有进行调制的高频电流，还有相对应的各次高频谐波电流；在保证额定工作电流下的电抗值的同时，还要求保证在过负荷电流和饱和电流下的电抗；同时对电抗器的体积，重量，绝缘级别，尤其是负荷温升都有严格的规定。 交流电抗器的设计和计算依照下面所列的顺序进行。 1．根据对电抗器的基本电气参数要求，进行容量计算，选择铁心； 2．根据铁心及工作磁通密度，计算线圈的匝数和铁心的磁路间隙； 3．确定绕组的连接方式，选择绕组的线径（或载流面积），确定线圈的结构和尺寸； 4．计算绕组的铜损和铁心的铁损，判断绕组负荷温升和铁心负荷温升； 5．电抗器的整体结构设计和外形尺寸的检查。 以上的设计步骤是相互关联的，在步骤和步骤之间，如果发现不合，应随时加以调整。例如，当发现铁心窗口容纳不下绕组时，就要适当调整铁心的窗口尺寸；又如，当发生绕组铜损过大，线圈温升超出要求时，就必须调整绕组的导线载流面积，减小铜损，降低温升；等等。 以下就某型30KV A不间断电源中使用的单相交流电抗器为例，说明单相交流电抗器的简易工程设计和计算方法。 某型号30KV A不间断电源中对使用的单相交流电抗器的要求： 基本工作频率：fo = 50Hz；额定工作电流：I = 51.0 A； 额定工作电流时的电感量：L = 1.485mH±3%； 饱和电流（最大电流）：Ip = 122.4A； 饱和电流时的电感量：Lpm ≥L×99%； 调制开关频率和电流：f = 8000Hz；I f = 3.84Arms； 高次谐波频率和电流： f±2×50 2×f±50 2×f±3×50 3×f 3×f±2×50 0.61Arms 0.73Arms 0.17Arms 0.15Arms 0.28Arms 绝缘耐压：AC 2.5 kV 1分钟；绝缘电阻：DC1000V 100MΩ以上； 绝缘等级：H 级； 负荷状态：100% 连续；使用的回路电压：AC 415V 安装，使用环境和温度：室内机柜中，卧式，电抗器平均周温 45℃； 冷却条件和允许温升：前-后风速2m / s , 温升75℃以下（电抗器温度最高 120℃）； 体积：L ≤195mm，W≤105mm，H ≤165mm。
问：在电抗器铁心设计时如何划分叠片式与辐射式的界限，即是以铁心直径为界限来选择还是以其它参数为界限来选择。是否可以使用无取向硅钢片进行设计。并联电抗器设计磁密一般在1.0左右，其原因是不是只是为了降低噪声。对于干式并连电抗器，采用大理石作为气隙，如果用其他材料，比如环氧树脂，是否可行。另外，气隙块尺寸大了是否更好些。 答：界限一般并联电抗器基本上都用辐射铁心，而串联电抗器等产品一般都用叠片式铁心； 降低磁密到1.0左右主要是考虑到降低电抗器的噪音，同时，还要加防振的胶垫，即便这样，电抗器的噪音还是非常大，气隙如果采用环氧树脂，由于环氧树脂的弹性模量小，当铁心振动使环氧树脂产生较大幅度的伸缩，使产品的噪声增加。大理石作为石块，其硬度高，弹性模量大，在受到压力时不容易变形，可以减少铁心产生的噪音。油浸电抗器有些产品由于焊接质量不好，在长期运行过程中，由于振动式焊缝产生疲劳，发生渗油。 电抗器最大的问题还有局部过热，这是因为电抗器线圈产生的漏磁通较大，因此应当尽量避免靠近线圈的结构件环流的存在。（一个环路中，如果某个连接点电阻较大，则这个地方就很容易产生局部过热，影响电抗器的使用，但是如果在设计过程中，对于没有办法避免的环路，可以采取改善该处的散热条件，使产生的热量能有效的散发开去，同样也可以保证电抗器的正常使用。 使用较大的气隙块主要要看生产厂家的生产能力。如果达到接触平整也不容易。应当在铁饼加工等方面加大力度，尽量达到小气隙饼都能够接触到铁饼。 铁心气隙的大小一般对于油浸产品最大30-40mm左右（对于高压电抗器），一般情况下线圈距离铁心的尺寸应当大于气隙尺寸2倍以上，这样气隙产生的磁通基本不会影响线圈。相对来说，干式产品由于线圈距离铁心较远，气隙产生的磁通对线圈影响较小，可以取值较大一些。
电抗器设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
07 级 《电磁装置设计原理——电抗器的设计》 设计报告 姓名 学号 专业班号 指导教师 日期
480KV/10KV 电抗器设计 一．电抗器的额定值和技术要求： 1、 额定容量KVA S N 480= 2、 额定电压KV U N 10= 3、 阻抗压降V U 3811= 4、 相数3=m 5、 额定电流A I N 419= 6、 损耗W P P Fe CU 7000≤+ 7、 线圈温升K T K 125< 电抗器的主要参数选择结果 二．电抗器的参数计算选择 1． 铁芯参数设计选择 铁芯直径选择 m m S K D D 206.03/48006.0/44=?==， 选择m D 310210-?=，采用30133-DQ 硅钢片，查表（5-1）得： 铁芯叠压系数：95.0=dp K 铁芯柱有效截面面积：24108.291m A z -?= 轭有效截面面积：24103.321m A e -?= 角重：kg G 8.84=?
铁芯最大片宽：m B M 2.0= 铁芯总叠厚：m M 178.0=? 铁轭片高：m b em 19.0= 矩形铁芯长宽确定 举行铁芯的面积由上面查表得到的数据确定，又要求a/b 为3， 则可选取长a=300mm ，宽b=100mm 。 有效铁芯截面积等于铁芯面积X 叠压系数：S A =*300*100=285002mm 2． 线圈参数设计选择 电抗额定值 1381X 0.909419N N V I === 设计后，要满足电抗器的电抗的标幺值为1~ 线圈匝数 初选81.0,18.0'==m k T B ， 匝6010 30087.050238181.0'24=?????==-ππZ m A fB V k W ，取整得：匝06=W 主电抗计算 初选单个气隙长度m 3105.6-?=δ，铁芯饼高度m H B 31005-?= 气隙磁通衍射宽度：mm H B 4.50035.0005.03500.0ln 105.3)ln(3=?? ? ??+?=+=-πδδπδε 气隙等效导磁面积： 265943)32100)(32300()2)(2(mm Bo Ao A =?+?+=++=εεδ 主电抗，取n=16： Ω=??????=?=-0.61310 105.612659403.0605081087322722πδπδn A fW X m 主电抗压降： V X I U m N m 2570.718419=?== 则可求铁芯中磁密： T fWA U B Z m 0.680285 .006050225721=???==ππ 线圈设计
第一章电抗器概述 电抗器是一种电感元件，当在具有电感值L的电抗器线圈器两端产生电抗压降I L X L。在一般情况下，电抗器的电感值L与其结构尺寸有如下关系： L=W2Λ= W2μAc/Lc 式中W———线圈的匝数； Λ———磁路的磁导〔H〕。Λ=μH=μAc/Lc H----磁场强度 μ———磁路的磁导率〔H/m〕，对于空气μ≈μ0=4πx10-7 H/m Ac———磁路的等效导磁面积（㎡）； Lc———磁路的等效长度（m）。 电抗器就其磁路结构而言，有空气式电抗器和带间隙的铁心式电抗器两种。空气式电抗器无铁心，磁路主要由非铁磁材料（例如空气、变压器油等）构成，其磁导率μ≈μ0，是常数，不随负载电流变化而变化。带间隙的铁心式电抗器（以下简称铁心式电抗器）的磁路由带气隙（或油隙）的铁心柱构成，假若铁心柱中不设置一定长度的气隙，则其磁导将呈非线性，当负载电流超过一定数值时，铁心就会饱和，其磁导率会急剧下降，从而电感、电抗也就急剧下降，会影响电抗器所接系统的正常工作。电抗器按用途来分类主要有并联电抗器、消弧线圈、限流电抗器、饱和电抗器等。 第一节电抗器的基本结构 一、铁心式电抗器的结构 铁心式电抗器的结构与变压器的结构相似，但只有一个线圈———激磁线圈；其铁心由若干个铁心饼叠置而成，铁心饼之间用绝缘板（或纸板、酚醛纸板、环氧玻璃布板）隔开，形成间隙；其铁轭结构与变压器相同，铁心饼与铁轭由压缩装置通过螺杆拉紧，形成一个整体，铁轭和所有的铁心饼均应接地。铁心结构如图1-1所
示，铁心饼由硅钢片叠成，叠片方式有以下几种： 图1-1铁心电抗器的铁心结构 （a）单相电抗器铁心；（b）三相电抗器铁心 （1）平行叠片 其叠片方式如图1-2（a）所示，与一般变压器相同，每片中间冲孔，用螺杆、压板夹紧成整体，适用于较小容量的电抗器。 （2）渐开线状叠片 其叠片方式如图1-2（b）所示，与渐开线变压器的叠片方式相同，中间形成一个内孔，外圆与内孔直径之比约为4:1至5:1，适用于中等容量的电抗器。 （3）辐射状叠片 其叠片方式如图1-2（b）所示，硅钢片由中心孔向外辐射排列，适用于大容量电抗器。 图1-2铁心饼的叠片方式 （a）平行叠片；（b）渐开线状叠片；（c）辐射状叠片
课程设计 铁心电抗器设计 主要参数 B(mm)一、 技术要求： 1、 额定容量KVA S N 360= 2、 线两端电压KV U l 10= 3、 额定电压V U N 381= 4、 相数3=m 5、 额定电流A I N 315= 6、 损耗W P P k 40000≤+ 7、 线圈温升K T K 09< 二、 铁芯参数选择 铁芯直径m m S K D D 189.03/36057.0/44=?==，选择m D 3 10190-?= 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：24105.238m A z -?= 轭有效截面面积：24104.258m A e -?= 角重：kg G 0.62=? 铁芯最大片宽：m B M 185.0= 铁芯总叠厚：m M 16.0=? 铁轭片高：m b em 17.0= 三、 设计线圈时电压、电流的选择 每段电抗值Ω===210.1315/381/1N N k I U X ， 设计线圈时的电压和电流分别是V U N 381=，A I N 315= 四、 线圈匝数 初选48.0,89.0'==m k T B ， 匝7.8610 5.23889.0502381 48.0'24 =?????== -ππZ m A fB V k W ，取整得：匝86=W 五、 主电抗计算 1、 初选单个气隙长度m 3 105.7-?=δ，初选铁芯饼高度m H B 31008-?= 2、 气隙磁通衍射宽度：m H B 3 31065.55700.008.05700.0ln 105.7)ln(--?=?? ? ??+?=+=πδδπδε 3、 气隙磁通衍射面积： 23621003.410)16018565.52(65.52)2(2mm b A M M --?=?++??=?++=εεδ 4、 气隙等效导磁面积： 221029.01000/30.495 .002385 .0mm A K A A dp Z =+=+= δδ 5、 主电抗，取n=7,Ω=??????=?=-160.110 105.770292 .0865081087 322722πδπδn A fW X m 6、 主电抗压降V X I U m N m 2.203160.1315=?== 7、 磁密T V fWA U B Z m 0.8902385 .0865022.20321=???= = ππ 六、 线圈设计