非晶合金干式变压器的电磁设计
日期 2019年4月 介绍了非晶态合金变压器的材料特点及发展现状、结构特点和节能效果，介绍了电池用非晶态合金变压器的设计方法:(1)非晶合金变压器电磁参数的设计:选择磁通密度，确定绕组接线组，电压和电流的铁芯厚度，高低电压绕组圈数的计算。(2)结构参数设计，即芯径计算、绕组轴向及径向尺寸、绝缘结构设计。基于VC开发平台，设计了一套非晶合金干式变压器参数设计匹配软件。结果表明，该软件可以提高工作效率，降低产品成本。验证了运用文中介绍的方法所设计完成的SG10-400/1非晶合金变压器的正确性。
目录
引言 1
一、 变压器的电磁原理 2
（一）干式变压器概述 2
（二）非晶合金结构特点 2
（三）非晶合金变压器工作原理 3
二、电磁设计流程 5
三、SG10400/1的基本功能测试技术参数的设计 7
（一）电压和电流的计算 8
（二）铁芯的尺寸设计 9
（三）高低压绕组匝数的计算 12
四、变压器电磁方案设计 14
（一）算法的确定 14
（二）非晶合金干式变压器电磁软件实现 14
五、设计验证 19
（一）结果计算 19
总结 20
参考文献 21
致谢 22
引言
我国作为发展中的大国，能源的消耗日益上涨，所以带来了资源紧缺的问题，为了解决这个问题，建设节约型社会，节能已经纳入了国策里。为了响应国家可持续性环保发展以及保护生态环境的国家政策，国家已经将非晶合金变压器列入国家重点推行的节电产品。非晶合金电力变压器有油浸式以及干式两种，非晶合金电力干式变压器也有环氧浇注式和敞开式两种，和敞开式相比环氧浇注型式应用更宽泛。非晶合金电力干式变压器作为国家新型的低消磨的变压器，它不仅有传统电力干式变压器的阻燃、稳定性高和免维持等长处。采用到非晶合金制造的电力变压器，两者的产品价格是否能相比拟是其中的关键。当前，硅钢片的与非晶合金的价格相差不大，正是推广非晶合金变压器的机遇 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
。目前，在我国，触发非晶合金电力变压器大范畴推行的要素已经具备，主要有以下几个方面。? ?
（1）城市配送电网投资急速增多。在国家电网公司“十三五”的计划中，将对三十多个重要城市的电网建设和改造进行投资，总额约为6900亿元，南方电网公司约为7800亿元，合计金额将达到14500亿元，年均投资额在9800亿元左右。“十二五”期间，电网投资主要的点在城市配电网建立和革新。? ????
（2）国家能源降低消耗计划广大增加了对节能产品非晶电力变压器的推行。当下，我国能源利用率低下，仅仅有34%，比其他兴旺国家低约10%。国家已经在“十三五”期末时明确提出“单位国内生产总值能源消耗比‘十二五’期末降低10%”傍边，对于现在的中国各大行业来说，能源降低消耗已是一份紧张的政党任务。这就让电网公司承担上庞大的压力。非晶店里变压器的运用就是降低电网消损的主要技能。
（3）硅钢片价格的连续上升，就是非晶变压器的推向市场的机会。比价效应大大影响了非晶合金变压器的应用，但从近几年开始，由于社会的发展带动了对电力的需求，造成硅钢的价钱上升，在这种情况下相同规制的硅钢变压器与非晶变压器的市场价格已经非常接近。非晶电力变压器己经具备了替代硅钢变压器的价格优越。??
一、变压器的电磁原理
（一）干式变压器概述
在我国节能社会建设中，随着电力行业的发展和城乡电网建设改造的深化，广大电力用户对节能变压器的要求越来越高。为了加快产品的升级换代，提高节能水平，满足市场需求，目前全国各地变压器厂家都在增加生产无定形合金变压器。图11为常用干式变压器结构图。
图11 干式变压器结构图
（二）非晶合金结构特点
非晶态合金是一种由铁、碳、硅、硼等材料经超高速冷凝固而成的非晶态合金。在液态合金凝固时，晶体中的原子就不能有序排列然后结晶，这样形成的固态合金没有晶格和晶界。这种非晶态合金的制造工艺简单，性能优良。自20世纪80年代以来，已成为国内外材料科学研究和开发的重点。图12为非晶合金生产流程。
图12 非晶合金生产流程
非晶合金属于软磁材料。其磁化功率比较小，单位损耗也小。因为它不存在晶界或晶格，所以具有高温稳定的特性。同时，非晶合金是一种非取向材料，使其制造工艺简单，性能优异。硅钢片的膨胀度远低于非晶合金。因此，应该采取有效的措施来防止生产中的噪音。非晶态合金的硬度大，在处理非晶态合金的过程中，相对于硅钢片降低难度大大增加，因此，在产品加工应减少非晶态合金的切削；此外，非晶态合金大大地受到机械应力的影响，这可能会改变其磁性。图13为非晶合金晶粒内部结构。因此，在设计和使用非晶态合金制作变压器时，应尽量减小铁芯的机械应力，以减小非晶态合金的影响。
图13 非晶合金晶粒内部结构
因此，在设计和使用非晶态合金制作变压器时，应尽量减小铁芯的机械应力，以减小非晶态合金的影响。
（三）非晶合金变压器工作原理
变压器是根据电磁原理和电力传输和转换设备，将生活中常用的220V电压通过匝数变化，变成所需高压，其工作原理如图14所示。
图14 非晶合金变压器工作原理
二、电磁设计流程
变压器电磁设计计算的首要任务是确定变压器的电磁负荷和主要尺寸，计算的结果必须满足有关部门的规定和要求。变压器电磁设计的主要步骤一般可以分为以下：
（1）选好铁心结构型式，确定铁心柱直径，匹配标准直径，铁心柱和铁轭截面积被计算出来。
（2）初选磁通密度（铁心柱中），计算每匝电压。
（3）初步算出低压线圈匝数，确定整数匝，依据整数匝再重算磁通密度及每匝电压，再计算出高压线圈匝数。
（4）依据变压器电压等级和额定容量，确定变压器的绝缘结构。
（5）依据线圈型式，确定导线规格，然后对线圈段数、层数、匝数进行排列，计算线圈辐向尺寸和轴向高度。
（6）初步计算阻抗电压无功分量值，大容量变压器的无功分量值应当与阻抗电压标准值相接近；小型变压器的无功分量值应当小于阻抗电压标准值。
（7）算出变压器的负载损耗，如果大于允许值，转到(5)。
（8）算出阻抗电压，如果大于允许值，转到(5)。
（9）算出变压器高、低压线圈对空气的温升。如果大于允许值，转到(5)。
（10）算出变压器的空载损耗和负载损耗，假如大于允许值，转到(2)。
目录
引言 1
一、 变压器的电磁原理 2
（一）干式变压器概述 2
（二）非晶合金结构特点 2
（三）非晶合金变压器工作原理 3
二、电磁设计流程 5
三、SG10400/1的基本功能测试技术参数的设计 7
（一）电压和电流的计算 8
（二）铁芯的尺寸设计 9
（三）高低压绕组匝数的计算 12
四、变压器电磁方案设计 14
（一）算法的确定 14
（二）非晶合金干式变压器电磁软件实现 14
五、设计验证 19
（一）结果计算 19
总结 20
参考文献 21
致谢 22
引言
我国作为发展中的大国，能源的消耗日益上涨，所以带来了资源紧缺的问题，为了解决这个问题，建设节约型社会，节能已经纳入了国策里。为了响应国家可持续性环保发展以及保护生态环境的国家政策，国家已经将非晶合金变压器列入国家重点推行的节电产品。非晶合金电力变压器有油浸式以及干式两种，非晶合金电力干式变压器也有环氧浇注式和敞开式两种，和敞开式相比环氧浇注型式应用更宽泛。非晶合金电力干式变压器作为国家新型的低消磨的变压器，它不仅有传统电力干式变压器的阻燃、稳定性高和免维持等长处。采用到非晶合金制造的电力变压器，两者的产品价格是否能相比拟是其中的关键。当前，硅钢片的与非晶合金的价格相差不大，正是推广非晶合金变压器的机遇 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
。目前，在我国，触发非晶合金电力变压器大范畴推行的要素已经具备，主要有以下几个方面。? ?
（1）城市配送电网投资急速增多。在国家电网公司“十三五”的计划中，将对三十多个重要城市的电网建设和改造进行投资，总额约为6900亿元，南方电网公司约为7800亿元，合计金额将达到14500亿元，年均投资额在9800亿元左右。“十二五”期间，电网投资主要的点在城市配电网建立和革新。? ????
（2）国家能源降低消耗计划广大增加了对节能产品非晶电力变压器的推行。当下，我国能源利用率低下，仅仅有34%，比其他兴旺国家低约10%。国家已经在“十三五”期末时明确提出“单位国内生产总值能源消耗比‘十二五’期末降低10%”傍边，对于现在的中国各大行业来说，能源降低消耗已是一份紧张的政党任务。这就让电网公司承担上庞大的压力。非晶店里变压器的运用就是降低电网消损的主要技能。
（3）硅钢片价格的连续上升，就是非晶变压器的推向市场的机会。比价效应大大影响了非晶合金变压器的应用，但从近几年开始，由于社会的发展带动了对电力的需求，造成硅钢的价钱上升，在这种情况下相同规制的硅钢变压器与非晶变压器的市场价格已经非常接近。非晶电力变压器己经具备了替代硅钢变压器的价格优越。??
一、变压器的电磁原理
（一）干式变压器概述
在我国节能社会建设中，随着电力行业的发展和城乡电网建设改造的深化，广大电力用户对节能变压器的要求越来越高。为了加快产品的升级换代，提高节能水平，满足市场需求，目前全国各地变压器厂家都在增加生产无定形合金变压器。图11为常用干式变压器结构图。
图11 干式变压器结构图
（二）非晶合金结构特点
非晶态合金是一种由铁、碳、硅、硼等材料经超高速冷凝固而成的非晶态合金。在液态合金凝固时，晶体中的原子就不能有序排列然后结晶，这样形成的固态合金没有晶格和晶界。这种非晶态合金的制造工艺简单，性能优良。自20世纪80年代以来，已成为国内外材料科学研究和开发的重点。图12为非晶合金生产流程。
图12 非晶合金生产流程
非晶合金属于软磁材料。其磁化功率比较小，单位损耗也小。因为它不存在晶界或晶格，所以具有高温稳定的特性。同时，非晶合金是一种非取向材料，使其制造工艺简单，性能优异。硅钢片的膨胀度远低于非晶合金。因此，应该采取有效的措施来防止生产中的噪音。非晶态合金的硬度大，在处理非晶态合金的过程中，相对于硅钢片降低难度大大增加，因此，在产品加工应减少非晶态合金的切削；此外，非晶态合金大大地受到机械应力的影响，这可能会改变其磁性。图13为非晶合金晶粒内部结构。因此，在设计和使用非晶态合金制作变压器时，应尽量减小铁芯的机械应力，以减小非晶态合金的影响。
图13 非晶合金晶粒内部结构
因此，在设计和使用非晶态合金制作变压器时，应尽量减小铁芯的机械应力，以减小非晶态合金的影响。
（三）非晶合金变压器工作原理
变压器是根据电磁原理和电力传输和转换设备，将生活中常用的220V电压通过匝数变化，变成所需高压，其工作原理如图14所示。
图14 非晶合金变压器工作原理
二、电磁设计流程
变压器电磁设计计算的首要任务是确定变压器的电磁负荷和主要尺寸，计算的结果必须满足有关部门的规定和要求。变压器电磁设计的主要步骤一般可以分为以下：
（1）选好铁心结构型式，确定铁心柱直径，匹配标准直径，铁心柱和铁轭截面积被计算出来。
（2）初选磁通密度（铁心柱中），计算每匝电压。
（3）初步算出低压线圈匝数，确定整数匝，依据整数匝再重算磁通密度及每匝电压，再计算出高压线圈匝数。
（4）依据变压器电压等级和额定容量，确定变压器的绝缘结构。
（5）依据线圈型式，确定导线规格，然后对线圈段数、层数、匝数进行排列，计算线圈辐向尺寸和轴向高度。
（6）初步计算阻抗电压无功分量值，大容量变压器的无功分量值应当与阻抗电压标准值相接近；小型变压器的无功分量值应当小于阻抗电压标准值。
（7）算出变压器的负载损耗，如果大于允许值，转到(5)。
（8）算出阻抗电压，如果大于允许值，转到(5)。
（9）算出变压器高、低压线圈对空气的温升。如果大于允许值，转到(5)。
（10）算出变压器的空载损耗和负载损耗，假如大于允许值，转到(2)。
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