基于SOLIDWORKS的变压器三文设计 第4页
由手工计算的流程图可以看到，变压器的设计过程是一个需要大量试算、筛选和核算的繁琐过程、手工计算工作量大，效率低下。各部分参数之间存在比较复杂的关系，很难保证手工调整能够向着更优的方向进行。在目前的情况下，一般都采用经验值为试算的初始值，在核算中加以调整的方法。
2.2.2 变压器设计计算结果
通过电磁计算，可以确定变压器的电、热、机械等方面的基本参数，主要包括：
（1） 相电压相电流；
（2） 铁心几何尺寸、电磁性能参数，包括磁通量、磁通密度、铁损等
（3） 线圈每匝电压和匝数；
（4） 线圈形式和描述尺寸参数，包括分段形式uhe油道分布情况，以及轴向、辐向尺寸；
（5） 线圈导线规格；
（6） 线圈的电磁性能，包括阻抗电压、空载电流、基本损耗、杂散损耗；
（7） 散热器系统形式选择，基本尺寸参数，以及温升校核；
（8） 各部分和各种材料的重量；
（9） 成本估计[12]。
根据本设计要求即35kV、3150kVA电力变压器的设计确定主要尺寸计算性能数据以及重量、外形尺寸等，并且确保计算结果满足有关技术标准的规定和使用部门的
要求（见附录一）。
此设计的具体计算结果包含如下：
a：根据经验可以假设铁心直径D=300mm 查表得At=654.6 c㎡
由45et=B×At 假定B=1.676 则求得et=24.37 V/匝
由et=UN/N2 则N2=10500/et=431 匝
实际的每匝电压 et=UN/N2=24.36 V/匝
b:高低压线圈的电压，电流的计算
根据国家标准和设计要求选取变压器联结组别为Y，d11类型。高压线圈线电压 35000V 则相电压20210V ，高压线圈线电流和相电流均为51.96A 。低压线圈线电压和相电压均为10500V，低压线圈线电流173.2A则相电流为100A
c:匝数的确定
对高压线圈 5%UN匝数=1010/et=41.46匝 则取41匝，42匝两种
则：-5%U1时的匝数=19200/et=788匝
额定电压时的匝数=788+41=829
+5% U1时的匝数=829+42=871匝
对于低压线圈如a所示 N2=431 匝，经过误差核对可得高、低压线圈的匝数选取符合要求。
d：线圈导线的选择
对于高压线圈欲取电流密度JA=3.15A/m㎡则扁导线截面需取51.96/At=16.5m㎡
从而取 导线裸线尺寸为 ，尺线绝缘为 即ZB-0.45
实际的 导线截面为16.6 m㎡则实际的电流密度JA=51.96/16.6=3.13A/ m㎡
对于低压线圈欲取电流密度为JA=3.1A/m㎡则扁导线截面需取100/JA=32.25m㎡
从而取 导线裸线尺寸为 ，尺线绝缘为 即ZB-0.45
实际的 导线截面为33.05 mm2，实际的电流密度JA=100/33.05=3.02A/m㎡
经上验证选取的导线均符合要求
e: 线圈平均匝长的计算
高压线圈平均半径：Rx=R4+（a1m+2a1n）/2=199+21.5+25=245.5
平均匝长：Lh=2R x=1.543 m
总长 ： m
低压线圈平均半径：Rx=R2+a2/2=163+36/2=181
平均匝长：L=2 Rx=1.1375 m
总长 ： m
2.3 结构设计
选定各种结构件的型式，核算各部分的强度。并且保证绕组的绝缘强度和动、热稳定性以及铁心和油箱的机械强度。同时使设计的整体结构及其零部件的制造符合节约原材料加工方便以及便于安装、运输和文护修理等要求[13] 。包含如下：
2.3.1 变压器铁心结构的设计
变压器铁心型式分为心式与壳式。壳式铁心可应用于各种容量与各种电压等级的变压器中。美国和欧洲部分国家通常采用壳式铁心，我国各制造厂一般不采用。
心式铁心包括各心柱在同一垂直平面的铁心和渐开线、辐射式、卷绕式等四种类型。
渐开线式铁心心柱叠片用成型机压成渐开式，铁轭用带料卷成三角形，叠装方便生产这种铁心的机械化程度很高，适用于成批生产的中小型变压器。铁轭截面积也只占心柱截面积的 ，而且磁路时对称的，可以节约硅钢片用量。但由于心柱与铁轭是对接的，故空载电流较大。
辐射式铁心心柱叠片排列成辐射状，旁轭沿心柱圆周径向对装，实际上这是另一种型式的壳式铁心。这种结构的优点是在铁心的硅钢片中，漏磁将顺着硅钢片进入铁心外层的一些钢片中，从而实际不存在由漏磁通引起的损耗，涡流损耗显著降低。但是这种结构的心柱片宽种类多，制造工时大为增加，空载电流也较大。
卷绕式铁心不需要叠装，空载性能良好。但是无法套装成型线圈，而需要利用专用设备将线圈绕在铁心上。只适用于小型变压器和互感器。有时为了套装线圈，将卷制好的铁心锯成两半，待套装线圈后用树脂胶合。但因此而形成对接的缝隙，使空载电流增大[14]。
心柱在同一垂直平面的铁心通常竖直放置，气横截面为内接于圆的多级梯形。三相三柱铁心的每柱套装有绕向相同的相绕组，铁轭的横截面积完全可以与心柱的截面积相同，即级数和各级尺寸u都与心柱一样，这样可以保证磁通在铁心中均匀分布。这铁心结构的铁轭高度可以降低为三柱式的 ，同时这种铁心结构对减少漏磁场引起的钢铁构件附加损耗也有利。
综合比较，本次设计便采用心柱在同一垂直平面的铁心结构（心式叠铁心）。
2.3.2 变压器绕组型式的设计
变压器绕组是按照规定连接方法连接起来的、在系统上具有改变电压、电流功能的单匝或几匝线圈的组合。变压器运行时绕组直接与电网连接，它不但长期工作在额定电压下，而且收到突发短路、雷击、开关操作等暂态过程中产生的过电压、过电流以及相应的电磁力的作用。因此变压器绕组英具有足够的电气强度、机械强度、耐热能力以及良好的散热条件，同时还应该具有合理的工艺性与经济性。常用的绕组型式有圆筒式、连续式、螺旋式、纠结式等。
圆筒式线圈是同心式线圈中最简单的一种结构型式。易于绕制，层间油道散热效率高，但是端部支撑的稳定性较差。
螺旋式线圈有单螺旋、双螺旋、三螺旋和四螺旋等几种。这种线圈绕制简便，机械强度好；由于受到线圈高度的限制，匝数稍多就无法采用此类型。所以他一般用于三相容量为800KVA以及以上、电压为35KV以及以下的大电流、低电压的线圈。
连续式线圈的适用很大范围（三相容量在630KVA以上，电压为3～110KV）的容
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