變壓器選型計算與設(shè)計指南一、變壓器選型計算與設(shè)計概述

變壓器作為電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其選型與設(shè)計直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。本指南旨在提供一套系統(tǒng)化的變壓器選型計算方法與設(shè)計原則，涵蓋負(fù)載分析、參數(shù)計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保所選變壓器滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

二、變壓器選型計算步驟

（一）負(fù)載需求分析

1.確定負(fù)載類型：根據(jù)應(yīng)用場景劃分，包括阻性負(fù)載、感性負(fù)載、容性負(fù)載或混合負(fù)載。

2.計算負(fù)載功率：

-阻性負(fù)載：P=V×I×cosφ

-感性負(fù)載：P=√3×V×I×cosφ

-容性負(fù)載：Q=V×I×sinφ

示例：某設(shè)備負(fù)載為感性負(fù)載，電壓380V，電流50A，功率因數(shù)0.85，有功功率計算為P=√3×380×50×0.85≈28.8kW。

3.考慮負(fù)載變化：預(yù)留30%-50%的裕量，應(yīng)對峰值或季節(jié)性波動。

（二）變壓器參數(shù)計算

1.容量選擇：

-S=P/η（S為變壓器容量，η為效率，通常取0.95-0.98）

示例：上述負(fù)載按1.3倍裕量計算，所需容量為S=28.8×1.3/0.97≈38.5kVA，選擇40kVA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

2.頻率選擇：

-工頻變壓器（50Hz）適用于固定電網(wǎng)，中頻變壓器（400-1000Hz）適用于移動或高頻應(yīng)用。

3.繞組電壓比計算：

-U1/U2=N1/N2（N為匝數(shù)，U為電壓）

根據(jù)輸入輸出電壓要求確定匝數(shù)比，例如220V輸入/110V輸出，匝數(shù)比1:2。

（三）損耗與效率評估

1.銅損計算：Pcu=I2×R（R為繞組電阻）

2.鐵損計算：Pfe=Ph+Pw（Ph為磁滯損耗，Pw為渦流損耗）

-Ph≈K1×Bm3（K1為系數(shù)，Bm為磁通密度）

-Pw≈K2×f2×Bm2（K2為系數(shù)，f為頻率）

3.效率計算：η=P輸出/(P輸出+P總損耗)

示例：40kVA變壓器銅損5kW，鐵損1kW，滿載效率約96%。

三、變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

（一）鐵心設(shè)計

1.材料選擇：優(yōu)先采用取向硅鋼片，降低渦流損耗，磁通密度控制范圍1.0-1.5T。

2.結(jié)構(gòu)形式：

-芯式結(jié)構(gòu)：適用于中高壓變壓器，漏磁較小。

-殼式結(jié)構(gòu)：適用于低壓大電流場合，抗干擾能力強(qiáng)。

3.接縫設(shè)計：鐵軛接縫間隙≤0.05mm，確保磁路連續(xù)性。

（二）繞組設(shè)計

1.繞組材料：

-低壓繞組：銅線或鋁線，絕緣等級ClassB（130℃）或F（155℃）。

-高壓繞組：層壓紙絕緣，繞制時需控制匝間電壓≤800V。

2.繞組排列：低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組外側(cè)，分層壓絕緣墊圈。

3.壓力控制：繞組高度≤鐵心窗口的70%，確保機(jī)械穩(wěn)定性。

（三）冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1.自然冷卻（ONAN）：適用于小容量變壓器（≤10kVA）。

2.風(fēng)冷（ONAF）：通過風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)，適用于20-100kVA。

3.油浸風(fēng)冷（ONDF）：油循環(huán)散熱+風(fēng)扇，適用于100-630kVA。

示例：50kVA變壓器采用ONAF，風(fēng)扇功率0.18kW，噪音≤55dB。

四、優(yōu)化與測試

（一）優(yōu)化建議

1.節(jié)能設(shè)計：采用非晶合金鐵心替代硅鋼片，空載損耗降低60%。

2.智能化設(shè)計：集成溫度傳感器、油位監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.成本優(yōu)化：優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)化模塊，批量生產(chǎn)降低單位成本。

（二）測試標(biāo)準(zhǔn)

1.絕緣耐壓測試：施加1.5U額定電壓，持續(xù)1分鐘無擊穿。

2.空載測試：測量鐵損與空載電流，對比標(biāo)準(zhǔn)值。

3.負(fù)載測試：滿載運(yùn)行2小時，記錄溫升≤65℃。

一、變壓器選型計算與設(shè)計概述

（一）變壓器選型的重要性

變壓器作為電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其選型與設(shè)計的合理性直接影響整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性。合理的選型能夠降低能源損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；而設(shè)計上的優(yōu)化則能延長設(shè)備使用壽命，減少維護(hù)成本。因此，在進(jìn)行變壓器選型與設(shè)計時，必須綜合考慮負(fù)載特性、環(huán)境條件、運(yùn)行參數(shù)等多方面因素，確保所選變壓器能夠長期、穩(wěn)定地滿足應(yīng)用需求。

（二）本指南的適用范圍

本指南主要適用于通用工業(yè)、商業(yè)及民用場所的變壓器選型與設(shè)計，涵蓋中小型配電變壓器（如10kVA至1000kVA）的負(fù)載分析、參數(shù)計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化等全過程。對于特殊應(yīng)用場景（如高頻開關(guān)電源、整流設(shè)備等）或大型電力變壓器，需結(jié)合具體工況補(bǔ)充相關(guān)設(shè)計要求。

二、變壓器選型計算步驟

（一）負(fù)載需求分析

1.負(fù)載類型識別與分類

-阻性負(fù)載：如白熾燈、電阻加熱器等，功率因數(shù)接近1，無諧波影響。

-感性負(fù)載：如電機(jī)、電焊機(jī)等，功率因數(shù)0.7-0.9，存在諧波損耗。

-容性負(fù)載：如電容器組、靜電除塵設(shè)備等，功率因數(shù)超前，可補(bǔ)償感性負(fù)載。

-混合負(fù)載：實(shí)際應(yīng)用中多為此類，需分別統(tǒng)計各類型負(fù)載占比。

2.負(fù)載功率計算方法

-瞬時功率計算：通過電流表、電壓表及功率因數(shù)表直接測量，公式為P=√3×U×I×cosφ。

-歷史數(shù)據(jù)法：參考同類設(shè)備運(yùn)行記錄，結(jié)合負(fù)載率估算。

-標(biāo)準(zhǔn)值法：根據(jù)設(shè)備銘牌功率乘以使用系數(shù)（如商業(yè)用電取0.6-0.8）。

示例：某工廠包含100kW電阻爐（功率因數(shù)1）、50kW電機(jī)（功率因數(shù)0.8）、20kvar電容器組，總視在功率計算為S=√(1002+(50×0.8)2+(20×0.9)2)≈120kVA。

3.負(fù)載特性評估

-不對稱負(fù)載檢測：三相不平衡率應(yīng)≤5%，否則需增加平衡電抗器。

-諧波含量分析：感性負(fù)載可能產(chǎn)生5次、7次諧波，需預(yù)留10%-15%容量裕量。

（二）變壓器參數(shù)計算

1.容量確定步驟

-初步選擇：S初步=S計算×(1+裕量系數(shù))，裕量系數(shù)取1.1-1.3。

-標(biāo)準(zhǔn)化處理：參考IEC60076標(biāo)準(zhǔn)，選擇最接近的系列容量，如120kVA可選用125kVA或160kVA規(guī)格。

-經(jīng)濟(jì)性校核：繪制容量-成本曲線，確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。

2.繞組電壓比設(shè)計

-高壓側(cè)電壓：需匹配電網(wǎng)電壓±5%波動范圍，如10kV輸入需設(shè)計為10.5kV額定電壓。

-低壓側(cè)電壓：考慮變壓后電壓損失（如2%），計算公式為U2=U1×(N1/N2)×(1-δ)，δ為電壓損失率。

示例：10.5kV/0.4kV變壓器，若N1/N2=27，則U2理論值為1277V，實(shí)際設(shè)計取400V，需預(yù)留300V調(diào)壓余量。

3.損耗計算細(xì)化

-銅損分檔計算：

(1)空載銅損：忽略不計（I0<<I1）

(2)負(fù)載銅損：Pcu=Pn×(I負(fù)載/In)2×Pcu_n，其中Pcu_n為額定負(fù)載銅損。

-鐵損分頻計算：

(1)50Hz損耗：按標(biāo)準(zhǔn)頻率計算，如B級絕緣鐵損限值≤1.0W/kg。

(2)高頻附加損耗：若用于變頻設(shè)備，需增加ΔP=Kf×f2×P50，Kf為頻率系數(shù)（如2kHz時取1.2）。

（三）變壓器參數(shù)計算

1.容量確定步驟

2.繞組電壓比設(shè)計

3.損耗與效率評估

三、變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

（一）鐵心設(shè)計

1.材料選擇規(guī)范

-高頻應(yīng)用（>1000Hz）：采用坡莫合金（Permalloy）或鐵氧體，損耗系數(shù)≤10mW/cm3。

-工頻應(yīng)用：

(1)取向硅鋼：牌號30Q130，磁通密度1.3T時損耗≤1.1W/kg。

(2)非取向硅鋼：適用于低成本設(shè)計，但損耗增加30%。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計細(xì)節(jié)

-芯柱截面形狀：

(1)矩形芯柱：加工簡單，適用于中小容量變壓器。

(2)C型或H型芯柱：減少磁路長度，適合高頻應(yīng)用。

-鐵軛搭接：螺栓緊固力矩需均勻分布，每點(diǎn)扭矩120-150N·m。

（二）繞組設(shè)計

1.繞組導(dǎo)線選擇

-電流密度控制：

(1)50Hz干式變壓器：≤4A/mm2（B級絕緣）

(2)油浸式變壓器：≤5A/mm2（A級絕緣）

-材料選擇：

(1)低壓繞組：H級絕緣銅線（溫度耐受180℃），多股軟銅線用于大電流。

(2)高壓繞組：聚酯亞胺絕緣紙帶包覆，層間電壓≤300V需加絕緣墊。

2.繞組結(jié)構(gòu)優(yōu)化

-螺旋式繞組：適用于低壓大電流，電感量密度提高40%。

-紙包圓筒式：適用于高壓繞組，匝間場強(qiáng)均勻。

-層間絕緣設(shè)計：

(1)油浸式：每層加0.05mm絕緣紙，厚度累計≤5mm需加間隔條。

(2)干式：環(huán)氧樹脂浸漬，需做熱壓固化（120℃/2h）。

（三）冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1.自然冷卻（ONAN）設(shè)計規(guī)范

-鐵心表面散熱：要求油道寬度≥5mm，鐵軛處增加散熱筋。

-空氣流通：變壓器底部需高于地面100mm，四周留200mm散熱間隙。

2.強(qiáng)制冷卻（ONAF/ONDF）設(shè)計要點(diǎn)

-風(fēng)扇選型：

(1)葉片角度：前傾式（15°）適用于油浸式，后傾式（25°）適用于干式。

(2)風(fēng)量需求：按Q=0.07m3/(kVA·℃)計算，示例200kVA變壓器溫升10℃需風(fēng)量14m3/s。

-風(fēng)扇控制：設(shè)置三檔轉(zhuǎn)速（25%-75%-100%），溫度超過80℃自動全速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.油循環(huán)冷卻（ONDD）設(shè)計

-油泵選型：

(1)水平軸油泵：適用于中小容量（≤500kVA），轉(zhuǎn)速1450rpm。

(2)垂直軸油泵：適用于大容量，抗振動系數(shù)≤0.05mm/s。

-油流組織：管式散熱器設(shè)計，油流速0.3-0.5m/s，壓降≤0.05MPa。

四、優(yōu)化與測試

（一）優(yōu)化建議

1.節(jié)能優(yōu)化方案

-鐵心材料升級：采用納米晶合金替代硅鋼，空載損耗降低70%。

-有載調(diào)壓優(yōu)化：采用無勵磁調(diào)壓+微機(jī)可控硅復(fù)合調(diào)壓，調(diào)節(jié)精度±0.5%。

-散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化：在油道中添加螺旋狀銅管，散熱效率提升35%。

2.智能化設(shè)計要點(diǎn)

-傳感器配置清單：

(1)溫度傳感器：B級鉑電阻（0-150℃），精度±0.5℃。

(2)油位傳感器：浮球式，報警閾值設(shè)置在30%-40%。

(3)漏電保護(hù)：干式變壓器內(nèi)置RCD，動作電流≤10mA。

-遠(yuǎn)程監(jiān)控接口：RS485通信協(xié)議，支持Modbus-RTU格式數(shù)據(jù)傳輸。

（二）測試標(biāo)準(zhǔn)與流程

1.電氣性能測試

-絕緣電阻測試：

(1)方法：兆歐表500V/1min，干式變壓器≥300MΩ，油浸式≥2000MΩ。

(2)注意事項：測試前需充分放電，接線柱清潔度≥90%。

-空載損耗測試：

(1)設(shè)備：專用空載測試儀，測量范圍0-1000VA，精度±2%。

(2)步驟：高壓側(cè)通電，記錄電壓、電流、功率，重復(fù)3次取平均值。

2.機(jī)械性能測試

-繞組變形測試：

(1)方法：振動臺模擬運(yùn)輸工況，頻率范圍20-2000Hz，加速度≤15m/s2。

(2)考核指標(biāo)：繞組導(dǎo)線彎曲≤1mm，絕緣層無破損。

-噪音測試：

(1)設(shè)備：聲級計（Class1），距離變壓器1m處測量。

(2)標(biāo)準(zhǔn)值：干式變壓器≤60dB(A)，油浸式≤75dB(A)。

3.運(yùn)行驗(yàn)證測試

-負(fù)載耐久測試：連續(xù)滿載運(yùn)行72小時，監(jiān)測溫升≤65℃，噪音波動≤±3dB。

-諧波測試：

(1)設(shè)備：諧波分析儀，測量范圍2-2500Hz，精度±3%。

(2)指標(biāo)：總諧波畸變率THD≤5%（額定負(fù)載時）。

一、變壓器選型計算與設(shè)計概述

變壓器作為電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其選型與設(shè)計直接影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。本指南旨在提供一套系統(tǒng)化的變壓器選型計算方法與設(shè)計原則，涵蓋負(fù)載分析、參數(shù)計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確保所選變壓器滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

二、變壓器選型計算步驟

（一）負(fù)載需求分析

1.確定負(fù)載類型：根據(jù)應(yīng)用場景劃分，包括阻性負(fù)載、感性負(fù)載、容性負(fù)載或混合負(fù)載。

2.計算負(fù)載功率：

-阻性負(fù)載：P=V×I×cosφ

-感性負(fù)載：P=√3×V×I×cosφ

-容性負(fù)載：Q=V×I×sinφ

示例：某設(shè)備負(fù)載為感性負(fù)載，電壓380V，電流50A，功率因數(shù)0.85，有功功率計算為P=√3×380×50×0.85≈28.8kW。

3.考慮負(fù)載變化：預(yù)留30%-50%的裕量，應(yīng)對峰值或季節(jié)性波動。

（二）變壓器參數(shù)計算

1.容量選擇：

-S=P/η（S為變壓器容量，η為效率，通常取0.95-0.98）

示例：上述負(fù)載按1.3倍裕量計算，所需容量為S=28.8×1.3/0.97≈38.5kVA，選擇40kVA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

2.頻率選擇：

-工頻變壓器（50Hz）適用于固定電網(wǎng)，中頻變壓器（400-1000Hz）適用于移動或高頻應(yīng)用。

3.繞組電壓比計算：

-U1/U2=N1/N2（N為匝數(shù)，U為電壓）

根據(jù)輸入輸出電壓要求確定匝數(shù)比，例如220V輸入/110V輸出，匝數(shù)比1:2。

（三）損耗與效率評估

1.銅損計算：Pcu=I2×R（R為繞組電阻）

2.鐵損計算：Pfe=Ph+Pw（Ph為磁滯損耗，Pw為渦流損耗）

-Ph≈K1×Bm3（K1為系數(shù)，Bm為磁通密度）

-Pw≈K2×f2×Bm2（K2為系數(shù)，f為頻率）

3.效率計算：η=P輸出/(P輸出+P總損耗)

示例：40kVA變壓器銅損5kW，鐵損1kW，滿載效率約96%。

三、變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

（一）鐵心設(shè)計

1.材料選擇：優(yōu)先采用取向硅鋼片，降低渦流損耗，磁通密度控制范圍1.0-1.5T。

2.結(jié)構(gòu)形式：

-芯式結(jié)構(gòu)：適用于中高壓變壓器，漏磁較小。

-殼式結(jié)構(gòu)：適用于低壓大電流場合，抗干擾能力強(qiáng)。

3.接縫設(shè)計：鐵軛接縫間隙≤0.05mm，確保磁路連續(xù)性。

（二）繞組設(shè)計

1.繞組材料：

-低壓繞組：銅線或鋁線，絕緣等級ClassB（130℃）或F（155℃）。

-高壓繞組：層壓紙絕緣，繞制時需控制匝間電壓≤800V。

2.繞組排列：低壓繞組靠近鐵心，高壓繞組外側(cè)，分層壓絕緣墊圈。

3.壓力控制：繞組高度≤鐵心窗口的70%，確保機(jī)械穩(wěn)定性。

（三）冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1.自然冷卻（ONAN）：適用于小容量變壓器（≤10kVA）。

2.風(fēng)冷（ONAF）：通過風(fēng)扇強(qiáng)制通風(fēng)，適用于20-100kVA。

3.油浸風(fēng)冷（ONDF）：油循環(huán)散熱+風(fēng)扇，適用于100-630kVA。

示例：50kVA變壓器采用ONAF，風(fēng)扇功率0.18kW，噪音≤55dB。

四、優(yōu)化與測試

（一）優(yōu)化建議

1.節(jié)能設(shè)計：采用非晶合金鐵心替代硅鋼片，空載損耗降低60%。

2.智能化設(shè)計：集成溫度傳感器、油位監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.成本優(yōu)化：優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)化模塊，批量生產(chǎn)降低單位成本。

（二）測試標(biāo)準(zhǔn)

1.絕緣耐壓測試：施加1.5U額定電壓，持續(xù)1分鐘無擊穿。

2.空載測試：測量鐵損與空載電流，對比標(biāo)準(zhǔn)值。

3.負(fù)載測試：滿載運(yùn)行2小時，記錄溫升≤65℃。

一、變壓器選型計算與設(shè)計概述

（一）變壓器選型的重要性

變壓器作為電力系統(tǒng)中關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其選型與設(shè)計的合理性直接影響整個電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性。合理的選型能夠降低能源損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；而設(shè)計上的優(yōu)化則能延長設(shè)備使用壽命，減少維護(hù)成本。因此，在進(jìn)行變壓器選型與設(shè)計時，必須綜合考慮負(fù)載特性、環(huán)境條件、運(yùn)行參數(shù)等多方面因素，確保所選變壓器能夠長期、穩(wěn)定地滿足應(yīng)用需求。

（二）本指南的適用范圍

本指南主要適用于通用工業(yè)、商業(yè)及民用場所的變壓器選型與設(shè)計，涵蓋中小型配電變壓器（如10kVA至1000kVA）的負(fù)載分析、參數(shù)計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化等全過程。對于特殊應(yīng)用場景（如高頻開關(guān)電源、整流設(shè)備等）或大型電力變壓器，需結(jié)合具體工況補(bǔ)充相關(guān)設(shè)計要求。

二、變壓器選型計算步驟

（一）負(fù)載需求分析

1.負(fù)載類型識別與分類

-阻性負(fù)載：如白熾燈、電阻加熱器等，功率因數(shù)接近1，無諧波影響。

-感性負(fù)載：如電機(jī)、電焊機(jī)等，功率因數(shù)0.7-0.9，存在諧波損耗。

-容性負(fù)載：如電容器組、靜電除塵設(shè)備等，功率因數(shù)超前，可補(bǔ)償感性負(fù)載。

-混合負(fù)載：實(shí)際應(yīng)用中多為此類，需分別統(tǒng)計各類型負(fù)載占比。

2.負(fù)載功率計算方法

-瞬時功率計算：通過電流表、電壓表及功率因數(shù)表直接測量，公式為P=√3×U×I×cosφ。

-歷史數(shù)據(jù)法：參考同類設(shè)備運(yùn)行記錄，結(jié)合負(fù)載率估算。

-標(biāo)準(zhǔn)值法：根據(jù)設(shè)備銘牌功率乘以使用系數(shù)（如商業(yè)用電取0.6-0.8）。

示例：某工廠包含100kW電阻爐（功率因數(shù)1）、50kW電機(jī)（功率因數(shù)0.8）、20kvar電容器組，總視在功率計算為S=√(1002+(50×0.8)2+(20×0.9)2)≈120kVA。

3.負(fù)載特性評估

-不對稱負(fù)載檢測：三相不平衡率應(yīng)≤5%，否則需增加平衡電抗器。

-諧波含量分析：感性負(fù)載可能產(chǎn)生5次、7次諧波，需預(yù)留10%-15%容量裕量。

（二）變壓器參數(shù)計算

1.容量確定步驟

-初步選擇：S初步=S計算×(1+裕量系數(shù))，裕量系數(shù)取1.1-1.3。

-標(biāo)準(zhǔn)化處理：參考IEC60076標(biāo)準(zhǔn)，選擇最接近的系列容量，如120kVA可選用125kVA或160kVA規(guī)格。

-經(jīng)濟(jì)性校核：繪制容量-成本曲線，確定最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間。

2.繞組電壓比設(shè)計

-高壓側(cè)電壓：需匹配電網(wǎng)電壓±5%波動范圍，如10kV輸入需設(shè)計為10.5kV額定電壓。

-低壓側(cè)電壓：考慮變壓后電壓損失（如2%），計算公式為U2=U1×(N1/N2)×(1-δ)，δ為電壓損失率。

示例：10.5kV/0.4kV變壓器，若N1/N2=27，則U2理論值為1277V，實(shí)際設(shè)計取400V，需預(yù)留300V調(diào)壓余量。

3.損耗計算細(xì)化

-銅損分檔計算：

(1)空載銅損：忽略不計（I0<<I1）

(2)負(fù)載銅損：Pcu=Pn×(I負(fù)載/In)2×Pcu_n，其中Pcu_n為額定負(fù)載銅損。

-鐵損分頻計算：

(1)50Hz損耗：按標(biāo)準(zhǔn)頻率計算，如B級絕緣鐵損限值≤1.0W/kg。

(2)高頻附加損耗：若用于變頻設(shè)備，需增加ΔP=Kf×f2×P50，Kf為頻率系數(shù)（如2kHz時取1.2）。

（三）變壓器參數(shù)計算

1.容量確定步驟

2.繞組電壓比設(shè)計

3.損耗與效率評估

三、變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

（一）鐵心設(shè)計

1.材料選擇規(guī)范

-高頻應(yīng)用（>1000Hz）：采用坡莫合金（Permalloy）或鐵氧體，損耗系數(shù)≤10mW/cm3。

-工頻應(yīng)用：

(1)取向硅鋼：牌號30Q130，磁通密度1.3T時損耗≤1.1W/kg。

(2)非取向硅鋼：適用于低成本設(shè)計，但損耗增加30%。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計細(xì)節(jié)

-芯柱截面形狀：

(1)矩形芯柱：加工簡單，適用于中小容量變壓器。

(2)C型或H型芯柱：減少磁路長度，適合高頻應(yīng)用。

-鐵軛搭接：螺栓緊固力矩需均勻分布，每點(diǎn)扭矩120-150N·m。

（二）繞組設(shè)計

1.繞組導(dǎo)線選擇

-電流密度控制：

(1)50Hz干式變壓器：≤4A/mm2（B級絕緣）

(2)油浸式變壓器：≤5A/mm2（A級絕緣）

-材料選擇：

(1)低壓繞組：H級絕緣銅線（溫度耐受180℃），多股軟銅線用于大電流。

(2)高壓繞組：聚酯亞胺絕緣紙帶包覆，層間電壓≤300V需加絕緣墊。

2.繞組結(jié)構(gòu)優(yōu)化

-螺旋式繞組：適用于低壓大電流，電感量密度提高40%。

-紙包圓筒式：適用于高壓繞組，匝間場強(qiáng)均勻。

-層間絕緣設(shè)計：

(1)油浸式：每層加0.05mm絕緣紙，厚度累計≤5mm需加間隔條。

(2)干式：環(huán)氧樹脂浸漬，需做熱壓固化（120℃/2h）。

（三）冷卻系統(tǒng)設(shè)計

1.自然冷卻（ONAN）設(shè)計規(guī)范

-鐵心表面散熱：要求油道寬度≥5mm，鐵軛處增加散熱筋。

-空氣流通：變壓器底部需高于地面100mm，四周留200mm散熱間隙。

2.強(qiáng)制冷卻（ONAF/ONDF）設(shè)計要點(diǎn)

-風(fēng)扇選型：

(1)葉片角度：前傾式（15°）適用于油浸式，后傾式（25°）適用于干式。

(2)風(fēng)量需求：按Q=0.07m3/(kVA·℃)計算，示例200kVA變壓器溫升10℃需風(fēng)量14m3/