本发明专利技术公开了一种电力变压器铁心柱截面的优化设计方法，针对电力变压器铁心柱截面构造，先对其建立数学模型进行初始优化设计；接着，对其模型进行编程求解；然后，在求解结果的基础上对其进行进一步的优化设计；最后，在进一步优化设计的基础上，考虑其散热性进行油道设计，给出最终的优化设计实施方案。本发明专利技术具有能使电力变压器铁心柱截面构造设计更为合理、有效，使其有效截面积更优、优化效果更好、利用率更高、铁心制造成本更低、减少能量损耗更多、散热性更好、实用性更强等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力变压器优化设计的
，尤其是涉及。
技术介绍
对于电力变压器而言，铁心是重要的组成部分，它既是变压器的磁通回路，又是变压器的支撑核心。电力变压器的铁心是框形闭合结构，其中套绕组的部分为铁心柱。铁心有心式和壳式两大基本结构形式，其中，心式铁心结构是我国变压器制造厂普遍采用的铁心结构形式。在电力变压器的设计中，铁心柱的截面如何设计是一个很重要的环节。我国变压器制造业通常采用全国统一的心式铁心结构的设计图纸。根据多年的生产经验，各生产厂存在着对已有设计方案的疑问能否改进及如何改进这些设计，才能既提高使用效果，同时又能降低变压器的成本。铁心柱有效截面的面积，等于多级铁心柱的几何截面积乘以叠片系数，而叠片系数为一常数。设计时希望有效截面尽量大，这样既可以节省材料，又能够减少能量损耗。但不是只考虑有效截面最大即可，还应考虑制造工艺的要求，这样才能很好地运用到实践中， 才能得到更好地推广。另外，因为铜导线在电流流过时会发热造成铜损，铁心在磁力线通过时会发热造成铁损。所以，为了改善铁心内部的散热，铁心柱直径为380毫米以上时须设置冷却油道。简单地说，就是在某些相邻阶梯形之间留下6毫米厚的水平空隙，空隙里充满油，变压器工作时油上下循环带走铁心里的热量。具体油道数按工业要求选取，设计的油道的位置应使其分割的相邻两部分铁心柱截面积近似相等。电力变压器铁心柱在目前运用广泛，具有很广的应用前景。但其铁心柱截面构造设计上还存在许多缺陷，如其截面构造设计还不够理想、有效截面积还不够大、圆截面利用率还不够高、铁心制造成本还不够低、能量损耗的减少还不够多、散热性处理还不够好等。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种，该方法能使其截面构造设计更为合理、有效，使其有效截面积更优、优化效果更好、利用率更高、铁心制造成本更低、减少能量损耗更多、散热性更好等优点。为了解决上述技术问题，实现本专利技术的总体思路是首先，对其建立数学模型进行初始优化设计；接着，对其模型进行编程求解；然后，在求解结果的基础上对其进行进一步的优化设计；最后，在进一步优化设计的基础上，考虑其散热性进行油道设计，给出最终的优化设计实施方案。其具体步骤如下1)对其进行初始优化设计，建立其数学模型的目标函数因为铁心柱的有效截面越大，节省材料越多，能量损耗越少，则其目标函数为铁心柱的有效截面积最大，即为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．电力变压器铁心柱截面的优化设计方法，其特征在于，按以下步骤进行：１）对其进行初始优化设计，建立其数学模型的目标函数因为铁心柱的有效截面越大，节省材料越多，能量损耗越少，则其目标函数为铁心柱的有效截面积最大，即为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍａｘ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）Ｓ表示铁心柱的有效截面积，ｋ表示叠片系数，ｘｉ（ｉ＝１，２……ｎ）表示第ｉ级硅钢片的宽度，ｙｉ表示第ｉ级硅钢片的厚度，ｎ表示级数。２）建立数学模型的约束条件①由于硅钢片的宽度一般取为５的倍数，则有：ｘｉ＝５×ｌｘ（ｉ），ｌｘ（ｉ）为整数（２）②图１是铁心柱截面示意图，最中间部分为第１级，依次向上为第２、３、４……级的上半部分，依次向下为第２、３、４……级的下半部分，由勾股定理知，第ｉ级宽度的一半的平方与第１级到第ｉ级的厚度的一半的平方之和，小于等于铁心柱外接圆半径的平方，于是有约束：（ｄ表示直径）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＆ｌｅ；（／ｍｏ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｉ）ｄ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）③由于一般要求第一级的厚度最小为２６毫米，硅钢片的宽度最小为２０毫米，则有：ｙ１≥２６，ｘｎ≥２０ （４）④因为第ｉ级的宽度比第ｉ＋１级的宽度大，则有：ｘｉ＞ｘｉ＋１ （５）⑤由于硅钢片的最大宽度和硅钢片的总厚度不可能大于铁心柱外接圆的直径，则有：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｘ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｄ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｙ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＆ｌｔ；（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｄ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）６（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）⑥由制造工艺要求限制，一般情况下铁心柱级数的选择采用由工程实践经验得出的铁心柱的级数参照原则选取，其原则为：铁心柱直径在８０－１９５ｍｍ，要求级数为５－７级；铁心柱直径在２００－２６５ｍｍ，要求级数为８－１０级；铁心柱直径在２７０－３９０ｍｍ，要求级数为１１级；铁心柱直径在４００－７４０ｍｍ，要求级数为１２－１４级；铁心柱直径在７６０ｍｍ以上，要求级数为１５级以上。则有：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇｛＇...
【技术特征摘要】
1.电力变压器铁心柱截面的优化设计方法，其特征在于，按以下步骤进行1)对其进行初始优化设计，建立其数学模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋雪峰，
申请(专利权)人：蒋雪峰，
类型：发明
国别省市：85
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