32.小型发电励磁变压器的设计

（1）计算公式

设计励磁变压器除确定结构形式外，主要是确定其容量和二次电压。励磁变压器的容量和二次电压与发电机的励磁电流、励磁电压、强励倍数、晶闸管导通角及励磁装置采用单相或三相晶闸管控制有关，计算起来十分复杂。下面介绍的是简单实用的计算公式。

①低压单相励磁变压器。当励磁装置采用单相半控桥式整流，强励倍数为1.6时，有： 

S=2.1UleIle×10-3

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 U2=2.3Ule　

式中　　S——励磁变压器的容量，kV·A；

　　U2——励磁变压器二次电压，V；

Ule，Ile——发电机的额定励磁电压（V）和电流（A）。

小水电站发电机的容量不大，强励倍数也可适当取小些，这时励磁变压器二次电压可取U2=2.1Ule。

励磁变压器一次电压为400V，接于发电机机端线电压。

②低压三相励磁变压器。当励磁装置采用三相半控桥式整流，强励倍数为1.6时，有：

S=2.1UleIle×10-3

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 U2=1.5Ule

励磁变压器采用Yd11连接方式。

低压励磁变压器采用干式自冷；一次线圈在外层，二次线圈在内层；二次线圈层间及一、二次线圈之间有风道；一次导线按2A/mm2选，二次导线按1.4A/mm2选。一、二次导线均采用B级绝缘导线。对于单相励磁变压器，采用“□”形铁芯，线圈安置在两边柱上。不可采用“”形铁芯，将线圈安置在中心铁芯柱上，否则会大大影响变压器散热，增加损耗，缩短寿命。

③高压三相励磁变压器。当励磁装置采用三相半控桥式整流，强励倍数为1.6时，有：

S=2.3UleIle

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　U2=1.5Ule

当强励倍数取2时，有：

S=2.5UleIle

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　U2=1.8Ule

高压励磁变压器采用Yd11连接方式，可采用油浸式自冷变压器，也可采用环氧树脂浇注的干式变压器。

④高原用励磁变压器。在海拔1000～4000m地区使用的励磁变压器，除加强绝缘和加大泄漏距离外，其容量需适当放大，可取低海拔地区使用的励磁变压器容量的1.05～1.2倍。

（2）实例

【实例1】　有一台320kW、10极水轮发电机，已知额定励磁电压为43V，额定励磁电流为185A，在海拔3000m高原地区使用，试确定励磁变压器参数。励磁装置采用单相半控桥式整流。

解　采用单相励磁变压器，强励倍数取1.6倍。

励磁变压器容量为

S=2.1kUleIle×10-3=2.1×1.2×43×185×10-3=20（kV·A）　　

式中　k——考虑高原使用的最大系数。

励磁变压器二次电压为

U2=2.3Ule=2.3×43=98.9（V）（取100V）　　

励磁变压器一次电压为400V。

一次绕组电流为

I1=S/U1=20000/400=50（A）　　

二次绕组电流为

I2=S/U2=20000/100=200（A）　　

一次绕组导线截面积为

q1=I1/j1=50/2=25（mm2）　　

二次绕组导线截面积为

q2=I2/j2=200/1.4=142.9（mm2）　　

一、二次绕组导线均采用B级绝缘的双玻璃丝包线，其中一次绕组导线采用2.24mm×11.2mm（其截面积为25.09mm2），二次绕组导线采用4.5mm×16mm双根并绕（其截面积为144mm2）。

【实例2】　有一台SF830-6/990型高压水轮发电机，其额定功率为800kW，额定励磁电压为64V，额定励磁电流为160A，试计算三相励磁变压器的参数。

解　设强励倍数为1.6，则

励磁变压器的容量为

S=2.3UleIle×10-3=2.3×64×160×10-3=23.55（kV·A）　　

励磁变压器二次侧电压为

U2=1.5Ule=1.5×64=96（V）　　

因此可选用容量为25kV·A、电压为6300/100V的干式或油浸式励磁变压器。