摘 要

这篇文章介绍了非晶合金材料特征以及非晶合金变压器的发展近况、还描述了变压器一般的设计方式，在本文中侧重讨论了变压器的铁芯结构设计、绝缘结构设计、绕组设计、绕组尺寸计算、阻抗计算、空载损耗及空载电流计算、负载损耗、温升计算等。并在查阅了相关手册之后，选取了切合的参数与本设计进行比较，最终确定并运用文中介绍方法设计完成了非晶合金变压器，在电气性能、节能效果等各方面性能均符合国家相关规定。本文中的图纸，例如高低压线圈、铁芯尺寸等，均用画图软件进行绘制。最后用仿真软件进行了电磁仿真，验证了设计的合理性。

关键词：非晶合金变压器；结构设计；电磁计算；仿真

Abstract

In this paper, the material properties of amorphous alloys and the development of amorphous alloys are studied, and the general design method of the transformer has also been discussed, which focused on the transformer core design, insulation design, structural design of winding, winding size calculation, the impedance calculation, No-load loss and no-load current calculation, load loss, temperature rise calculation. Manual by inquiries, select the appropriate parameters to compare with the design to determine the use of text designed to introduce the completion of theamorphous alloy foil transformers, electrical performance, and other energy-saving performance results are in line with the relevant provisions of the country. Text and graphics components transformer amorphous alloy core, high-low voltage coil graphics drawn by the completion of software.And finally，i used simulation software to simulation to make sure the data is reliable.

Keyword：Amorphous alloy transformer; Design; Electromagnetic Computing; Simulation

目 录

摘要 3

Abstract 4

第1章绪论 7

1.1 简介及意义7

1.1.1 非晶合金变压器简介7

1.1.2 非晶合金变压器发展前景7

1.2 国内外研究现状8

1.2.1 国外研究现状8

1.2.2 国内研究现状非晶合金的形成9

第2章 非晶合金的铁芯的介绍10

2.1 非晶合金的形成10

2.2 非晶合金的主要特点10

2.3 非晶合金的噪声研究11

2.4 铁芯的抗短路能力分析 11

第3章 非晶合金变压器的电磁计算 12

3.1 电磁计算的一般步骤12

3.2 技术参数的确定12

3.3 电压和电流的计算12

3.3.1 单相变压器13

3.3.2 三相变压器13

3.4 铁芯直径的确定13

3.4.1 铁芯直径确定的方法14

3.4.2 非晶合金变压器叠厚的选择方法14

3.5 高低压绕组匝数的计算15

3.5.1 计算每匝电压15

3.5.2 低压绕组匝数的计算15

3.5.3 磁通密度的计算16

3.5.4 高压绕组匝数的计算16

3.5.5 变压比校核 16

3.6 变压器的绝缘设计17

3.7 铁芯与空载参数的计算19

3.7.1 变压器铁芯的作用19

3.7.2 空载参数的计算19

3.7.3 空载电流的计算20

3.8 变压器的绕组及负载损耗的计算20

3.8.1 变压器绕组的结构型式和特点21

3.8.2 绕组的要求21

3.8.3 绕组的形式21

3.8.4 导线及电流密度的选择22

3.8.5 绕组轴向、辐向尺寸及绝缘半径计算23

第4章 非晶合金变压器的总体设计26

4.1 磁通密度的选取26

4.2 工艺及噪声等26

4.3 联接组别26

4.4 非晶合金变压器的电磁计算27

4.4.1 铁芯计算27

4.4.2 线圈计算28

第5章 非晶合金变压器的主要设计参数29

5.1 主要技术参数和标准29

5.2 电压及电流参数29

5.3 铁芯的叠厚计算29

5.4 绕组计算30

5.5 绝缘半径的计算32

5.6 负载损耗32

5.6.1 高压绕组部分32

5.6.2 低压绕组部分32

5.6.3 负载损耗32

5.7 阻抗电压的计算33

5.8 铁芯的尺寸和重量34

5.9 空载损耗的计算35

5.10 油箱的相关计算35

5.10.1 散热板规格的选取36

5.10.2 散热面积计算36

5.10.3 重量计算36

第6章 仿真与分析38

6.1 建立电磁模型38

6.2 进行参数设置38

6.3 仿真结果分析40

结论42

参考文献43

致谢44

第1章绪论

1.1简介及意义

1.1.1非晶合金变压器简介

变压器可以说是我们平时最常见的装置，它是利用电磁感应的原理来改变电流电压。只要有电力的输送，就离不开变压器的身影，但是在偏远山区一些距离较远的高压输电中，变压器的损耗会大大升高，差不多会占到总电量损耗的一半左右，其中最主要的是空载损耗，因此，如果能适当减少这些损耗，将大大减少电能的浪费。基于这种原因，人们发明出了非晶合金变压器，很大程度的减少了这些损耗。非晶合金材料，指的是材料金属内部的原子按无规律顺序排布的材料。与之相对的，也就是晶态合金，这两种材料许多方面，如化学和物理性能，以及机械性能等方面有着显著的差异，例如铁基非晶合金，它具有较高的饱和磁感应强度以及较低的损耗^[6]。非晶合金变压器正是运用这个原理制作的。

优点：正是由于非晶材料的独特性能，使得非晶合金变压器具有超低的损耗特性，节约能源，用电效率高等一系列优点。它还可以极大程度地减少电力损耗，这就可以减轻电厂的负担，使CO₂以及SO₂的排放量在一定程度上相对减少，减少环境污染及温室效应。除此之外，它还有绝缘老化慢，使用寿命长等特点。非晶合金变压器，与一般的硅钢片铁芯变压器相比，空载损耗（次级开路时，在初级侧得的损耗功率）会下降80%左右，空载电流（次级开路时，初级存留的电流）会下降85%左右^[5]。