電力變壓器鐵心柱截面的優(yōu)化設(shè)計

周文洲　覃金南

【摘 要】本文論述了變壓器鐵心柱截面優(yōu)化的設(shè)計計算方法。

【關(guān)鍵詞】變壓器；鐵心；設(shè)計

0 背景

在變壓器的產(chǎn)品設(shè)計中，鐵心截面設(shè)計非常關(guān)鍵，為了達到節(jié)材降耗的目的，應(yīng)對鐵心直徑更細分檔，并使某一直徑的鐵心截面最大化，這對于規(guī)模較大的中小型變壓器廠尤為重要。本文將對改進及如何改進鐵心截面設(shè)計，提高使用效果的同時減低變壓器的成本做重點論述。

1 約束條件

變壓器的心柱截面一般采用多級圓形截面，為了提高心柱截面的利用率，必須增大心柱的幾何截面與外接圓截面的比例。為達到此目的，有兩條途徑，其一是提高疊壓系數(shù)，其二是在給定直徑D時，增加多級圓形截面的幾何面積。提高疊壓系數(shù)，受到工廠剪切、疊壓等工藝條件限制，在一定工藝水平下，它是一個常數(shù)。然而在給定直徑下，增大鐵心幾何截面積確實一個較為有效的辦法。采用優(yōu)化設(shè)計得方法，在給定直徑時，鐵心的多級圓形截面的幾何面積達到最大。如果通過優(yōu)化，能使給定直徑的圓形幾何截面積增大1%，其意義也是很大的。假設(shè)原鐵心中磁密1.74T，比較飽和，而優(yōu)化后，截面增大1%，則磁通密度可下降至1.72T，飽和情況會得到較大的緩解。鐵心截面優(yōu)化有以下三方面內(nèi)容：

1）對應(yīng)于某鐵心直徑的級數(shù)不變時，在該直徑下多級圓形截面的幾何面積達到最大。

2）級數(shù)增加一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積有較大增加，可以考慮增加一級。

3）級數(shù)減少一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積無明顯減少，可考慮減少一級。

當然，對于標準化的鐵心截面系列，其級數(shù)要符合遞變規(guī)律。

2 模型

通過比較上面三張表可知，在鐵心柱外接圓直徑為650mm時，當級數(shù)為14級，各級的寬度及厚度取值如表2時，才能使鐵心的有效截面最大。

5 模型的評價

本文對電力變壓器鐵心柱截面優(yōu)化設(shè)計給出的算法達到了對其優(yōu)化的目的，在d=650mm的算例中，先通過查表將級數(shù)范圍縮小，利用已知條件，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型，并運用maltab來求解鐵心柱有效截面最大時的級數(shù)和鐵心利用率。

【參考文獻】

[1]管金云.變壓器鐵心最佳截面設(shè)計[J].變壓器，2001，38（7）：18-22.

[2]路長柏，朱英浩，張懷靈等.電力變壓器計算[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1990.

[3]《變壓器手冊》編寫組.電力變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，1990.

[4]袁震東，主編.數(shù)學建模方法[M].上海華東師范大學，2003，1.

[責任編輯：張濤]

【摘 要】本文論述了變壓器鐵心柱截面優(yōu)化的設(shè)計計算方法。

【關(guān)鍵詞】變壓器；鐵心；設(shè)計

0 背景

在變壓器的產(chǎn)品設(shè)計中，鐵心截面設(shè)計非常關(guān)鍵，為了達到節(jié)材降耗的目的，應(yīng)對鐵心直徑更細分檔，并使某一直徑的鐵心截面最大化，這對于規(guī)模較大的中小型變壓器廠尤為重要。本文將對改進及如何改進鐵心截面設(shè)計，提高使用效果的同時減低變壓器的成本做重點論述。

1 約束條件

變壓器的心柱截面一般采用多級圓形截面，為了提高心柱截面的利用率，必須增大心柱的幾何截面與外接圓截面的比例。為達到此目的，有兩條途徑，其一是提高疊壓系數(shù)，其二是在給定直徑D時，增加多級圓形截面的幾何面積。提高疊壓系數(shù)，受到工廠剪切、疊壓等工藝條件限制，在一定工藝水平下，它是一個常數(shù)。然而在給定直徑下，增大鐵心幾何截面積確實一個較為有效的辦法。采用優(yōu)化設(shè)計得方法，在給定直徑時，鐵心的多級圓形截面的幾何面積達到最大。如果通過優(yōu)化，能使給定直徑的圓形幾何截面積增大1%，其意義也是很大的。假設(shè)原鐵心中磁密1.74T，比較飽和，而優(yōu)化后，截面增大1%，則磁通密度可下降至1.72T，飽和情況會得到較大的緩解。鐵心截面優(yōu)化有以下三方面內(nèi)容：

1）對應(yīng)于某鐵心直徑的級數(shù)不變時，在該直徑下多級圓形截面的幾何面積達到最大。

2）級數(shù)增加一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積有較大增加，可以考慮增加一級。

3）級數(shù)減少一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積無明顯減少，可考慮減少一級。

當然，對于標準化的鐵心截面系列，其級數(shù)要符合遞變規(guī)律。

2 模型

通過比較上面三張表可知，在鐵心柱外接圓直徑為650mm時，當級數(shù)為14級，各級的寬度及厚度取值如表2時，才能使鐵心的有效截面最大。

5 模型的評價

本文對電力變壓器鐵心柱截面優(yōu)化設(shè)計給出的算法達到了對其優(yōu)化的目的，在d=650mm的算例中，先通過查表將級數(shù)范圍縮小，利用已知條件，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型，并運用maltab來求解鐵心柱有效截面最大時的級數(shù)和鐵心利用率。

【參考文獻】

[1]管金云.變壓器鐵心最佳截面設(shè)計[J].變壓器，2001，38（7）：18-22.

[2]路長柏，朱英浩，張懷靈等.電力變壓器計算[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1990.

[3]《變壓器手冊》編寫組.電力變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，1990.

[4]袁震東，主編.數(shù)學建模方法[M].上海華東師范大學，2003，1.

[責任編輯：張濤]

【摘 要】本文論述了變壓器鐵心柱截面優(yōu)化的設(shè)計計算方法。

【關(guān)鍵詞】變壓器；鐵心；設(shè)計

0 背景

在變壓器的產(chǎn)品設(shè)計中，鐵心截面設(shè)計非常關(guān)鍵，為了達到節(jié)材降耗的目的，應(yīng)對鐵心直徑更細分檔，并使某一直徑的鐵心截面最大化，這對于規(guī)模較大的中小型變壓器廠尤為重要。本文將對改進及如何改進鐵心截面設(shè)計，提高使用效果的同時減低變壓器的成本做重點論述。

1 約束條件

變壓器的心柱截面一般采用多級圓形截面，為了提高心柱截面的利用率，必須增大心柱的幾何截面與外接圓截面的比例。為達到此目的，有兩條途徑，其一是提高疊壓系數(shù)，其二是在給定直徑D時，增加多級圓形截面的幾何面積。提高疊壓系數(shù)，受到工廠剪切、疊壓等工藝條件限制，在一定工藝水平下，它是一個常數(shù)。然而在給定直徑下，增大鐵心幾何截面積確實一個較為有效的辦法。采用優(yōu)化設(shè)計得方法，在給定直徑時，鐵心的多級圓形截面的幾何面積達到最大。如果通過優(yōu)化，能使給定直徑的圓形幾何截面積增大1%，其意義也是很大的。假設(shè)原鐵心中磁密1.74T，比較飽和，而優(yōu)化后，截面增大1%，則磁通密度可下降至1.72T，飽和情況會得到較大的緩解。鐵心截面優(yōu)化有以下三方面內(nèi)容：

1）對應(yīng)于某鐵心直徑的級數(shù)不變時，在該直徑下多級圓形截面的幾何面積達到最大。

2）級數(shù)增加一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積有較大增加，可以考慮增加一級。

3）級數(shù)減少一級，若給定直徑的最大幾何面積較原級數(shù)對應(yīng)的幾何面積無明顯減少，可考慮減少一級。

當然，對于標準化的鐵心截面系列，其級數(shù)要符合遞變規(guī)律。

2 模型

通過比較上面三張表可知，在鐵心柱外接圓直徑為650mm時，當級數(shù)為14級，各級的寬度及厚度取值如表2時，才能使鐵心的有效截面最大。

5 模型的評價

本文對電力變壓器鐵心柱截面優(yōu)化設(shè)計給出的算法達到了對其優(yōu)化的目的，在d=650mm的算例中，先通過查表將級數(shù)范圍縮小，利用已知條件，建立非線性整數(shù)規(guī)劃模型，并運用maltab來求解鐵心柱有效截面最大時的級數(shù)和鐵心利用率。

【參考文獻】

[1]管金云.變壓器鐵心最佳截面設(shè)計[J].變壓器，2001，38（7）：18-22.

[2]路長柏，朱英浩，張懷靈等.電力變壓器計算[M].哈爾濱：黑龍江科學技術(shù)出版社，1990.

[3]《變壓器手冊》編寫組.電力變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，1990.

[4]袁震東，主編.數(shù)學建模方法[M].上海華東師范大學，2003，1.

[責任編輯：張濤]