Расчет основных электрических величин

Расчет ведется в соответствии с учеб. пособием [1].

Таблица 2.1 – Основные технические характеристики

Номинальная (полная) мощность (S), кВА	Число фаз (m)	Частота (f), Гц	Номинальное ВН ( ), В	Номинальное НН ( ), В	Потери короткого замыкания ( ), Вт	Потери холостого хода ( ), Вт	Ток холостого хода ( ), %	Напряжение короткого замыкания ( ), %	Схема и группа соединения обмоток
630	3	50	10000	400	8500	1250	1,7	5,5

Таблица 2.2 – Габаритно – весовые характеристики

Номинальная мощность (S), кВА	Масса полная (G), кг	Длина (А), мм	Ширина (В), мм	Высота полная (Н), мм
630	2030	1400	1000	1790

2.1.1 Мощность одной фазы, кВ А

2.1.2 Мощность на один стержень

;

гдеn_с - число активных /несущих обмотки/ стержней трансформатора. Для нормальных силовых масляных трехфазных трансформаторов

m=n_с=3

2.1.3 Фазное напряжение ВН

- для соединения в звезду ;

2.1.4 Фазное напряжение НН

- для соединения в звезду ;

2.1.5 Номинальный ток высокого напряжения /ВН/

;

2.1.6 Номинальный ток низкого напряжения/НН/

;

2.1.7 Номинальный фазный ток ВН

- для соединения обмоток в треугольник

2.1.8 Номинальный фазный ток НН

- для соединения обмоток в звезду

2.1.9 Испытательные напряжения обмоток

- для обмотки ВН – U_1исп=35 кВ;

- для обмотки НН – U_2исп=5 кВ;

2.1.10 Заданная величина активной составляющей напряжениякороткого замыкания

где P_К принимается в ваттах, S_Н – в киловольт-амперах.

2.1.11 Заданное значение реактивной составляющей напряжения короткого замыкания , где U_К – напряжение короткого замыкания трансформатора.

Главные размеры

Главные размеры трансформатора называются диаметр стержня d, высота обмотки l (одной) и средний диаметр канала рассеяния d_f,2 (рис. 2.4).

Рисунок 2.1 - Запрессовка трехступенчатого стержня путем расклинивания с жестким цилиндром

Рисунок 2.2 - Запрессовка ярма несущими балками

Рисунок 2.3 - Четырехступенчатый стержень с двумя продольными охлаждающими каналами

2.2.12 Выбор конструкции сердечников стержневых трансформаторов

Поперечное сечение стержня обычно выполняется в виде ступенчатой фигуры, вписанной в окружность (рис. 2.1), для наибольшего заполнения сталью поперечного сечения окружности диаметром d, а также для получения наиболее технологичных цилиндрических обмоток. Число ступеней в сечении стержня определяется в зависимости от мощности трансформатора. Число ступеней стержня считается по числу углов в одной четверти круга (рис. 2.3).

Форма поперечного сечения ярма обычно выбирается более простой, чем поперечное сечение стержня (рис. 2.2). Активное сечение ярма принимают равным сечению стержня или для уменьшения потерь и тока холостого хода берут на 5-15% больше сечения стержня.

Конструкция ярма и стержня сердечника, собранного из пластин, должна обеспечивать достаточную жесткость и отсутствие вибрации листов при работе. Эти условия удовлетворяются, если сердечник запрессовывается при напряжении сжатия между листами, равном 3-4 кг/см². Для ярма такая сила сжатия обеспечивается запрес­совкой между двумя прессующими ярмовыми балками (рис. 2.2). Для стержней различного диаметра способ запрессовки выбирается по табл. 2.8 источника [1].

Охлаждение маслом магнитопровода со стержнем, диаметр которого больше 35 см, не обеспечивается теплоотдачей с наружной поверхности стержня. При d≥35 см применяют внутренние охлаждающие каналы. Продольные по отношению к листам каналы в стержне продолжаются в ярме. Размеры и число продольных каналов выбираются из таблицы 2.7 источника [1].

2.2.13 Выбор марки стали и вида междулистовой изоляции

Сердечник трансформатора шихтуется из листовой электротехнической стали следующих марок: горячей прокатки - Э41, Э42, Э45, холодной прокатки

1 - обмотка ВН;

2 - обмотка НН

Рисунок 2.4 - Основные размеры трансформатора

- Э310, Э320, Э330. Трансформаторная листовая сталь выпускается в основном толщиной 0,5 и 0,35 мм.

Между листовой изоляцией может служить бумага или лаковое покрытие. Односторонняя оклейка листов стали бумагой толщиной 0,33 мм обеспечивает надежную электрическую изоляцию между листами сердечника. Такая оклейка дешевле лаковой. Однако двухсторонняя лаковая изоляция механически прочнее, имеет большую теплопроводность, выдерживает более высокую температуру и имеет меньшую толщину.

2.2.14 Общий коэффициент заполнения сталью

К_С=К_КР*Кз,

где К_КР - коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры, приведенный в таблице 2.5 источника [1]; К_З - коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сталью, учитывающий толщину изоляционного слоя и неплотность запрессовки листов, приведенная в таблице 2.6 источника [1].

Ккр = 0,928Кз=0,89

К_С=0,928*0,89=0,826

2.2.15 Выбор индукции в стержне

Рекомендуемая индукция в стержнях трансформаторов, приведена в таблице 2.9 источника [1].

Bс=1,55 Тл

2.2.16 Диаметр стержня

Трансформатор может быть выполнен при различных соотношениях между числом витков обмотки W и диаметром стержня

Выбираем оптимальное значения коэффициента β по данным таблицы 12.1 [1].

=1,7

Определение диаметра стержня:

, см

где ;

,см (рис.2.4);

=0,9 см - ширина канала рассеяния, приведена в таблице 4.5 [1].

- ширина обмотки НН;

- ширина обмотки ВН.

Минимальная ширина канала рассеяния выбирается из условия электрической прочности изоляции по испытательному напряжению обмотки ВН.

Радиальные размеры обмоток НН и ВН могут быть предварительно рассчитаны по формуле: , но не должны быть меньше 1,2 см.

,

где значение K для S’ выше 100 КВА берем равным 0,4.

,

2.2.17 Средний диаметр канала рассеяния:

.

.-размер канала определяем по таблице 4.4 источника [1].

Ширина обмотки НН предварительно может быть рассчитана по опытной формуле:

,

где значения К для трансформатора с напряжением на высокой стороне 10 КВ принимаем равным 0,55, а а₁ принимается не менее 1,3 см.

2.2.18 Высота /осевой размер/ обмотки

где =1,7

2.2.19 Активное сечение стержня /чистое сечение стали/

2.2.20 Электродвижущая сила одного витка

2.2.21 Число витков в обмотке ВН и обмотке НН

2.2.22 Уточнение ЭДС одного витка

где - число витков обмотки НН, округленное до целого.

2.2.23 Уточнение индукции в стержне

где - уточненное значение ЭДС одного витка.