Расчет основных размеров трансформаторов

2.2  Расчет основных размеров трансформаторов

2.2.1  Определяем диаметр стержня, см;

Д_{o =,}

Где а_р – ширина приведенного канала расстояния трансформатора,

а_{р =} а₁₂ + (а₁ +а₂)/3

(а₁ + а₂)/ 3 ^. К_р ^. ,

К_кр – коэффициент канала расстояния, принимаем 0,8 табл. 6.3 «1».

(а₁ + а₂) / 3 = 0.8  =0,8 ^. 3,98 = 3,18 см

А_р = 0,9 + 3,18 = 4,08 см

U_р – реактивная составляющая короткого замыкания, %,

U_р =

U_a= P_k /10 ^. S =  =0,33%

U_P =  =5,35 %

 - отношения основных размеров, принимаем  = 1,2, табл. 6,1(1);

К_р – коэффициент приведения идеального поля расстояния к реальному полю, принимаем К_р = 0,95

К_З – коэффициент заполнения сталью, принимаем К_з = 0,9;

В_с – магнитная индукция в стержне, принимаем В_с =1,65 Тл.

Д_о = 16=18,9 см

Принимаем нормализованный диаметр Д_о = 20 см, где П_ф.с = 278 см²

П_с по таблице 3.2(1) выбираем сталь марки 3405 толщиной: 0,3 мм с жаростойким покрытием с отжигом и коэффициентом заполнения сечения стержня (ярма) К_з = 0,96.

2.2.2  Определяем ЭДС витка, В

U_в = 4,44 ^. f ^. В_с ^. П_с ^. 10^-4,

Где П_с - активное сечение стержня, см,

П_с = П_ф.с ^. К_з = 278 ^. 0,96 = 266,9 см²

U_в = 4,44 ^. 50 ^. 1,65 ^. 266,9 ^. 10^-4 =9,78 В.

2.2.3  Определим высоту обмотки, см,

Н_о = Д₁₂ / ,

Где Д₁₂ –средний диаметр между обмотками,

Д₁₂ = а_ср. ^. Д_о

а_ср. – для медных проводов а_ср. = 1,35  1,4 принимаем 1,4

Д₁₂ = 1,4 ^. 20 = 28 см

Н_о = = 73,27 см.

3. Расчет обмоток

3.1 Расчет обмоток НН

3.1.1 Число витков на одну фазу обмотки НН,

_нн = U_ф.нн / U_{в. =} 398,84 / 9,78 = 40,78, принимаем 41.

3.1.2 Уточняем ЭДС одного витка, В

U_в. = U_ф.нн / _нн = 2398,84 / 41 =398,84 В

3.1.3 Действительная индукция в стержне, Тл,

В_с = U_в ^. 10⁴ / 4,44 ^. f ^. П_с = 9,78 ^. 10⁴ / 4,44 ^. 50 ^. 266,9 = 1,65 Тл

3.14 Рассчитаем ориентировочное сечение витка, мм

П_в.нн = I_ф.нн /

Рис.1 Основные размеры трансформатора.

Где-средняя плотность тока,принимаем =2,8 А/мм² по табл.7.1(1)

П_нн = 630,25 / 2,8 = 225,09 мм²

3.1.5 Определим число витков в одном слое,

_сл. = _нн = 41

3.1.6 Ориентировочный осевой размер витка, см

h_в = Н_о / (_сл. +1) = 73,27 / (41 + 1) =1,74 см

Рис.2 Определение осевого размера витка и радиального размера для витковой обмотки: а – одноходовой; б –двухходовой.

Выбираем по табл.7.2(1) провод для многослойной цилиндрической обмотки прямоугольного сечения:

ПБ3 = 3 ^. 75,64 мм² = 226,92 мм², т.е. три провода в витке

П_в.нн = 226,92 мм²

3.1.7 Уточняем плотность тока, А/мм²

 

Рис.3 Определение радиальных размеров обмотки.

_нн = I _ф.нн /П_в.нн 630,25 / 226,92 А/мм².

3.1.8 Уточняем высоту обмотки, см

Н_о = h_в (_сл. + 1) +1 1,74(41 + 1) + 1 =74,08 см.

3.1.9 Определяем радиальный размер обмотки, см,

а₁ = а^/ = 4,25 см.

3.1.10 Внутренний диаметр обмотки, см,

Д^/₁ = Д_о + 2а₁ =18,9 + 2 ^. 4,25 = 27,4 см.

3.1.11 Наружный диаметр, см,

Д^//₁ = Д^/₁ + 2а₁ = 27,4 + 2 ^. 4,25 = 35,9 см.

3.2 Расчет обмотки ВН

3.2.1 Число витков на одну фазу обмотки ВН на основном ответвлении,

_вн = _нн^. U_ф.вн / U_ф.нн = 41 ^. 1734,1 / 398,84 = 178,26 = 178.

3.2.2 Число витков на одной ступени регулирования,

_р = 2,5_вн / 100 = 2,5 ^. 178 / 100 = 4,45 =5.

3.2.3 Число витков на ответвлениях,

+ 5% _вн = _н.вн + 2_р = 178 + 2 ^. 5 = 188

+ 2,5% _вн = _н.вн + _р = 178 + 5 = 183,

Номинальное напряжение

_н.вн = 178

- 2,5% _вн = _н.вн - _р = 178 – 5 = 173

-5% _вн = _н.вн - 2_р = 178 – 2 ^. 5 =168.

3.2.4 Ориентировочная плотность тока А/мм²,

_вн = 2- I_нн = 2 ^. 2,8 – 2,8 = 2,8 А/мм²

3.2.5 Ориентировочное сечение витка, мм²,

П_в.вн = I_ф.вн / _вн = 144,5 / 2,8 = 51,6 мм²,

Выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода по табл.5.2(2)

ПБ ав = 14,0  5,6.

3.2.6 Полное сечение витка, мм²,

П_в = п_пр.П_пр,

Где n_пр. – число параллельных проводов;

П_пр. – сечение одного провода, табл.5.2 (2),

П_в = 3^. 14,0  5,6 = 3 ^. 78,4 = 235,2 мм².

3.2.7 Уточняем плотность тока, А/мм²,

_вн = I_ф.вн / П_в = 144,5 / 235,2 = 0,6 А/мм².

3.2.8 Вычислим число витков в слое,

_сл. = Н_о / (n_пр. ^. d^/) – 1 = 73,27 / (3 ^. 5,6) – 1 = 4,6 5.

3.2.9 Определим число слоев в обмотке,

n_сл. = _вн / _сл. =178 / 41 = 4,34, принимаем 5.

3.2.10 Рабочее напряжение двух слоев, В,

U_{м сл.} = 2_сл. ^. U_в = 2 ^. 41 ^. 9,78 = 801,96 В

Межслойную изоляцию по табл.5.5 (1) выбираем в два слоя кабельной бумаги – 0,12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 1 см на одну сторону.

3.2.11 Радиальный размер обмотки, см,

а₂ = d^/_сл. + _{м сл.}(n_сл. – 1),

где _{м сл.}- число слоев и толщина кабельной бумаги, табл.5.5 (1),

а₂ = 5,6 ^. 5 + 0,012 ^. 2(5 -1) =28,096 см 28 см.

3.2.12 Внутренний диаметр обмотки, см,

Д^/₂ = Д^//₁ + 2а₁₂ = 35,9 + 2 ^.0,9 = 37,7 см.

3.2.13 Наружный диаметр обмотки, см

Д^//₂ = Д^/₂ + 2а₂ = 37,7 + 2 ^. 28 = 93,7 см.

4. Определение параметров короткого замыкания

4.1 Определение потерь короткого замыкания

4.1.1 Основные потери обмотки НН, Вт,

Р_{осн. НН} = 2,4 _нн ^.М_{м нн} ,

Где М_{м нн} – масса металла обмотки НН, кг,

М_{м нн} =28 ^. с ^.._нн^. П_{в нн} ^. 10^-5 = 28 ^. 3 ^. . 41 ^. 226,92 ^. 10^-5 =247,35 кг. Р_{осн НН} = 2,4 ^. 2,8^2. 247,35 = 4654,14 Вт.