Электромагнитный расчет трансформатора

6. Электромагнитный расчет трансформатора

6.1 Основные электрические параметры трансформатора были рассчитаны в п.п. 3.1.6 и 3.1.9-3.1.16 (полная мощность S, действующие значения фазных токов первичных I₁ и вторичных обмоток I₂ и т.д.).

Выбрали двухобмоточный трансформатор с плоской магнитной системой стержневого типа со стержнями, имеющими сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность, и с концентрическим расположением обмоток. Магнитная система такого трехфазного трансформатора с обмотками.

В качестве магнитной системы выбираем трёхфазную шихтованную магнитную систему, схематически изображенную на рис.6.1, из холоднокатаной стали марки 3404 толщиной 0.35 мм. Провод обмотки сделан из алюминия. Обмотки соединены по схеме ''звезда-звезда''.

 

6.2 По табл. 1.9 [4] определили потери и напряжение короткого замыкания для рассчитанной полной мощности трансформатора (S=46,32 кВ×А). Получили P_К= 2000 Вт, U_К%= 5 %. Рассчитали реактивную составляющую напряжения короткого замыкания по формуле:

(6.1)

6.3 По табл.2.2 [4] определили коэффициент заполнения k_З, по табл. 2.4 [4] определили индукцию в стержнях трансформатора B, по табл.2.5 [4] определили коэффициент заполнения площади круга k_КР, по табл.3.3 [4] определили коэффициент приведённой ширины k, по табл.3.12 [4] определили значение коэффициента β, по табл.4.5 [4] определили минимальное изоляционное расстояние a₁₂.

Получили B= 1.575 Тл, k_З= 0.965, k_КР= 0.915, k= 0.787, β= 1.4, a₁₂= 0.009 м. Приняли коэффициент приведения идеального поля рассеивания к реальному k_Р= 0.95. Рассчитали диаметр стержня по формуле:

(6.2)

6.4 Рассчитали средний диаметр канала между обмотками по формуле:

, (6.3)

где а – коэффициент; по табл. 3.4 приняли a = 1,45.

6.5 Рассчитали радиальный размер обмотки низкого напряжения:

, (6.4)

где k₁ – коэффициент; принимаем k₁= 1.1.

6.6 Рассчитали высоту обмотки по формуле:

(6.5)

6.7 Рассчитали активное сечение стержня:

(6.6)

6.8 Рассчитали количество витков первичных и вторичных обмоток по формуле:

(6.7)

(6.8)

6.9 Рассчитали сечение проводов первичных и вторичных обмоток.

(6.9)

, (6.10)

где j_d – плотность тока в обмотке; принимаем j_d= 3×10⁶ А/м²;

7. Выбор и расчет устройств защиты от аварийных токов и перенапряжений

Для защиты преобразователя от аварийных токов и перенапряжений использовали два вида устройств: автоматический выключатель QF1 и плавкие предохранители FU1-FU7 (рис.2.2).

7.1 Выбор автоматического выключателя

Автоматический выключатель включается в цепь первичных обмоток силового трансформатора. Выбор выключателя осуществляется из условий напряжения питания преобразователя (U_п=220 В), частоты питающей сети (f=50 Гц), действующего значения входного тока (I_1ф=215,6 А), а также из условия отношения пускового тока к номинальному (I_пуск/I_н=2,5). Исходя из этих условий, выбрали из справочника [5] автоматический выключатель А37-15Б со следующими параметрами:

-  частота питающей сети 50 Гц;

-  номинальный ток выключателя 250 А;

-  уставка по току срабатывания электромагнитного расцепителя 2500 А;

7.2 Выбор плавких предохранителей

Выбор плавких предохранителей в цепи каждого тиристора осуществляем из условия действующего значения анодного тока. Из справочника [5] выбирали плавкий предохранитель ПП57-3767 с параметрами:

-  номинальный ток плавкой вставки 400 А

-  номинальные потери мощности плавкой вставки 120 Вт

Для дополнительной защиты тиристоров в схему (рис. 2.2) включена демпфирующая RC-цепочка с подобранными параметрами.