Рассчет трехфазного силового масленого двухобмоточного трансформатора

Рассчет трехфазного силового масленого двухобмоточного трансформатора

а1 = (2а'+а11) 10-1,
где а11 — ширина осевого масляного канала между слоями обмотки берется из табл. 19.
В двухслойной обмотке без канала между слоями вместо значения ширины канала следует подставлять в формулу значения толщины междуслойной изоляции. В таких обмотках для обеспечения механической прочности в качестве междуслойной изоляции рекомендуется брать два слоя картона толщиной 0,5 мм каждый.
а1 = (2·2,1+1) 10-1=0,52 см
1.7. Окончательная высота (осевой размер) обмотки НН, см,
ℓ1=hв1·(wсл1+1)+0,5
ℓ1=0,42·(39+1)+1,5=18,3
где hв1— реальная высота одного витка, рассчитанная для выбранных проводов по рис. 3 с учетом вида намотки.
1.8. Внутренний диаметр обмотки НВ, см,
D'1=d+0,2·a01
D'1=11+0,2·4=11,8
1.9. Наружный диаметр обмотки НН, см,
D''1=D'1+2·а1
D''1=11,8+2·1,32=14,44
1.10. Полная охлаждаемая поверхность обмотки, м2,
двухслойная обмотка без охлаждающего канала, имеющие две охлаждаемые поверхности обмотки
П01=с·k·π(D''1+D'1)·ℓ1·10-4
П01=3·0,75·3,14·(14,44+11,8)·18,3·10-4=0,4
Коэффициент k учитывает закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями и может быть принят равным 0,75.
Глава 6. РАСЧЕТ ОБМОТОК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении определяется по формуле:
Округляем до 2035 витков.
Число витков для одной ступени регулирования
Округляем wр до 51 витка.
Число витков обмотки на отводах:
а) верхние ступени напряжения
+5%·w2=w2+2wp=2035+2·51=2137
+2,5%·w2=w2+wp=2035+51=2086
б) при номинальном напряжении
w2=2035
в) нижние ступени напряжения
-2,5%·w2=w2-wp=2035-51=1984
-5%·w2=w2-2wp=2035-2·51=1933
Плотность тока в обмотке ВН предварительно определяется по формуле, А/мм2,
Предварительное сечение витка обмотки ВН, мм2
По предварительному сечению П'2 из сортимента круглого обмоточного провода (табл. 20, 21) подбирается провод подходящего сечения с диаметром провода без изоляции d2 и провода с изоляцией d'2 мм.
ПЭЛБО×=
1.1. Полное сечение витка, мм2
П2=nв2×П''2
где П'2 сечение одного провода (табл. 20, 21).
П2=1×0,785
1.2. Уточненная плотность тока обмотки ВН, значения которой применяется в дальнейших расчетах, А/мм2
1.3. Число витков в слое
Причем обмотки ВН и НН имеют одинаковую высоту ℓ2=ℓ1=ℓ=30,4 см
1.4.Число слоев обмотки
Величину nсл2 округляем до 9.
1.5. Рабочее напряжение двух соседних слоев, В
Uм сл=2·wсл2·Uв
Uм сл=2·231·2,95=1363
По рабочему напряжению двух слоев по табл. 10 выбирают число слоев кабельной бумаги и общую толщину изоляции между двумя слоями обмотки -δмсл, мм (рис. 4).
Рис. 4. Изоляция торцевой части многослойной цилиндрической обмотки:
1 экран;
2 — междуслойная изоляция;
З – бортики из электрокартона;
4 витковая изоляция.
Число слоев кабельной бумаги 3, δмсл=0,36 мм.
1.6. По испытательному напряжению Uисп обмотки ВН и мощности трансформатора определяем по табл. 8, рис. 2:
а) размер канала между обмотками ВН и НН а12=0,9 см;
б) толщина цилиндра между обмотками δ12 =0,25 см;
в) величина выступа цилиндра за высоту обмотки ℓц2=1 см;
г) минимальное расстояние между обмотками ВН соседних стержней а22=0,8 см;
д) толщина междуфазной перегородки δ22=0 см;
е) расстояние обмотки ВН от ярма ℓ02=2 см.
1.7. Радиальный размер обмотки ВН без экрана, см,
Под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран — незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.
Радиальный размер обмотки ВН с экрана определяется по формуле, см:
1.8. Внутренний диаметр обмотки, см,
1.9. Наружный диаметр обмотки, см,
1.10. Расстояние между осями соседних стержней, см,
1.11. Поверхность охлаждения обмотки, м2,
где n=1; D'2=0; k=1 — для одной катушки, намотанной непосредственно на цилиндр;
Глава 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Потери в обмотках и отводах рассчитываются для рабочей температуры обмоток +75°С. Отклонение расчетных потерь короткого замыкания от заданных не следует допускать более +5%.
1. Масса обмотки НН, кг,
2. Масса обмотки ВН, кг,
В этих формулах:
с — число стержней, с 3;
П сечение витка соответствующей обмотки, мм2;
D'j, D''j, — внутренний и наружный диаметры обмоток, см;
w2 – число витков обмотки ВН при номинальном напряжении.
3. Коэффициент добавочных потерь который зависит от геометрических размеров проводников обмоток и их расположения по отношению к полю рассеяния трансформатора, определяется для каждой обмотки:
а) для прямоугольного провода обмотки НН:
где
В формулах, согласно рис. 5, принято:
n — число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном к направлению линий магнитной индукции поля рассеяния;
m – число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния;
а — размер проводника в направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции поля рассеяния;
b — размер проводника в направлении, параллельным линиям магнитной индукции поля рассеяния;
ℓ — общий размер обмотки (высота);
d — диаметр круглого провода.
Значения а, b, d и с следует подставлять в формулу в см.
Рис. 5. К определению добавочных потерь в обмотках
Коэффициент приведения реального поля рассеяния к идеальному параллельному полю рассеяния определяется по приближенной формуле
б) для круглого провода обмотки ВН:
где
4. Электрические потери в обмотках низкого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт
5 Электрические потери в обмотке высокого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт,
6. Плотность теплового потока обмотки НН (потери в обмотке НН, отнесенные к единице охлаждаемой поверхности), Вт/м2
7. Плотность теплового потока обмотки ВН, Вт/м2
8. Расчет электрических потерь в отводах сводится к определению длины проводников и массы металла в отводах:
а) сечение отвода принимается равным сечению витка, мм2,
Потв=Побм=0,785
б) длина проводов отводов (рис. 6) ,см
ℓотв≈14·ℓ
где ℓ — высота обмотки;
ℓотв≈14·18,3=256,2
в) масса металла проводов отводов, кг
где v=8900 кг/м3,
г) электрические потери в отводах Вт
где k — коэффициент, зависящий от материала обмоток, медь — k=2,4;
9. Потери в стенках бака и других стальных деталях — потери на гистерезис и вихревые токи от полей рассеяния обмоток и отводов трансформатора. Поскольку при рациональной конструкции трансформатора потери в ферромагнитных конструктивных деталях составляют сравнительно небольшую часть потерь короткого замыкания, определение этих потерь для трансформаторов общего назначения проводится по приблизительной формуле
где S— полная мощность трансформатора кВ·А;