Материал: Расчёт и конструирование силового трёхфазного трансформатора

Результаты расчёта

Приведенные графики позволяют заметить, что с ростом  масса металла обмоток  и масса стали в стержнях  уменьшаются, а масса стали в ярмах  и общая масса стали  трансформатора возрастают.

Общая стоимость активной части  с ростом  сначала падает, а затем, пройдя через минимальное значение, снова возрастает. Поскольку с увеличением  при сохранении индукции  общая масса стали возрастает, должны возрастать также потери ( и ) и ток холостого хода, что подтверждается графиками

По условиям проектирования трансформатор должен иметь потери холостого хода , этому значению по графику соответствует значение .

Величина тока холостого хода проектируемого трансформатора не должна превышать значения , следовательно, на основании кривой графика значение  не должно превышать величину .

Диапазон значений , обеспечивающий отклонение стоимости активной части трансформатора не более чем на 1% от минимального значения определяется выражением .

Данному значению  соответствуют два участка с β < 2.535 и .

Согласно графика изменения относительной стоимости, приведенного в приложении b=1,97 является оптимальным значением Сач,

Предварительно рассчитанные параметры

3. Выбор и расчет обмоток

Выбор конструкции обмоток

По таблице 5,8 [2] для обмотки НН выберем цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода. Для обмотки ВН выберем цилиндрическую обмотку многослойную из круглого провода

Активное сечение стержня:

Средняя плотность тока в обмотках

;

Ориентировочное сечение витка

;

Расчет обмоток НН

Число витков на одну фазу обмотки НН

;

ЭДС одного витка

;

Уточним значение индукции в стержне трансформатора

;

Расчет цилиндрических 2-слойных обмоток из прямоугольного провода

Число витков в одном слое для двухслойной обмотки

;

Ориентировочная высота витка:

;

Толщину изоляции примем 0,5 мм ;

Выберем из таб.5.2 [2] провод ПБ а=5 мм; b=12,5 мм с П=61,6 мм² ;

Подробные размеры провода: ;

Полное сечение витка из 3 параллельных проводов

;

Фактическая плотность тока в обмотке НН

Осевой размер витка (высота):

;

Окончательная высота (осевой размер) обмотки НН

;

Толщина слоя: ;

Радиальный размер двухслойной обмотки:

;

Внутренний диаметр обмотки Н0Н:

;

Наружный диаметр обмотки НН:

;

Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН

;

Средний диаметр обмотки НН

;

Расчет обмоток ВН

Р2асчет обмоток ВН начнем с определения числа витков, необходимых для получения номинального напряжения

;

Число витков для регулирования напряжения при четырех ответвлениях

;

Число витков четырех ступенчатой обмотки на ответвлениях равно:

Предварительная плотность тока в обмотке ВН

;

Предварительное сечение витка обмотки ВН

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода

Для обмотки ВН по ранее полученным данным выберем из таб. 5.1 провод ПБ диаметром 2.24 мм и сечением 3.94 мм². ,толщина изоляции 0,3мм ;

Полное сечение витка ;

Фактическая плотность тока обмотки ВН

;

Число витков в слое

;

Число слоев в обмотке

Рабочее напряжение между первыми витками двух соседних слоев

;

По этому напряжению из таб. 4.7 [2] выберем толщину межслойной изоляции 3х0,12мм и выступ на торцах обмотки на одну сторону 16мм.

По испытательному напряжению обмотки ВН и мощности трансформатора по таб. 2 [1] выберем:

минимальную ширину масленого канала обмотки НН и ВН ;

толщина цилиндра между обмотками ;

величину выступа цилиндра за высоту обмотки ;

минимальное расстояние между обмотками ВН соседних стержней ;

расстояние обмотки ВН от ярма ;

Радиальный размер обмотки

;

Внутренний диаметр обмотки ВН

;

Наружный диаметр обмотки

;

Расстояние между осями стержней

;

Поверхность охлаждения обмотки, намотанной на рейки на цилиндре

;

Средний диаметр обмотки ВН

.

4. Расчет параметров короткого замыкания

Определение потерь короткого замыкания

Потери короткого замыкания в трансформаторе состоят из электрических потерь в обмотках, из добавочных потерь в обмотках и отводах, а также из потерь в стенках бака и других металлических элементах конструкции, вызванных потоком рассеяния обмоток и отводов.

Согласно ГОСТ 11077-85 за расчетную (условную) температуру, к которой должны быть приведены потери и напряжение короткого замыкания, принимают: +75 ^оС для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости А, Е, В; +115 ^оС для трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, Н, С.

Полные потери короткого замыкания готового трансформатора не должны отклоняться более чем на 5% от гарантийного значения, заданного ГОСТом или заданием на проект.

Электрические потери в обмотках НН

здесь К=2,4 коэффициент, учитывающий плотность металла.

Электрические потери в обмотках ВН

Добавочные потери в обмотках

Для обмоток НН

Для обмоток ВН

Электрические потери в отводах

Примем сечение отвода равным сечению витка обмотки и общую длину проводов для соединения в звезду 7,5l, в треугольник 14l, массу металла проводов отводов можно найти по формуле,

а) для обмоток НН

;

в) для обмоток ВН

;

Электрические потери в отводах определим по формуле:

для отводов НН ;

для отводов ВН 

Потери в стенках бака:

Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора

Определим следующие минимальные расстояния и размеры₁=15 мм - изоляционное расстояние от ВН до стенки бака по табл. 4.11 [2];₂=20 мм - расстояние от отвода ВН до прессующей балки ярма по табл. 4.11 [2];₃=10 мм - расстояние от отвода НН до отвода до стенки бака по табл. 4.12 [2];₄=20 мм - расстояние от отвода НН до прессующей балки ярма по табл. 4.11 [2];₁= 4 мм; d₂=15,35 мм;

К определению основных размеров бака

Минимальная ширина бака

Минимальная длина бака

;

Средний радиус бака

;

;

Периметр гладкого бака

;

Реактивная составляющая напряжения КЗ

;

Средний радиус канала рассеивания

;

Потери в ферромагнитных деталях

Полные потери короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

;

Напряжение короткого замыкания        

.

Сопротивление короткого замыкания

Активное сопротивление короткого замыкания

;

Реактивное сопротивление короткого замыкания

Основные потери в обмотках трансформатора

5. Расчет механических усилий при коротком замыкании

Определение максимального установившегося тока короткого замыкания