         
Вс - индукция в стержне, предварительно принимаем Вс = 1,55 ÷ 1,65 Тл для сталей 3404 и 3405;
f - частота тока сети, Гц;
uкр - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %.
Радиальный размер обмотки НН:
(а1 + а2)
а1 ≈ к1 ∗ 3 = 1,1 ∗ 0,017 = 0,0187 м
где k1 = 1,1 для Sн = 25 ÷ 630 кВА; Активное сечение стержня по стали, м2:
Пс = кз ∗ Пфс ∗ 10−4 = 0,955 ∗ 1282,9 ∗ 10−4 = 0,122 м2
где Пф.с- площадь сечения стержня.
При 𝑑с = 0.45 м и без прессующей пластины:
Пфс = 1282,9 см2 Пфя = 1315 см2
𝑉у = 46220 см3
Напряжение одного витка обмотки (предварительно), В:
𝑈в = 4.44 ∗ 𝑓 ∗ 𝐵𝑐 ∗ Пс = 4,44 ∗ 50 ∗ 1,6 ∗ 0,122 = 43,518 В
4. расчет и выбор конструкции обмотки
Описание технических требований к обмоткам, а также описание их типов представлены в [1-5]. В данном разделе необходимо произвести выбор типа обмотки. Основными критериями при выборе типа обмотки служат следующие величины: ток нагрузки одного стержня Iф, мощность обмоток одного стержня Sст и номинальное напряжение Uл, а также поперечное сечение витка обмотки П [1-5].
Ориентировочное сечение витка (мм2) каждой обмотки может быть определено:
Для обмотки ВН:
𝐼ф 18.497
П = = = 8.41 мм2
𝐽ср 2,2
где Jcp - средняя плотность тока в обмотках ВН и НН.
| |
|
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
11
| |
Изм
|
Лист
|
№ докум.
|
Подп.
|
Дата
|
𝑘3 = 0,96 − 0,92
В зависимости от выбора значения Jcp будут изменяться объем и масса обмотки, а, следовательно, и электрические потери в них Рэ. Обычно при расчете трансформатора потери короткого замыкания Рк бывают заданы, и выбор средней плотности тока должен быть связан с заданной величиной Рк.
Определить среднюю плотность тока (А/мм2) в обмотках можно по формуле:
𝑃𝑘 ∗ 𝑈в 5.2 ∗ 43.518
𝐽ср = 𝑘2 ∗ 𝑘3 ∗ = 0.746 ∗ 0.94 ∗ = 0.81 А/мм2
𝑆н ∗ 𝑑12 320 ∗ 0.612
где k2 - коэффициент учитывающий материал обмотки, k2 = 0,746 - медь и k2 = 0,463 - алюминий;
Рк - потери короткого замыкания, Вт;
k3 - коэффициент, учитывающий наличие добавочных потерь в элементах трансформатора.
Примем 𝐽ср = 1,2 − 2,5, 𝐽ср = 2,2 А/мм2.
После определения средней плотности тока Jcp производится выбор типа и конструкции обмотки.
Для обмотки ВН используем непрерывную катушечную обмотку из провода прямоугольного сечения.
Для обмотки НН:
𝑘3 = 0,96 − 0,92
Примем:
𝑘3 = 0,94
𝑃𝑘 ∗ 𝑈в 5.2 ∗ 43.518
𝐽ср = 𝑘2 ∗ 𝑘3 ∗ = 0.746 ∗ 0.94 ∗ = 0.81 А/мм2
𝑆н ∗ 𝑑12 320 ∗ 0.612
Примем 𝐽ср = 2,2 − 3,5, 𝐽ср = 2,2 А/мм2.
𝐼ф 61.657
П = = = 28 мм2
𝐽ср 2,2
Для обмотки НН используем винтовую обмотку из прямоугольного провода.
| |
|
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
12
| |
Изм
|
Лист
|
№ докум.
|
Подп.
|
Дата
|
Рисунок 4. Схемы обмоток: а- цилиндрическая обмотка. б- винтовая обмотка. в- катушечная обмотка
5. расчет обмотки низкого напряжения
Число витков в обмотке НН предварительно:
𝑈ф1 1734
𝑊1 = 𝑈 = 43,518 = 39,84 витков
в
где Uф1 - фазное напряжение обмотки НН, В. Примем 𝑊1 = 40 витков;
Уточненное напряжение одного витка, В:
𝑈ф1 1734
𝑈в = 𝑊 = 40 = 43.35 𝐵
1
Уточненное значение индукции, Тл:
𝑈в 43,35
𝐵𝑐 = 4.44 ∗ 𝑓 ∗ П = 4,44 ∗ 50 ∗ 0,122 = 1,6 Тл
𝑐
ℎкан1 = 0,1 ∗ а1 = 0,1 ∗ 0,0187 = 0,00187 м
где hкан1 - осевой размер масляного охлаждающего канала между витками. Примем ℎкан1 = 0,00187 м;
Осевой размер одного витка двуходовой обмотки:
𝑙1 0,915
ℎв1 = 𝑊 + 1 − ℎкан1 = 40 + 1 − 0,00187 = 0,02 м
1
𝐼ф1 61.657
П1 = = = 28 мм2
𝐽ср 2,2
По известным П1 и hв1 подбирают подходящее сечение провода с соблюдением следующих правил:
- Минимальное число параллельных проводов равно 4;
| |
|
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
13
| |
Изм
|
Лист
|
№ докум.
|
Подп.
|
Дата
|
     
- Все параллельные провода имеют одинаковые размеры и площадь поперечного сечения.
Выберем провод прямоугольного сечения с размерами 𝑎 ∗ 𝑏 = 3.55 ∗ 8 мм (27,9 мм2)
При этом фактическая плотность тока в обмотке:
𝐼ф1 61,657
𝐽1 = = = 2,21 А/мм2
Ппр1 27,9
Осевой размер обмотки для двуходовой обмотки с равномерно распределенной транспозициями:
𝑙1 = 2 ∗ 𝑏пр1из ∗ (𝑊1 + 1) + 𝑘4 ∗ ℎкан1 ∗ (2 ∗ 𝑊1 + 1)
= 2 ∗ 0,008 ∗ (40 + 1) + 0,95 ∗ 0,00187 ∗ (2 ∗ 40 + 1) = 0,799 м
Радиальный размер винтовой обмотки a1 (м) определяется:
𝑛в1 2
𝑎1 = 2 ∗ 𝑎пр1из = 2 ∗ 0.00355 = 0.00355 м
где nх - число ходов обмотки.
Рисунок 5. Различные варианты выполнения винтовых обмоток: а) одноходовая обмотка с каналами между всеми витками; б) одноходовая обмотка с изоляционными шайбами между витками; в) двухходовая обмотка с охлаждающим каналом между ходами в одном витке;
г) двухходовая обмотка без охлаждающего канала между ходами в одном витке.
| |
|
|
|
|
|
|
|
Лист
|
|
|
|
|
|
14
| |
Изм
|
Лист
|
№ докум.
|
Подп.
|
Дата
| |
Скачать 0.97 Mb.