расчет трансформатора. Расчет трехфазного сухого силового трансформатора
 Скачать 3.7 Mb.
|
|
4 Предварительный расчет обмоток. Определяют ЭДС одного витка (предварительно):  Проверяем соответствие величины uкр заданному значению.  Определяем число витков обмотки НН:  Примечание: округляем результат до ближайшего целого числа 30шт. При двухслойной цилиндрической обмотке округляем до четного числа. Уточняем ЭДС одного витка после округления:  Тогда число витков обмотки ВН:  Примечание: округляем результат до ближайшего целого числа 400 шт. Разделяем заданную мощность потерь короткого замыкания Рк между обмотками НН и ВН пропорционально длине витка, что обеспечивает примерно равную плотность тока: - потери в обмотке НН:  - потери в обмотке ВН:  Определяем площади сечений проводов обмоток НН и ВН [1]:   Примечание: в соответствии с таблицами 6 и 7, так как шириной канала ВН а12=22 мм, а НН а22=25 мм, то pt=38,8·10-9. где pt - удельное сопротивление материала обмотки (табл. 7). Тогда расчетные плотности тока в обмотках будут:  Плотность тока не превышает допустимое J=1.8 А/мм2 значит расчет можно продолжать. Уточняем действительную амплитуду индукции в стержне:  Примечание: Значение Bс находиться в рекомендуемом пределе Вс = (1,45…1,55) Тл . Определяем число реек по данным табл. 5. Определяем ширину реек из условия, что их суммарная ширина не более 15% от длины окружности обмотки, то есть принимаем коэффициент закрытия поверхности Kзп≥0,85.   5 Расчет обмоток (общие положения) Исходными данными для расчета являются: ℓ1; ℓ2 – высота обмоток; П1; П2 – сечения витков; w1; w2 – числа витков. При этом высота обмоток НН и ВН предполагается одинаковой. Для оценки теплового режима трансформатора найдем плотность теплового потока обмоток (для двух охлаждающих поверхностей у каждой обмотки):   где pt – удельное сопротивление при рабочей температуре tраб (табл. 7); IФ,ном – номинальный ток обмотки; KД – из таблицы 5; ℓ – длина обмотки; П1, П2 – сечения проводов; Kзп = 0,85. Примечание: Сравнив полученные значения с данными табл. 6 видим, что значение нормы теплового потока в 720 Вт/м2 для нашей ширины канала в а12=22 мм не превышены. Таблица 6 Допустимые значения плотности теплового потока обмотки ВН
Если ширина канала равна или превышает 15 мм, то из табл. 6 можно брать наибольшую плотность теплового потока, то есть 380 Вт/м2 для класса нагревостойкости изоляции В и 720 Вт/м2 – для класса F. Таблица 7 Удельное сопротивление материала обмоток
Если полученные значения превышают норму по п. 5.3, то руководствоваться следующим: - при превышении плотности теплового потока для обмотки НН не более 20% можно увеличивать площадь сечения провода обмотки пропорционально превышению, то есть увеличить, например, в 1,15 раза, если норма превышена в 1,15 раза. Это перераспределит потери между обмотками НН и ВН, причем потери в обмотке НН не должны быть меньше 1/3 от суммарных потерь РК. Следует проверить это условие, пользуясь соотношениями п. 5.6; - при превышении плотности для любой обмотки от 20% до 40% следует ввести один канал шириной 7 мм, при этом норма возрастает на величину потока для этого канала, то есть составит (380+160) Вт/м2 для класса нагревостойкости изоляции В и 720+300=1020 Вт/м2 – для класса F; - при превышении плотности от 40% до 80% следует ввести канал 10 мм, норма составит 680 Вт/м2 (для класса В) и 1320 Вт/м2 (для класса F); - при превышении плотности от 80% до 100% следует ввести канал 15 мм, норма удвоится (760 Вт/м2 для класса В и 1320 Вт/м2 для класса F); - при бόльшем превышении плотности необходимо ввести и бόльшее число каналов, имея в виду, что введение каждого канала увеличивает норму на указанное в таблице 6 значение; - ширина вводимых каналов должна быть минимально необходимой, без излишнего запаса. В случае если при выполнении п. 5.3.5 изменено сечение провода, повторить расчеты по п. 5.3.5. 6 Расчет обмоток низшего напряжения 6.1 Обмотка НН располагается между стержнем и обмоткой ВН Расчет двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода (размеры а×b). Особенность конструкции рассматриваемой обмотки состоит в том, что все витки каждого слоя:  Примечание: принимаем 16 шт. Их параллельные провода расположены в один ряд без интервалов в осевом направлении. Отсюда следует, что высота витка (осевой размер витка):  где Δиз=2δ – толщина изоляции провода на две стороны; nв1 – число параллельных проводов в витке. Число слоев Nсл1 обычно равно двум Кроме того, имеют место соотношения ℓ1=(wcл1+1)·hв1; П1=nв1·Ппр1, где nв1 – число параллельных проводов; Ппр1 – площадь поперечного сечения одного проводника (Ппр1≈а·b). По значениям hв1 и П1 подбирают размеры провода а и b и число параллельных проводов nв1 с обязательным выполнением шести правил, перечисленных на с. 226-227 [1]. Порядок расчета обмотки а) число витков в слое: где Ncл=2 б) ориентировочная высота витка:  в) перебирая бόльший размер b при намотке плашмя (или размер а при намотке на ребро) (Приложение 5), выбираем первый (осевой) размер провода b так, чтобы число отдельных проводов в витке nв1 = h’в1 /(b+∆из) было близким к целому (отклонение от целого числа должно быть не более 3…5 %) (рис. 3); г) зная первый размер (осевой) провода и перебирая при этом второй размер (радиальный) по таблице П. 5, выбираем его (радиальный размер провода) так, чтобы выполнялось соотношение, при котором суммарное сечение Ппр1·nв1 будет близко к значению П1 (рис. 4): Примечание: перебираем варианты числа параллельных проводов с толщиной изоляции 0,5 мм на две стороны и при намотке плашмя: - сначала берём один провод и, анализируя по табл. П5 её данные, видим, что в ней нет нужного размера провода; - затем берём два провода в параллель: сечение одного из них составляет  При этом ширина его будет равна:  В табл. П5 по значению ширины b отыскиваем наиболее близкий размер: 4.75х16 мм (сечение 75,1 мм2). Записываем выбранный провод:  где а′=а+2δ=5.3 b′=b+2δ=16.55 С целью облегчения процесса намотки желательно выбирать размеры провода так, чтобы он наматывался плашмя.  
В целях обеспечения механической прочности обмотки рекомендуется, чтобы nв1≤ 4÷6 – при укладке проводов плашмя (а < b), nв1≤ 6÷8 – при укладке проводов на ребро (а b). Кроме того, по технологическим причинам при укладке проводов на ребро рекомендуется выполнять соотношение 1,3 ≤ а/b ≤ 3. Уточняем осевой размер витка hв1=b′. Уточняем сечение витка; уточняем плотность тока в обмотке НН j1 = I1/ П1 д) определяем остальные размеры обмотки для намотки плашмя:   Здесь ак1 – ширина межслойного канала обмотки НН. Её можно принять равной 4 мм при условии, что для обеспечения теплового режима достаточно двух охлаждающих поверхностей. Если двух поверхностей не достаточно, то ширину канала следует увеличить и принять 7, 10 или 15 мм в соответствии с табл. 6. Примечание: в нашем случае ак1=0.028 мм. Определяем остальные размеры при намотке плашмя:    где D1′- внутренний диаметр обмотки НН; D1′′ - наружный диаметр обмотки НН е) масса металла обмотки без изоляции, кг для соединения звездой:  где γпр – плотность материала провода для алюминия 2700 кг/м3.  Масса проводов обмотки с изоляцией:  Примечание: где Kиз – коэффициент, определяемый по табл. 8 для нашего случая 1.05 так как a=4.75, b=16, а материал алюминий. Таблица 8 Увеличение массы провода за счет изоляции Δиз=2δ=0,5мм на две стороны (Kиз)
6.2 Расчет многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода Многослойная обмотка отличается от двухслойной бόльшим числом слоев Nсл, например, трём, которое в начале расчета неизвестно, а также тем, что охлаждающие каналы делаются не между каждой парой слоев (nкан≤(Nсл–1)). Радиальный размер проводов и число слоев обмотки Nсл должны быть выбраны так, чтобы добавочные потери в обмотке не вышли за принятый уровень (5-10% от основных). При этом число охлаждающих каналов должно быть выбрано так, чтобы тепловая нагрузка q не превышала заданную. Рекомендуется следующий порядок расчета многослойной цилиндрической обмотки: а) определяем предварительно суммарный радиальный размер проводов обмотки [1]:  Примечание: где Kос – коэффициент заполнения окна обмотки 0,93 – для алюминиевых проводов. б) зная а′сум1, по таблице 9 проверяем максимальный радиальный размер провода аmax, который обеспечивает требуемое значение коэффициента Kдоб (Kдоб≤1,05). Можно принять значение Kдоб≤1,1, но учесть это увеличение при расчете параметров короткого замыкания. Таблица 9 Предельные радиальные размеры провода в мм, обеспечивающие добавочные потери не более 5% (Kдоб=1, 05) и 10% (Kдоб=1,1)
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||