крепость брест. Устройство силовых трансформаторов Расчет исходных данных
 Скачать 477.02 Kb.
|
|
Где: а12=2.7 см, а22=3.0 см, по таблице 3-5 а2=(b*d)/2=(0.25*1.25*d)/2=0.156d=12.75 - постоянный коэффициент зависящий от удельного электрического сопротивления и плотности металла обмоток. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ По полученным результатам выбираем диаметр стержня d=28 см при β=0,99 Для выбранных d и β: =0,997; x2=0,995; x3=0,992 Диаметр стержня: = Ax =27,32´0,997=27,24=28 см Активное сечение стержня: Пс = 527,3´x2 = 524,66 см2. Средний диаметр обмоток: = 1.48´d = 1.48´27.2 =40,42 cм. Высота обмоток:= pd12/b = 3.14´40,42/0,99 = 128,2 cм Высота стержня: = l+2l0 =128,2+2´7.5 = 143,2 cм Расстояние между осями стержней: С = d12+a12+2a2+a22 = 40,42+2,7+0,156х27,24+3 = 50,37 cм ЭДС одного витка в = 4.44fПСВС´10-4 = 4.44´50´524,66´1.63´10-4 = 18,99 в Масса сталист=2828 кг Масса металла обмоток=363 кг Масса проводапр=411 кг Плотность тока Δ=2,97´106 A/м2 Механическое напряжение в обмотках σр=7,12 МПа Потери и ток ХХ =4846,45 Вт; i0=0.83% РАСЧЁТ ОБМОТОК НН Число витков обмотки НН:  виткаПотери х.х. для выбранного варианта 0.280 м оказались выше. Для их уменьшения примем ω1´=192 витка. С той же целью уменьшим высоту обмоток. До 1280 мм и соответственно длину и массу стержня. ЭДС одного витка Uв = Uф1/w1 = 3637/192 = 18,94 В Действительная индукция в стержне:  ТлСредняя плотность тока: Δср = 0.463kдPкUв/(Sd12 )= 0.463´0.9´45500´18,99/(3000´40,42) = 2.97 А/мм2 Сечение витка ориентировочно: П1’ = I1/ Δср = 274,9/2,97= 92,56мм2 По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току обмотки одного стержня 274,9 А, сечению витка 92,56 мм2 и плотности тока 2.97 А/мм2 - выбираем конструкцию цилиндрической многослойной обмотки из прямоугольного провода. Находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м2:  ммгде: кз=0.8 По таблице (5-3) выбираем следующий провод: АПБ´3´  Полное сечение витка: П1 =nв1П1’= 3´92,56 =277,68 мм2 Полученная плотность тока: Δ1 = I1/П1 = 274,9/277,68=0,99 А/мм2 Число витков в одном слое:  виткаОбмотка НН наматывается в два слоя - внутренний - 98 витков и внешний - 94 витка. Введу того, обмотка содержит 3 провода возникает необходимость в транспозиции, т.к. сопротивления каждого провода должны быть одинаковыми. Транспозицию применяем на каждых 1/3 длины. Общий суммарный радиальный размер металла 4.25´2´3=25.5 > b1 => обмотку делим на две катушки - внутренняя 98 витков и внешняя 94 витка и между ними. Добавочные потери меньше 5%. Напряжение двух слоев обмотки:  вМеждуслойная изоляция по таблице (4-7) - 6´0.12. Шесть слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону. Осевой охлаждающий канал a11=0.01´l=0.01´0.98=0.01 м Радиальный размер обмотки без экрана:  смОбмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр. Радиальный размер с экраном экр=a1+0.3 = 3.929+0.3 = 4.25 см Внутренний диаметр:  смНаружный диаметр:  смПринимаем бакелитовый цилиндр Ø=  Плотность теплового потока на поверхности обмотки (по 7-17’):  вт/мм2Масса метала обмотки НН по (7-7) : = cDсрw1П1´10-5 = 3´187´192´277,68´10-5 = 299 кг Масса провода в изоляции по таблице (5-5): пр1 = 1.025 ´1.03 ´299´3 = 947 кг РАСЧЁТ ОБМОТКИ ВН Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении (по 6-27): wH  =w1 = 192× = 1067 витковЧисло витков на одной ступени регулирования: wр =  = 27 витков
Ориентировочная плотность тока:  А/мм2Ориентировочное сечение витка П`2 »  = 10 мм2По формуле (5-7) находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м  смВыбираем провод по таблице (5-3): АПБ×1×  сечением П2 = 10,2 мм2Плотность тока в обмотке:  А/мм2.Число витков в одном слое:  витков( 7 слоев по 121 витку, 2 слоя по 108 витков и 1 слой по 120 витков) Обмотка разделяется на 2 катушки - внутреннюю В2 с 5 слоями и наружную Г2 с 4 слоями. Между катушками В2 и Г2 осевой масляный канал шириной 1 см. Под внутренним слоем обмотки располагается электрический экран - аллюминиевый незамкнутый цилиндр толщиной 0.5 мм. Напряжение двух слоев обмотки:  вМеждуслойная изоляция по таблице (4-7) - 8 слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону. Радиальный размер обмотки без экрана:  смРадиальный размер обмотки с экраном:  смВнутренний диаметр обмотки (для расчета массы провода) по внутреннему слою проводов ( по 6-58):  смНаружный диаметр обмотки без экрана ( по 6-59):  смРасстояние между осями стержней С = 54.4 + 3.0 = 58 см По испытательному напряжению обмотки ВН Uисп1=85 кв (по таблице 4-5) ´ = 3.0 см; l02 = 7,5 см; a22´ = 3,0 смц2=5,0 см; δ12´=0.5 см δ22´=0.3 см Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр. Поверхность охлаждения обмотки ( по 6-61):  м2к=0.8. Плотность теплового потока на поверхности обмотки:  вт/м2Масса металла обмотки ВН: = 8.47´c´Dср´w2´П2´10-5= 8.47´3´187´1183´10´10-5 = 562 кг Масса провода в обмотке ВН с изоляцией ( по таблице 5-5): пр 2 = 1.025´1.03´562 = 593 кг Масса металла обмоток НН и ВН: о = G01 + G02 = 562+299 = 861 кг Масса провода двух обмоток: пр = Gпр1 + Gпр2 = 593+947 = 1540кг РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной частоте и установленной в одной из обмоток тока, соответствующего его номинальной мощности при замкнутой накоротко второй обмотки. Потери короткого замыкания согласно § 7.1 : Основные потери в обмотках : Обмотка НН:  ВтОбмотка ВН:  ВтДобавочные потери в обмотке: Обмотка НН (по 7-15’):   =0.95 Обмотка ВН (по 7-15):   Основные потери в отводах рассчитываются следующим образом: Для схемы соединения звезда отводы ВН и НН имеют одинаковую длину. Длина отводов определяется приближённо по (7-21) :отв = 7.5´l = 7.5´128,2 = 961,5 см Масса отводов НН: (при плотности меди отводов g = 2700 кг/м3)отв.1 = lотв.´П1´ g´10-8 = 735´277,68´10-8´2700 = 5,51 кг Потери в отводах НН по (7-24): (при k = 12.75) Ротв.1 = k´Δ12´Gотв.1 = 12.75´0,992´5,51 = 68,85 Вт Масса отводов ВН: (при плотности меди отводов g = 2700 кг/м3)отв.2 = lотв.´П2´ g = 735´10´10-8´2700 = 0,198 кг Потери в отводах ВН: (при k = 12.75) Ротв.2 = k´ Δ 22´Gотв.2 = 12.75´4,952´0, 198 = 61,86 Вт Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближённо, по (7-25) и таблице (7-1): Рб = 10kS = 10´0,031´3000 = 930 Вт к=0.031 Полные потери короткого замыкания: Рк = Росн.1´kд1 + Росн.2´kд2 + Ротв.1 + Ротв.2 + Рб = =3736´1,043+42025´1.022+68,85+61,86+930 = 46982Вт  %Активная составляющая: а =  =  = 1,57 %Реактивная составляющая:  где: f = 50 Гц, S`= 1000 кВА,   см    %Напряжение короткого замыкания: к =  %или 10,19´100/10,5 = 97 % заданного значения. Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН :  А= 3000´103Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания:к.max = 1,41kmax ´Iку. = 2.33´481 = 1120,7 А .41kmax = 2.33 по таблице 7.3 стр. 330. Радиальная сила := 0.628 ´ (iк.max ´ w)2 ´ b ´ kp ´ 10-6 = 0.628´(1120.7´1062)2´0,99´0.96 ´10-6 =845461 Н Среднее сжимающее напряжение в проводах обмотки НН:  Па (82% допустимого σрд=15Мпа) Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН:  Осевые силы:   % (по таблице 7-4)= a12 + a1 + a2 = 0.03 + 0.0392 + 0.52 = 0,59 =k01×Δ01=0.99×0,277=0,27Наибольшая осевая сила в середине обмотки НН  МПаТемпература обмотки через tк = 5 сек. после возникновения короткого замыкания по (7,54’) :  ° СПо таблице (7-5) допустимая температура 300 °С РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА Определение размеров магнитной системы и массы стали по параграфу 8-1. Принята конструкция трёхфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки Э330А,0,35 мм по рис 4. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по таблице (8-1б) для стержня диаметром 28 см без прессующих пластин. Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6. Размеры пакетов в одной половине сечения стержня при 8 ступенях
Полное сечение стержня по пакетам: Пф.с = 570.9 см2; Активное сечение: Пс = kз´Пф.с = 0.97´570.9 = 553.3 см2 Размеры пакетов ярма по таблице (8-1б):
Полное сечение ярма по пакетам по таблице (8-2): Пф.я = 591.1 см2; Активное сечение ярма: Пя = kз´Пф.я = 0,97´591.1 = 57.3 см2 Длина стержня по таблице (4-5): с = l+2l02=128+2´7.5 = 173 см Расстояние между осями соседних стержней: С = D2`` + a22 =54.4+3.0 = 58 см Масса стали в ярмах магнитной системы рассчитываем по (8-11)-(8-13)-(8-15): я = Gя` + Gя`` = 2Пя´2Cγст+2Gy = 2´0,0573´2´7650´0,58+2´92.45 = 1202 кг где с=3 - число активных стержней. |