Определение основных размеров

Основными размерами трансформатора являются следующие:

1. диаметр стержня d,

2. средний диаметр канала между обмотками d ₁₂,

3. высота обмотки l.

 

Выбор оптимального соотношения основных размеровb.

b = π d ₁₂ / l,

гдеd ₁₂ – или диаметр осевого канала между обмотками.

или

b = ( d / A )⁴,

Где А – постоянная величина, определяемая параметрами трансформатора.

 

Величина b определяет соотношение между диаметром и высотой обмотки.

Соотношение основных размеров b при расчете трансформатора может варьироваться в очень широких пределах.

Основные размеры трансформатора

 

Практически изменяется в масляных и сухих трансформаторах существующих серий в пределах от 1 до 3, 5. При этом Оптимальное значение b зависит при этом как от других исходных данных расчета, так и от поставленной задачи — получения определенных параметров, минимальной стоимости трансформатора, наиболее экономичной его работы в эксплуатации и т. д.

Различным значениям b соответствуют и разные соотношения между

массами активных материалов— стали магнитной системы и металла обмоток. Меньшим значениям b соответствует меньшая масса стали и большая масса металла обмоток. С увеличением b масса стали увеличивается, масса металла обмоток уменьшается. Таким образом, выбор b существенно влияет не только на соотношение размеров трансформатора, но и на соотношение масс активных и других материалов, а следовательно, и на стоимость трансформатора.

Вместе с этим изменение р сказывается и на технических параметрах трансформатора: потерях и токе холостого хода, механической прочности и нагревостойкости обмоток, габаритных размерах.

Оптимальным значением b при его варьировании в достаточно широких пределах будет то, при котором стоимость трансформатора окажется минимальной.

Для трансформатора по заданной мощности 1000 кВА с алюминиевыми обмотками и напряжением ВН 6кВ принимаем b = 1, 3.

Рекомендуемые значения b.

 Ширина приведенного канала рассеяния

 м.

Здесь а₁₂ – размер канала между обмотками ВН и НН, изоляционный промежуток – принимаем по табл. 2 а₁₂=20 мм.

Приведенная ширина двух обмоток  в предварительном расчете определяется по формуле , где k = 0, 64по заданным мощности и напряжения ВН для алюминиевой обмотки.

В результате вычислений получим

 м.

Тогда м.

 Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю приближено принимается в предварительном расчете k_р»0, 95.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

,

где U_a– активная составляющая напряжения, определяемая по формуле

 %.

В результате вычислений получим

 %.

Для магнитопровода выбираем электротехническую рулонную холоднокатаную сталь марки 3405. Индукция в стержне В_с= 1, 6 Тл при мощности трансформатора S = 1000 кВА.

Коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описанного около сечения стержня, k_cзависит от выбора числа ступеней в сечении стержня, способа прессовки стержня и размеров охлаждающих каналов, толщины листов стали и вида междулистовой изоляции. Общий коэффициент заполнения определится

.

Коэффициент заполнения площади круга с диаметром d площадью ступенчатой фигуры k_кр в табл.

В результате вычислений получаем

 Диаметр стержня

м;

полученный диаметр необходимо округлить до ближайшего по нормализованной шкале: d_н= 0, 24 м.

 Определение b_н:

.

 Средний диаметр канала между обмотками d₁₂ в предварительном расчете приближенно определяется по формуле

,

где а₀₁ – по табл.2, а₀₁ = 15 мм; а₁₂ – по табл.2, а₁₂ = 20 мм;

радиальный размер обмотки НН а₁:

м,

где  - из п. 3.2, k₁= 1, 4 для S = 1000-6300 кВА.

В результате вычислений получаем:

 м.

 Высота обмотки:

 м.

 

 

Активное сечение стержня:

 м²,

где П_фс – по табл.4; k_з – по п. 3.6.

 

Электродвижущая сила одного витка:

U_в = 4, 44× f × B_c× П_с= 4, 44× 50× 1, 6× 0, 041 = 14, 56 В.

Расчет обмоток НН

 

Согласно задания в качестве материала обмоток выбираем алюминий.

Средняя плотность тока, определяется заданными потерями

,

где k= 0, 463 для алюминиевых обмоток; k_д= 0, 93.

.

Кроме того, J_ср должно удовлетворять условию

, при котором в режиме внезапного к.з. через 4 с после возникновения к.з. температура обмоток не превышает допустимого по ГОСТ 11677-85 значения  для алюминиевых обмоток. Из них принимаем наименьшее значение плотности тока .

 Ориентировочное сечение витка:

 м².

 Выбираем винтовую обмотку из прямоугольного алюминиевого провода, основные свойства которой приведены в табл. 5а

Таблица

Основные свойства и нормальные пределы применения винтовой обмотки из прямоугольного провода.

 

Тип обмотки