Расчет основных электрических величин трансформатора

Мощность одной фазы, кВ А.

(1).

где т — число фаз, т = 3.

кВ А.

Мощность на один стержень, кВ А.

(2).

гдес — число активных стержней, несущих обмотки трансформатора. Для силовых масляных трехфазных трансформаторов с = m =3.

кВ А.

Номинальный линейный ток обмотки низкого напряжения (НН), А.

(3) А.

Номинальный линейный ток обмотки высокого напряжения (ВН), А.

(4) А.

Номинальные фазные токи и напряжения обмотки низкого напряжения:

При соединении обмотки в треугольник.

;, (4) В; А.

Номинальные фазные токи и напряжения обмотки высокого напряжения:

При соединении обмотки в звезду.

;, (5) А; В.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %.

(6) %.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %.

(7) %.

Определение основных размеров трансформатора

Материалом для магнитной системы силового трансформатора служит электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая сталь, главным образом марок 3404, 3405 по ГОСТ 21 427.1−83, поставляемая в рулонах толщиной 0,35 и 0,3 мм. Сталь обычно изготавливается с нагревостойким изоляционным покрытием.

Рисунок 1 — Основные размеры трансформатора Диаметр d окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, является первым основным размером трансформатора и рассчитывается по формуле.

. (8).

Расчет и выбор величин, входящих в формулу, рекомендуется производить в следующем порядке.

Мощность обмоток одного стержня трансформатора, кВ А, определена выше.

Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, см.

/3, (9).

Размер а₁₂ канала между обмотками ВН и НН определяется как изоляционный промежуток. Выбираем из таблицы 1 а₁₂ = 9 мм.

Таблица 1 — Главная изоляция. Минимально допустимые изоляционные расстояния для обмоток ВН.

Суммарный приведенный размер обмоток ВН и НН (см) может быть приближенно определен по формуле:

(10).

гдеk — величина в зависимости от мощности трансформатора, металла обмоток, напряжения обмотки ВН выбирается из таблицы 2.

Для обмоток из алюминиевого провода значение k, найдем из таблицы. Принимаем.

Таблица 2 — Значения коэффициента k в формуле для расчета приведенного размера обмоток.

см,.

см.

Значение в приближенно равно отношению средней длины витка обмоток L_B трансформатора к их высоте L и определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора. Значение в может варьироваться в широких пределах и изменяться в существующих трансформаторах в пределах от 1 до 3,5.

Изменение в влияет и на технические характеристики: напряжение короткого замыкания U_к, %; потери и ток холостого хода, механическая прочность и нагревостойкость обмоток.

При заданном уровне потерь для наиболее часто употребляемых материалов магнитной системы и обмоток оптимальное значение в определяется по таблице 3. Принимаем в = 2,4.

Таблица 3 — Рекомендуемые значения в

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно приближенно принять.

.

Частота f = 50 Гц подставляется из задания на курсовой проект. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, U_р, %; определена выше.

Рекомендуемые значения расчетной индукции в стержне трансформаторов при использовании современных марок холоднокатаной стали (таблица 4). Принимаем В_с = 1,65 Тл.

Таблица 4 — Рекомендуемая индукция в стержнях трансформатора.

k_с — коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описывающего сечение стержня, зависит от выбора числа ступеней в сечении стержня, способа прессовки стержня, размеров охлаждающих каналов, толщины листов стали, вида междулистовой изоляции и рассчитывается по формуле.

(11).

где k_кp — коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры (определяем по таблице 5) k_кp = 0,918;

k_з — коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сталью, учитывающий толщину изоляционного слоя и неплотность запрессовки листов (таблиц 6),.

k_з = 0,96.

Таблица 5 — Число ступеней в сечении стержня трехфазных масляных трансформаторов.

Таблица 6 — Значение коэффициента заполнения сталью kз при различных способах изоляции.

.

см.

Полученное значение диаметра стержня удовлетворяет требованиям таблицы 5, округляем это значение до ближайшего нормализованного диаметра, см.

Второй основной размер трансформатора — средний диаметр канала между обмотками d₁₂ может быть предварительно приближенно определен по формуле.

(12).

Радиальные размеры осевых каналов а₀₁ = 5 мм (таблица 7) между стержнем и обмоткой НН и а₁₂ между обмотками НН и ВН определяются из условий электрической прочности, главной изоляции трансформатора по испытательным напряжениям обмоток НН и ВН соответственно (таблица 1) а₁₂ = 9 мм.

Таблица 7 — главная изоляция. Минимально допустимые изоляционные расстояния обмоток НН.

Радиальный размер обмотки НН a₁, можно приблизительно сосчитать по формуле:

(13).

где k₁ — коэффициент принят равным 1,1 кВА, для трансформаторов мощностью 25−630 кВА.

см, см.

Третий основной размер трансформатора — высота обмоток определяется по формуле.

(14) см.

После расчета основных размеров трансформатора определяется активное сечение стержня, т. е. чистое сечение стали, см²

(14) см²

Электродвижущая сила одного витка, В.

(15) B.