Ориентировочная плотность тока

.

Ориентировочное сечение витка

По т. 5.8 выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из круглого провода.

По сортаменту медного провода (т. 5.1) выбираем провод марки ПБ, с изоляцией на две стороны .

марка провода х число параллельных проводов х

или , , сечением

Плотность тока При J₂=2.41 и b = 7 мм по графикам рис. 9 находим

Число катушек с полным числом каналов на одном стержне ориентировочно

,

Число витков в катушке ориентировочно

В двух верхних и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод того же размера с усиленной изоляцией.

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 4,5 мм между всеми катушками. Две крайние катушки вверху и внизу отделены каналами по 7,5 мм Канал в месте разрыва обмотки h_КР = 7,5 мм (см. табл. 4.9[1]). Осевой размер катушки 7

Общее распределение витков по катушкам:

31 основных катушек Б по 9 витков 279

4 основных катушек В по 8 виткаов32

4 регулировочные катушки Г по 10 витков 40

4 катушки с усиленной изоляцией Д по 9 витков 36

Всего 69 катушек (414 витков).

Осевой размер обмотки

l = ∑h_КАТ + ∑h_КАН = (7 · 43+ 0,95 · (12 + 4 · 7,5 + 37 · 4,5)) · 10^-3 = 0,499 м. Радиальный размер

a' = 4.8 · 1 · 9 = 43.2 ≈ 43 мм

Найдем радиальные размеры катушек

А_р2р= a'₂*W_кат*0.001=4.8*10=0.048м

A_р2в=4.8*8=0.0384мм

А_р2б=4.8*9=0.043м

А_2у=4.9*9=0.044м

– внутренний диаметр обмотки.

Наружные диаметры катушек обмотки, м

У-D_2y=0.374+2А_2у=0.374+0.088=0.462

Р-D_2p=0.374+2А_p2p=0.374+0.096=470

B-D_2в=0.374+2А_p2в=450

Б-D_2б=0.374+2А_p2б=460

Средние диаметры катушек обмотки ,м

У-D_2yср=(0.374+D_2y)/2=0.418

Р-D_2pср=422

B-D_2вср=412

Б-D_2бср=417

Масса метала обмотки

G_1M = 28 · 10³ · c · D_СР · w1 · П1

G2=G2y+G2p+G2в+G2б.

Где:

G2y - 28 · 10³ *3*0,418*36*0,000023=29,7

G2p=32,5

G2в=25,4

G2б=224,7

G2=312,3

Масса

Масса провода обмотки ВН:

Данные катушек обмотки ВН трансформатора.

Таблица 2.1.

Данные	Б	В	Г	Д	Всего
Назначение катушки	Основная	Основная	Регулировочная	С усиленной изоляцией	-
Катушек на стержень	31	4	4	4	43
Число витков в катушке	9	8	10	9	-
Всего	279	32	40	36	414
Размеры провода без изоляции, мм	4.4×6.6	4.4×6.6	4.4×6.6	4.4×6.6	-
Размеры провода с изоляцией, мм	4.8×7	4.8×7	4.8×7	4.8×7	-
Сечение витка, мм^2	23.9	23.9	23.9	23.9	23.9
Плотность тока, МА/м^2	2.39	2.39	2.39	2.39	2.39
Радиальный размер, мм	43	38	48	44	43
Осевой размер, мм	499	499	499	499	499

Основные размеры обмоток трансформатора.

Масш

Æ260

Æ270

Æ278

Æ290

Æ354

Æ372

Æ382

Æ394

Æ484

33,5

30

50

15

32

20

45

20

4

5

6

таб 1:2

Расчет параметров короткого замыкания.

Потерями короткого замыкания двухобмоточного

трансформатора согласно ГОСТ 16110-82 называются потери,

возникающие в трансформаторе при номинальной частоте

и установлении в одной из обмоток тока,

соответствующего ее номинальной мощности, при замкнутой накоротко

второй обмотке. Предполагается равенство номинальных

мощностей обеих обмоток.

Потери короткого замыкания Рк в трансформаторе

могут быть разделены на следующие составляющие: 1)

основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим

током обмоток, Pochi и Росн2*, 2) добавочные потери в

обмотках НН и ВН, т.е. потери от вихревых токов,

наведенных полем рассеяния в обмотках РА\ и Рд2; 3) основные

потери в отводах между обмотками и вводами

(проходными изоляторами) трансформатора PGtbi и Р0тв2; 4)

добавочные потери в отводах, вызванные полем рассеяния

отводов, Ротв,Д1 и Ротв,Д2; 5) потери в стенках бака и других

металлических, главным образом ферромагнитных,

элементах конструкции трансформатора, вызванные полем

рассеяния обмоток и отводов, Рб.

Потери короткого замыкания

Основные потери

Основные потери обмотки НН:

P_ОСН1 = 2,4 · J₁² · G_М = 2,4 · 2.51²· 212,5 = 3205.4 Вт.

Основные потери обмотки ВН:

P_ОСН2 = 2,4 · J₁²(G2y+G2p/2+G2в+G2б)=2.4*2.39²*296=4057.87

Добавочные потери

Обмотка НН , где

,

– размер проводника в направлении параллельном линии индукции магнитного поля рассеивания;

– размер проводника в направлении перпендикулярном линии индукции магнитного поля рассеивания;

– общий размер обмотки в направлении линии индукции магнитного поля рассеивания;

– число проводников обмотки направленных параллельно линии магнитной индукции поля рассеивания;

– коэффициент приведения поля рассеивания.

, где ,

Обмотка ВН

,

где

, – диаметр круглого провода;

– общий размер обмотки

Основные потери в отводах:

Отводы НН

Длина проводов приблизительно (для соединения в звезду)

;

Масса отводов ;

-плотность металла отводов для меди.

Потери при ,

.

Отводы ВН

Длина проводов приблизительно (для соединения в звезду)

;

Масса отводов ;

Потери при ,

.

Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно при , ; .

Полные потери;

или заданного значения.

Расчет напряжения короткого замыкания

Активная составляющая

.

Реактивная составляющая по (7.32)

;

где , при , ,

, ,

,

.

Напряжение короткого замыкания

или заданного значения.

ГОСТ допускает отклонение 5%. Изменение может быть достигнуто за счет изменения , путем увеличения и при соответствующем уменьшении или изменением напряжения одного витка (уменьшением) за счет уменьшения диаметра стержня магнитной системы d или индукции В_с в стержне.

Расчет магнитной системы

Определение размеров магнитной системы и массы стали.

Примем конструкцию трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираем из пластин холоднокатаной текстурированной стали марки 3405, толщиной 0,35 мм.

Стержни магнитной системы, ярма с прессующими ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по т. 8.3 для стержня диаметром 0,25 м без прессующей пластины.

Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6.

Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. 8.3[1].

№ пакета	Стержень, мм	Ярмо (в половине поперечного сечения), мм
1	240×35	240×35
2	220×24	220×24
3	200×16	200×16
4	180×12	180×12
5	155×11	155×11
6	140×6	140×6
7	120×6	-
8	100×5	-

Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,223 м. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. 8.7[1].

Площадь сечения стержня:

Площадь сечения стержня:

П_Ф.С = 456,2 см² = 0,04562 м².

Площадь сечения ярма:

П_Ф.Я = 462,6 см² = 0,04626 м².

Активное сечение стержня .

Активное сечение ярма .

Объем угла магнитной системы:

V_У = 9532см³ = 0,009532 м³.

Длина стержня .

Расстояние между осями стержней .

Массы стали в стержнях и ярмах магнитной системы.

Масса стали угла магнитной системы

, где .

Масса стали ярм:

G_Я = G'_Я + G''_Я = 2 · П_Я · 2 · C · γ_СТ + 2 · G_У =

= 2 · 0,0446 · 2 · 0,536 · 7650 + 2 · 70.36= 872,2 кг.

Масса стали стержней:

G_С = G'_С + G''_С = 522.06+26.4=548.46

где G'_С = 3 · l_С · П_С · γ_СТ = 3 · 0,517 · 0,044 · 7650 = 522.06 кг;

G''_С = 3 · (П_С · a_1Я · γ_СТ - G_У) = 3 · (0,044· 0,24 · 7650 – 70.36) = 26,4 кг.

Общая масса стали:

G_СТ = 872.2+548.46=1420.66 кг.

Расчет потерь холостого хода

Индукция в стержне .

Индукция в якоре .

Индукция на косом стыке .

Площадь сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.

Площадь сечения на косом стыке

.

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по т. 8.10, для стали марки 3405, толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины;

при , , ;

при , , ;

при , ;

Потери холостого хода

,

где , , , , (т. 8.13), (т. 8.12),

от заданного значения.

В правильно рассчитанном трансформаторе отклонение действительных

потерь от расчетных составляет в среднем не более

Расчет тока холостого хода

По т. 8.17 находим удельные намагничивающие мощности

при , , ;

при , , ;

при , ;

Намагничивающая мощность холостого хода

где , , по, , , , по т. 8.20,

ток холостого хода , или заданного значения.

Активная составляющая тока холостого тока:

.

Реактивная составляющая тока холостого хода

Ток холостого хода для ВН:

,

, .

Расчитаем КПД

КПД=(1-Р_к+Р_х/1000S+ Р_к+Р_х)*100%=99%

Тепловой расчет трансформатора

Во время работы трансформатора в его активных

материалах — металле обмоток и стали магнитной системы —

возникают потери энергии, выделяющиеся в виде тепла.

Вследствие выделения тепла обмотки и магнитная система

трансформатора начинают нагреваться, постепенно повышая

свою температуру. Вместе с ростом температуры возникает

температурный перепад между обмоткой или магнитной

системой и окружающей средой — трансформаторным

маслом или воздухом и вследствие этого теплоотдача от

активных материалов к окружающей среде. Таким образом, часть

тепла, выделяющегося в активных материалах, идет на их

нагревание и вторая часть отводится в окружающую среду,

В масляных трансформаторах вслед за активными

материалами нагреваются масло и металлический бак и

устанавливается температурный перепад между внешней

поверхностью бака и воздухом, окружающим трансформатор. По

мере роста температуры накопление тепла постепенно

уменьшается, а теплоотдача увеличивается, в конечном

итоге при длительном сохранении режима нагрузки повышение

температуры прекращается и все выделяющееся тепло

отдается в окружающую среду.

Тепловой расчет обмоток

Внутренний перепад температуры:

Обмотка НН:

,

где , , , – теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода т. 9.1;

- толщина изоляции провода на одну сторону

- плотность теплового потока на поверхности обмотки

;

.

Перепад температур на поверхности обмоток:

Обмотка НН:

,

где – для естественного масляного охлаждения;

– для внутренней обмотки НН;

– при т. 9.3;

Обмотка ВН:

,

где – для естественного масляного охлаждения;

– для внутренней обмотки НН;