Файл: 1. Описание конструкции и принципа действия трансформатора 4 1 Устройство трансформатора 4.docx

Результаты расчетов табл. 2.1. приведены на нижеследующих графиках рис. 2.2. – 2.5.


Рис. 2.2. Изменение массы стали стержней G_c, ярм G_я, магнитной системы G_ст и металла обмоток G_о с изменением .


Рис. 2.3. Изменение относительной стоимости активной части с изменением 


а)



б)

Рис. 2.4. Изменение потерь и тока холостого хода с изменением 


а)



б)

Рис. 2.5. Изменение механических напряжений и плотности тока с изменением 

На основе анализа результатов расчета основных размеров трансформатора устанавливается целесообразное значение коэффициента β=1,6.

Условное значение коэффициента принято так, как ему соответствуют:

– минимум стоимости активной части трансформатора, составляющий 2671 усл. ед.;

– значение потерь холостого хода 2346,116 Вт (отклонение от заданной величины в пределах нормы);

– значение тока холостого хода 1,866% (отклонение от заданной величины в пределах нормы);

– приемлемое значение плотности тока в обмотках 1,866 А/мм²;

– допустимое механическое растягивающее напряжение в проводе 5,002 МПа.

Поэтому принимаем к расчету значения

β=1,6

Выбираем нормализованный диаметр стержня

d_Н =0,24 м.

Активное сечение стержня П_С=П_Ф,С. К_З=0,04193∙0,97=0,04067 м².

Высота обмотки

l=0,799 м,

Расстояние между осями стержней

С=0,547 м.


Рис. 5. Основные размеры трансформатора

---

3. Расчёт обмоток

3.1 Предварительный расчет

ЭДС одного витка

U_В = 4,44∙ f∙В_С ∙П_С =4,44∙50∙1,44∙0,04067=13 В

Число витков обмотки Н.Н.
витков.
Число витков обмотки В.Н.
витка.
Коэффициент трансформации
;

;


Отклонение не превышает допустимого по ГОСТу.

Плотность тока в обмотках, обеспечивающую получение заданных потерь КЗ, берем из расчета на ЭВМ.

J=1,596 А/мм².

Ориентировочное сечение витка обмотки В.Н.
мм².
Ориентировочное сечение витка обмотки Н.Н.
мм².
Выбор типа обмоток

Обмотки выбираются [1; табл. 5.8]

Принимаем:

обмотка ВН – цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода,

обмотка НН – непрерываня обмотка.

В качестве витковой изоляции используется собственная изоляция обмоточного провода. Для учебного проектирования рекомендуется провод марки АПБ, изолированный лентами кабельной бумаги как для сухих так и для масляных трансформаторов класса изоляции А.

3.2 Расчёт обмотки низкого напряжения

Выбираем нормированное сечение провода

.
П_НН=П_ГОСТ∙n_эл=58,1∙1=58,1 мм²,
Уточняем плотность тока:
А/мм²,
Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 4 мм.

Находим число катушек:
принимаем 49 катушек.
Число витков в катушке:
принимаем 6 витков.
Радиальный размер катушки [формула 6.68, 1]:
мм.
Высота обмотки

---

l_HH=(b'+h_К) n_кат=(12,3+4)·49=799 мм.
Внутренний диаметр обмотки
D'₁=d_Н+2a₀₁=0,24+2∙0,027=0,294 м.
Внешний диаметр обмотки
D»₁=D'₁+2a₁=0,294+2∙0,033=0,36 м.
Поверхность охлаждения обмотки
П_ОХЛ=3∙К∙(b’+a₁)∙3.14∙(D'₁+D»₁)∙n_кат =

=3∙0.75∙(0,0123+0,033)∙3,14∙(0,294+0,36)∙49=10,3 м².
Масса металла обмотки
кг.


Рис. 6. Непрерывная обмотка.

3.3 Расчет обмотки высокого напряжения

Число витков на одной ступени регулирования.
принимаем 29 витков.
Пересчет напряжения на зажимах обмотки ВН
В.

Ступень напряжения	1,05UФВН	1,025UФВН	UФВН	0,975UФВН	0,95UФВН
Число витков	1212	1183	1154	1125	1096
Напряжение ступени, В	15756	15379	15002	14625	14248
Напряжение ступени по ГОСТу, В	15750	15377	15000	14625	14250
Разность напряжений, В	-6	-2	-2	0	2

Схема регулирования напряжения ПБВ с регулировочной зоной в середине высоты обмотки изображена на рис. 7. В этом случае регулировочная обмотка выполняется той же конструкции

---

, что и обмотка ВН.

Выбираем нормированное сечение провода [1, табл. 5.2.]:


П_ВН=П_ГОСТ∙n_эл=13,8∙1=13,8 мм²,

А/мм²,
Число витков в слое
принимаем 117 витков,

Число слоев в обмотке
,
Разделяем обмотку ВН на три концентрические катушки – внутреннюю в четыре слоя, среднюю в четыре слоя и внешнюю в три слоя с осевым каналом b_К=10 мм.


Рис. 7. Схема регулирования ПБВ с регулировочной зоной в середине высоты обмотки


Рис. 8. Сечение обмотки ВН.
Рабочее напряжение двух слоев обмотки:
В.
По [1, табл. 4.7] находим: межслойная изоляция – кабельная бумага 5 слоев×0,12 =0,6 мм.

Радиальный размер обмотки ВН:
м.
Высота обмотки
мм.
Внутренний диаметр обмотки
D'₂=D»₁+2a₁₂ =0,36+2∙0,04=0,44 м
Наружный диаметр обмотки
D»₂=D'₁+2a₂=0,44+2∙0,055=0,55 м.
Поверхность охлаждения
П_ОХЛ=3∙(n_К+1)∙К∙3.14∙(D'₂+D»₂)∙l₂ =3∙(2+1)∙0,8∙3,14∙(0,44+0,55)∙0,802=18 м².
Масса металла обмотки.
кг

Выводы

Сравнение данных предварительного и полного расчета трансформатора ТСЗ-1000/10

Показатели	Задано	алюминиевые обмотки
		Предвар. расчет на ЭВМ	Полный расчет
Потери КЗ, Вт	12000		11319
Потери ХХ, Вт	3200	2346,116	2262
Uкз, %	8		8,07
Iхх, %	2	1,866	1,6
Вс, Тл		1,44	1,44
Плотность тока		1,596	1,577
		1,6	1,6
d, м		0,24	0,24
Высота обмоток		0,799	0,802
Расст. м/у осями		0,547	0,595

---

Список литературы

1. 
   Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 2016.
   
2. 
   Сыровешкин А.М. Электромеханика. Расчет трансформаторов. Методические указания к курсовому проектированию. – Братск, 2020.
   

---