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

испытательное напряжение обмотки В.Н. U_исп.в =37 кВ;

испытательное напряжение обмотки Н.Н. U_исп.н =16 кВ.


Рис. 3. Главная изоляция обмоток сухих трансформаторов

---

2.2 Определение основных размеров трансформатора

Рассчитываем плоскую стержневую конструкцию с концентрическими обмотками из алюминиевого провода со стержнями, имеющими поперечное сечение в форме ступенчатой фигуры.

По [1] выбираем основные изоляционные расстояния.

Для обмотки В.Н.:

Расстояние от обмотки В.Н. до ярма l₀₂ =80 мм;

Расстояние между обмотками В.Н. и Н.Н. а₁₂ =40 мм;

Расстояние до соседней обмотки В.Н. а₂₂ =45 мм.

Для обмотки Н.Н.:

Расстояние от обмотки Н.Н. до ярма l₀₁ =55 мм;

Расстояние от обмотки Н.Н. до стержня а₀₁ =27 мм.

Расчет размеров трансформатора

Мощность одной фазы и одного стержня трансформатора
кВА,
Активная составляющая напряжения КЗ
;
Реактивная составляющая напряжения КЗ
;
Определение исходных данных расчета
м,
k=0,6 [1; т. 3.3, прим. 3; с. 121];

Согласно указаниям § 2.3 [1] выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему по рис. 2.5, д [1] с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне по рис. 2.17, б [1]. Материал магнитной системы–холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм.

Индукция в стержне В_с=1,44 Тл [1; т. 2.4; с. 78]. В сечении стержня восемь ступеней, коэффициент заполнения круга к_КР=0,93 [1; т. 2.5; с. 83]; изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, к_З=0,97 [1; т. 2.2; с. 77]. Коэффициент заполнения сталью
.
Ярмо многоступенчатое, число ступеней шесть, коэффициент усиления ярма к_я=1,02 (табл. 8.7). Индукция в ярме В_я=1,44/1,02=1,41 Тл.

Диаметр стержня:
м.
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.

Средний диаметр осевого канала между обмотками:

---

м.
Высота обмоток:
м.
Расчет размеров трансформатора по Тихомирову

Мощность одной фазы трансформатора:
,
где m=3 – число фаз.

Ширина приведенного канала:

,

где ;

– приведенная ширина двух обмоток;
Коэффициент k в соответствии с табл. 3.3. [1] равен 0,48.
м,
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
;
Реактивная составляющая напряжения КЗ
;
Согласно указаниям параграфа 2.3. [1] выбираем трехфазную стрежневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне.

Материал магнитной системы – холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм.

Принимаем индукцию в стержне В_с=1,44 Тл (по табл. 2.4. [1]).

В сечении стержня 7 ступеней, коэффициент заполнения круга k_кр=0,91 (табл. 2.6. [1]); изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, k_з=0,97

Коэффициент заполнения сталью:


Ярмо многоступенчатое, число ступеней девять, коэффициент усиления ярма k_я=1,2 (табл. 2.8. [1]). Индукция в ярме

Число зазоров в магнитной системе на косом стыке четыре, на прямом три.

Удельные потери в стали _с=1,295 Вт/кг; _я=1,251 Вт/кг.

Удельная намагничивающая мощность q_c=1,775 ВА/м²; q_я=1,575 ВА/м²; для зазоров на прямых стыках q_з’’=23500 ВА/м²; для зазоров на косых стыках q_з’=100 ВА/м² (см. табл. 8.10, 8.17 [1]).

---

В соответствии с табл. 3.6. [1] находим коэффициент, учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, k_д=0,82 и по табл. 3.4. и 3.5. – постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток а=1,4 и b=0,26.

Принимаем коэффициент Роговского k_р=0,95.

Диапазон изменения  от 1,2 до 3,0 в соответствии с табл. 12.1. [1].

Расчет основных коэффициентов:

В соответствии с (3.30), (3.36), (3,43), (3,44), (3.52) и (3,65) [1] находим коэффициенты:










кг





где k_кз=1,41∙100/U_k∙(1+e ^(-π*ua/up))=1.41∙100/8*∙(1+e ^{(-π*1,2/7,91)})=32,58
Минимальная стоимость активной части трансформатора имеет место при условиях, определяемых (3.55) [1]. Для рассчитываемого трансформатора:

k_о,с=1.81 (см. табл. 3.7. [1]);

k_и,р=1,06;


х⁵-0,318*х⁴-0,44*х – 0,42=0
Решение этого уравнения дает =1,05, соответствующее минимальному С_а.ч.’.

В соответствии с (3.61) и (3.66) [1] находим предельные значения  по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям:



_j=x_j⁴=0,75⁴=0,32;



_=x_⁴=44,3⁴=3,84*10⁶.

Оба полученных значения лежат за пределами обычно применяемых.

Масса одного угла магнитной системы по (3.45а) [1]:

Активное сечение стержня по (3.59) [1]:
П_С= П_Ф,С. К_З=0,09292∙0,97=0,09013 м².
Площадь зазора на прямом стыке П_з’’=П_с=0,09013х²; на косом стыке П_з’=П_с2=0,127х².

Для выбранной магнитной системы по (8.33) потери холостого хода с учетом табл. 8.10, 8.13 и 8.14 [1]:

---

Намагничивающая мощность по (8.44) с учетом табл. 8.17 и 8.20 [1]:



Далее определяем основные размеры трансформатора:


Предварительный расчет трансформатора типа ТСЗ-1000/10 с плоской шихтованной магнитной системой и алюминиевыми обмотками

	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8
	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8
	0,795	0,880	0,946	1,000	1,047	1,088	1,125	1,158
	0,632	0,775	0,894	1,000	1,095	1,183	1,265	1,342
	0,503	0,682	0,846	1,000	1,147	1,287	1,423	1,554
	864,360	781,037	726,837	687,400	656,771	631,942	611,195	593,460
	111,976	137,142	158,358	177,050	193,949	209,488	223,953	237,538
	976,336	918,180	885,195	864,450	850,720	841,431	835,147	830,997
	261,546	354,500	439,866	520,000	596,196	669,267	739,764	808,086
	44,727	54,779	63,254	70,720	77,470	83,677	89,455	94,881
	306,273	409,280	503,120	590,720	673,666	752,944	829,219	902,967
	1282,609	1327,459	1388,316	1455,170	1524,386	1594,375	1664,366	1733,965
	71,422	96,806	120,117	142,000	162,807	182,761	202,013	220,670
	1038,236	976,392	941,317	919,256	904,656	894,778	888,095	883,683
	325,875	435,474	535,320	628,526	716,781	801,132	882,289	960,757
Рх	298,795	404,987	502,511	594,057	681,105	764,582	845,119	923,172
	1662,905	1816,853	1979,148	2141,839	2302,541	2460,492	2615,504	2767,611
	0,075	0,092	0,106	0,119	0,130	0,141	0,151	0,160
	2009,104	1889,430	1821,555	1778,865	1750,611	1731,496	1718,566	1710,027
	613,588	819,951	1007,951	1183,448	1349,623	1508,448	1661,257	1809,004
	6433,285	8719,694	10819,452	12790,508	14664,718	16462,046	18196,078	19876,603
Qх	645,921	791,088	913,470	1021,290	1118,767	1208,407	1291,841	1370,204
	9701,898	12220,163	14562,428	16774,112	18883,720	20910,397	18660	24765,839
	0,006	0,008	0,009	0,010	0,012	0,013	0,014	0,015
	1287,600	1051,321	910,471	814,350	743,396	688,251	643,800	606,981
	1326,228	1082,861	937,785	838,781	765,698	708,899	663,114	625,190
	1366,015	1115,347	965,919	863,944	788,669	730,166	683,008	643,946
	3483,339	2844,134	2463,093	2203,057	2011,107	1861,923	1741,669	1642,062
	4765,948	4171,594	3851,408	3658,227	3535,493	3456,298	3406,035	3376,026
	6115,068	6015,6	5142,139	4863,135	4646,447	4470,790	5002,46	4198,539
	0,169	0,187	0,201	0,213	0,223	0,232	0,240	0,247
	0,237	0,262	0,282	0,298	0,312	0,324	0,335	0,345
	1,862	1,373	1,107	0,936	0,817	0,728	0,799	0,603
	0,387	0,412	0,432	0,448	0,462	0,474	0,485	0,495

---