Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 47 )

По предварительному расчету напряжение рассеяния (обозначил его через up'')

.

Где Dcp=29,5+1,7=31,2 – средний диаметр главного канала рассеяния, см.

= 1,7+(2+2,4)/3=3,17 – приведенный канал рассеяния, см.

Кр= 1-(1,7+2+2,4)/π60,5 = 0,968;

=400/(√3•16) = 14,4 в.

Так как значение up’’меньше, чем up’, то необходимо увеличить размер главного канала рассеяния.

Это увеличение может быть определено по формуле

т. е. ширина главного канала должна быть а = 17 + 18 = 35 мм.

Рисунок 18.2 Основные размеры магнитопровода и обмоток, полученные по расчёту.

Окончательно радиальное строение будет иметь вид:

D = 245 мм 5 канал 255 20 обмотка НН 295 15 канал 325 5 цилиндр 335 15 канал 365 24 обмотка ВН 413

22 расстояние между обмотками ВН соседних фаз Расстояние между осями стержней МО получилось равным 413+22=435 мм.

Высота Н окна магнитопровода равна высоте (длине) Но обмотки плюс изоляционные расстояния до ярма, которые для данной мощности и напряжения равны 50 мм:

Н = Но + 2-50 = 605 + 100 = 705 мм.

Таким образом, получены все основные размеры магнитопровода и обмоток ВН и НН, схематично показанные на рис. 18.2.

Определение весов активных материалов

Вес стержней магнитопровода

GCT = γmFCTH•10-3 = 7,65•3•403•70,5•10 -3 = 652 кГ.

Вес ярм

Gя = Gя. п + Gя. у= γ4FяМО•10-3 + γ2(FCТ h2+ F'CT(h1 — h2)) 10-3 = 7,65•4•425•43,5•10-3 + 7,65•2(403•17,5 + 247(21,5— 17,5)) 10-3 = 565 + 123 = 688 кГ, где Gя. п и Gя. у — веса прямой и угловой частей ярма.

Общий вес электротехнической стали

Gc = GCT + GЯ = 652 + 688 = 1340 кГ.

Расчет веса обмоточной меди. Обмотка НН

GHH = mπγsnDHHωHH•10-6 = 84•339•275•ll6•10-6 = 126 кГ.

Обмотка ВН

G'BH = 84•14,4•389•420•10-6 = 198 кГ,

G'BH = 84•14,4•389•400•10-6 = 189 кГ (для расчета потерь короткого замыкания).

Общий вес обмоточной меди

GМ = GHH + GBH = 126 + 198 = 324 кГ.

Расчет характеристик

Расчет потерь и тока холостого хода. Потери холостого хода

Рх= 1,1[pстGт + pя(Gя. п + КуGя. у)]== 1,1(1,67•652 + 1.47(565+ 1,5•123]=

= 1.1(1090+ 1100) = 2400 вm.

Намагничивающий ток

Активная составляющая тока холостого хода

ioa=Px/10S=2400/10•1000=0,24%

Ток холостого хода

Расчет потерь короткого замыкания. Обмотка НН

РкНН = 2,4δ2НН GНН = 2,4.4,262 •126•1,055 = 5800 вm.

Обмотка ВН

Рквн =2,4•4,012•189•1,02 = 7400 вm.

Потери в отводах НН

Ротв=(S/100)•(IфНН/100)=(1000/10)•(1445/100)≈150 вт

Потери в стенках бака

Рб = 0,007•S1.5 =0,007•10001.5 =250 вт.

Потери короткого замыкания

Рк = РкНН + РкВН + Pтв + Pб = 5800 + 7400 + 150 + 250= 13 600 вт.

Расчет напряжения короткого замыкания. Активная составляющая

ua=Pk/10S=13600/10•1000=1.36%

Напряжение рассеяния

Δ = 3,5+(2+2,4)/3=4,97 см

Кр= 1-(3,5+2+2,4)/π60,5 = 0,958;

u'p=(1445•16•33•4.97•0.958)/(806•60.5•14.4)=5.17%

up=1.05 u'p=1.05•5.17=5.43%

Напряжение короткого замыкания

Расчет изменения напряжения:

а) при cosφ2 = 0,8

б) при cosφ2 = 1

Δu=ua+up2/200=1.36+0.14=1.5%

Расчет коэффициента полезного действия:

а) при cosφ2 = 0,8

б) при cosφ2= 1

.

§ 18.4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА МОЩНОСТЬЮ 1000 ква

Расчет перегрева обмотки НН. Поверхность охлаждения цилиндрической двухслойной обмотки определяется по формуле

SHH=3.5mπDcpH0-3mncH0=3•3.5π•0.275•0.605-3•3•8•0.015•0.605=5.48-0.65=4.83 см2,

где 3,5 — число охлаждаемых поверхностей обмотки НН;

m — число фаз (стержней);

Dcp — средний диаметр обмотки НН, м;

3 — число поверхностей, закрытых рейками;

n — число реек;

с = 0,015 — ширина рейки, м.

Удельная тепловая нагрузка поверхности обмотки НН

qoHH=PkHH/sHH=5800/4.83=1200 вт/м2

Перегрев обмотки НН над маслом

τоНН = 0,159qoHH0.7=0.159•12000.7=0.159•143 = 22,7≈23oC

Дробные степени чисел находятся по табл. 18.1.

Таблица 18.1

Число A	A0.6	A0.7	A0.8
300	—	—	95,9
400	—	—	120,7
500	41,6	77,5	144,3
600	46,4	88,0	166,9
700	50,9	98,1	188,8
800	55,2	107,7	—
900	59,1	116,9	—
1000	63,1	125,9	—
1100	66,8	134,6	—
1200	70,4	143,0	—
1300	73,9	151,3	—.
1400	77,2	159,3	—
1500	80,5	167,2	—
1600	83,6	174,9	—
1700	86,75	182,5	—
1800	89,8	190,0	—
1900	92,75	197,3	—
2000	95,6	204,5	—

Расчет перегрева обмотки ВН. Коэффициент закрытия поверхности

катушек прокладками

Kз=(πDcp)/( πDcp-nc)= π•389/(π•389-8•40)=1.35,

где Dcp — средний диаметр обмотки ВН, мм;

n — число прокладок по окружности;

с — ширина прокладки, мм.

Периметр сечения катушки

р = 2 (bИЗ + а2) = 2 (8,5 + 24) = 65 мм.

Удельная тепловая нагрузка поверхности обмотки ВН

qoВH=21.4ωδKзKД/p=21.4•57.7•10•4.01•1.35•1.02/65=1050 вт/м2

Перегрев обмотки ВН над маслом

τoВH=0,358 qoВH0,6=0,358•10500,6=0,358•65=23,3≈23,5оС

Поправка на перегрев в зависимости от размеров масляного канала (6•24 мм) принимается по табл. 10.2.

τo2=ККАН qoВH•10-3=-3,9•1050•10-3=-4 оС

Окончательное значение перегрева обмотки ВН

23,5 — 4= 19,5°С.

Расчет перегрева масла. Определяем размеры бака (см. рис. 10.10).

Длина бака

А = 2М0 + Dвн + 2•75 =2•435 + 413+2•75 = 1433 ≈ 1440 мм;

ширина бака

В = DBH + 2• 150 = 413 + 2•150 = 713 ≈ 720 мм;

высота бака

Нб = Н + 2hя + Hя. к + 50 = 705 + 2•215+300 + 50=1485≈1500 мм;

периметр стенки бака

Рб = πB + 2(А— B)=π720 + 2(1440— 720) = 3700 мм;

поверхность боковой стенки бака

Sб. c =pбHб = 3,7•1,5 = 5,55 м2;

поверхность крышки

sKp=π/4 + (А — В)В = π 0,723 + (1,44 —0,72)0,72 = 0,92 м2;

Для определения необходимого числа рядов труб находим требуемый коэффициент кратности охлаждаемой поверхности (стенки бака) согласно табл. 10.4, приняв предварительно qб = 540 вт/м2,

Ккр=(Рх+Рз)/qбsб. с=(240+13600)/(540•5,55)=5,35.

Принимаем три ряда труб, для чего высота бака должна быть увеличена

ΔHб=((5,35-5,2)/5,2)•1,5≈0,05 м.

Принимаем окончательно

Hб= 1,5 + 0,05 = 1,55 м.

Полная эффективная поверхность бака

sб =Kкpsб. c + 0,75sKP = 5,2-3,7-1,55 + 0,75-0,92 = 30,5 м2;

Удельная тепловая нагрузка поверхности бака

qб +( Рк+ Рх)/sб=16000/30.5=525 вт/м2 .

Средний перегрев масла

τмас=0,262qб0,8 = 0,262•5250,8 = 0,262•150 = 39,3°С.

Перегрев верхних слоев масла (без поправки по табл. 10.3)

τв. с.мас=1,2 τмас = 1,2•39,3 = 47,2°С.

Высота центра потерь

Hp=1/2H+hя+50=705/2+215+50=617 мм;

Высота центра охлаждения

Нохл=1/2Нб=1550/2=775 мм;

Отношение Нр/Нохл=617/775=0,8.

Поправка на перегрев верхних слоев масла по табл. 10.3 τмас = 5,6°С.

Окончательно перегрев верхних слоев масла будет

τв. с.мас = 47,2 + 5,6≈ 53°С < 55°С.

Перегрев обмотки НН над воздухом

τНН= τоНН+ τмас=23+39,3= 62,3°С < 65°С.

Перегрев обмотки ВН над воздухом

τВН= τоВН+ τмас = 19,5 + 39,3 = 59аС < 65°С.

Рассчитанные перегревы масла и обмоток не превышают допустимых норм.

§ 18.5. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ В ОБМОТКАХ ТРАНСФОРМАТОРА МОЩНОСТЬЮ 1000 ква

Расчет механических усилий ведется по формулам, приведенным в § 7.4.

Максимальное радиальное усилие [по (7.4)]

То же, при коротком замыкании [по (7.5)]

где.