Электрические машины Расчет трансформатора ТМ-4000/10 (стр. 3 )

Рис. 5. Сечение витка обмотки НН

3.3 Расчет обмотки высокого напряжения

Число витков на одной ступени регулирования.

витков.

Число витков на высшей ступени регулирования

витков

Число витков на низшей ступени регулирования

витков

Напряжение на высшей ступени регулирования

В

Напряжение на основной ступени регулирования

В

Напряжение на низшей ступени регулирования

В

Таблица 2.

Ступени регулирования	высшая	основная	низшая
Число витков	229	219	209
Напряжение ступени, В	6034	5771	5507,2
Напряжение ступени по ГОСТу, В	6063	5774	5485
Отклонение напряжения, В	29	3	-22,2

Схема регулирования напряжения ПБВ с регулировочной зоной в середине высоты обмотки изображена на рис. 6. В этом случае регулировочная обмотка выполняется той же конструкции, что и обмотка ВН.

Выбираем нормированное сечение провода

ПВН=ПГОСТ∙nэл=58,6∙2=117,2 мм2,

А/мм2,

Число витков в слое

витков,

Число слоев в обмотке

слоя,

Рис. 6. Схема регулирования ПБВ с регулировочной зоной в середине высоты обмотки

Рис. 7. Сечение витка обмотки ВН

Обмотка ВН наматывается в 3 слоев:

1-й – 2-й слой 2∙89=178 витков

3-й слой                1∙61=61 виток

Всего                 239 витков

Рабочее напряжение двух слоев обмотки:

В.

По [2, с. 17, табл. 2.10] находим: межслойная изоляция – кабельная бумага 8 слоев ∙0,12=0,96 мм.

Радиальный размер обмотки ВН:

м

Высота обмотки

мм,

Внутренний диаметр обмотки

D'2=D"1+2a12 =0,437+2∙0,02=0,477 м

Наружный диаметр обмотки

D"2=D'1+2a2=0,477+2∙0,0454=0,568 м.

Поверхность охлаждения

ПОХЛ=3∙(nК+1)∙3.14∙(D'2+D"2)∙l2 =3∙(0+1)∙3.14∙(0,477+0,568)∙0,855=18,4 м2.

Масса металла обмотки.

GВН =3∙3,14∙(D'2+D"2)∙0,5∙WВН∙ ПВН∙2700=

=3∙3,14∙(0,477+0,568)∙0,5∙219∙117,2∙2700∙10-6=341,3 кг.

4. Расчет потерь и КПД трансформатора

4.1. Основные потери в обмотках при повышении температуры до  75° С

Ом,

Ом.

где rHH75, rBH75 - омическое сопротивление, Ом.

PОСН. ВН =3∙I2ФВН ∙rВН75 =3∙230,92∙0,106=16954  Вт,

PОСН. HН =3∙I2ФНН ∙rНН75=3∙423,32∙0,024=12901  Вт.

Где r75, [Ом. мм2/м] - удельное сопротивление обмоточного провода.

4.2. Средний коэффициент добавочных потерь КД,

учитывающий увеличение основных электрических потерь при протекании по ним электрического тока

Для цилиндрических обмоток: в=0.95∙b∙м/l =0.95∙2∙4,75∙89/855=0,94,

КД. ВН =1+0.037∙в2∙ а4∙n2∙108=1+0.037∙0.942∙(14,5∙10-3)4∙32 ∙108=1,01

Для цилиндрических обмоток: в=0.95∙b∙м/l =0.95∙16,5∙42/861=0,76,

КД. НН =1+0.037·в2∙ а4∙n2∙108=1+0.037∙0.762∙(5∙10-3)4∙92 ∙108=1,01

Для правильно выбранных размеров цилиндрических  обмоток

КД=1.01 - 1.05

4.3. Потери в отводах

GОТВ. ВН =lОТВ ∙ПВН∙∙ɣ =7,5∙0,855∙117,2∙2700∙10-6=2 кг,

Где ɣAl=2700 кг/м,

  lОТВ - общая длина отводов,

  ПВН - масса отводов

GОТВ. НН =lОТВ ∙ПНН. ɣ =14∙0,861∙213,3∙2700∙10-6=6,9 кг

PОТВ =12,75∙J2 ∙GОТВ

PОТВ. ВН =12,75∙1,972 ∙2=99  Вт,

PОТВ. НН =12,75∙1,982∙6,9=346  Вт.

Добавочными потерями в отводах пренебрегаем.

Потери в отводах не превышают 5-8 %  потерь К. З.

4.4  Потери в баке и металлических конструкциях

Pб = 10∙К∙ SН =10∙0,02∙4000=800 Вт;

где  К =0,02 по [2, т.2.23]

  SН - подставляется в кВА.

Потери короткого замыкания трансформатора

PКЗР=PОСН. НН. КД. НН+PОСН. ВН. КД. ВН+PОТВ. НН+PОТВ. ВН+Pб=

=12901∙1,01+16954∙1,01+346+99+800=31399 Вт

Сравниваем полученное значение потерь с заданным:

4.6  Плотность теплового потока на охлаждающей поверхности:

Вт/м2

Вт/м2

Для масляных трансформаторов g<1400, условие выполняется.

Расчет напряжения КЗ

5.1  Параметры схемы замещения

Рис. 8. Схема замещения короткого замыкания для одной фазы трансформатора

Активная составляющая сопротивления К. З.

Ом,

Ом.

Первичной считаем ту сторону, где величина U=UСЕТИ ГОСТ  [2,т.5.1],

т. е. UВН=10 кВ.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

UР=I1Ф. xК =230,9∙1,7=392,5 В,

мм,

Ом,

Ом,

Ом.

5.2  Активная составляющая напряжения короткого замыкания

Uа =I1Ф. rК =230,9∙0,2=46,1 В,

.

5.3  Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

UР =I1Ф. xК =230,9∙1,7=392,5 В,

.

5.4 Расчетное напряжение короткого замыкания

В,

6.  Расчет магнитной цепи

6.1  Выбор площади поперечного сечения

По [1, т.8.4.с.360] и диаметру стержня D = 0,32 м

КKP=0,928,

ПФ, С =0,07462 м2,

ПФ, Я =0,07624 м2,

Таблица 3

№ пакета	Стержень, мм2	Ярмо, мм2
1	310Ч40	310Ч40
2	295Ч22	295Ч22
3	270Ч24	270Ч24
4	250Ч14	250Ч14
5	230Ч11	230Ч11
6	215Ч7	215Ч7
7	195Ч8	195Ч25

6.2 Активное сечение стержня

ПС= ПФ, С. КЗ =0,07462∙0,97=0,07238 м2.

Активное сечение ярма

ПЯ= ПФ, Я. КЗ =0,07624∙0,97=0,07395  м2.

6.4  Индукция в стержне

,

Тл.

BС не превышает первоначальное значение (1,64 Тл) более, чем  на 5 %.

Индукция в ярме

Тл.

Масса стали в стержнях

GС= 1.04 . lС.∙ m. ПС∙ɣ =1,04∙0,961∙3∙0,07395∙7650=1696 кг

где m - число стержней, равное в проекте числу фаз,

  lС - высота стержня,

  ɣСТ =7650 кг/м3.