Электрические машины Расчет трансформатора ТМ-4000/10 (стр. 4 )

lС=lВН+2l02=0,861+2∙0,05=0,961 м

Масса стали в ярме

C=D"2+а22=0,568+0,02=0,588 м - расстояние между осями стержней,

G'Я =4∙C∙ПЯ ∙7650=4∙0,588∙0,07395∙7650=1331 кг

G'Я - масса стали ярем между осями крайних стержней.

GУ =0,822 . ПЯ. D. 7650 - масса стали углов

GУ =0,822∙0,07395∙0,32∙7650=149 кг

G"Я =2∙GУ =2∙149=298  кг

GЯ =G'Я+G"Я=1331+298=1629 кг

Рис. 9. К определению размеров плоской магнитной системы.

Рис. 10. Магнитопровод трансформатора.

Потери холостого хода

PХХР =1.15∙[PС. GС+PЯ.(G'Я – 4∙GУ)+4.5.(PС+PЯ).GУ]

Где PС и PЯ - удельные потери в стали

  PС =1,411  Вт/кг; 

  PЯ =1,324  Вт/кг

PХХР =1.15[1,411∙1696+1,324∙(1331-4∙149)+4.5∙(1,411+1,324)∙149]=5980 Вт.

≤+15%

Ток холостого хода

Активная составляющая тока холостого хода

А.

Реактивная составляющая тока холостого хода

Где  НЯ и НС - амплитудные значения напряженности магнитного  поля  определяются по кривой намагничивания рис 7.1.;

К=(1.5-...-2) -  технологический  коэффициент,  учитывающий увеличение намагничивающей силы за счет технологических факторов (наклепы, заусенцы и т. д.);

д=(0.5-...-1).10-4 - величина зазора в стыках, мм.

- напряженность магнитного поля в воздушном зазоре.

Рис. 11. Кривая намагничивания, по [2,т.6.3, с. 68].

А,

А.

(IXXP - IXX)/IXX=(0,86–0,9)/0,9=-0,05 0,3

6.10 Параметры схемы замещения при холостом ходе

Рис. 12. Схема замещения при холостом ходе для одной фазы трансформатора.

Ом,

Ом,

Ом.

6.11 Расчет характеристик холостого хода

Результаты расчета заносим в таблицу 4. 

Результаты расчета характеристик холостого хода  Таблица 4

U1Ф, о. е	0,8	0,9	1	1,1
U1Ф, В	4619,2	5196,6	5774	6351,4
ВС, Тл	1,31	1,48	1,64	1,80
ВЯ, Тл	1,28	1,45	1,61	1,77
PХХ, Вт	4784	5382	5980	6578
Iа, А	0,35	0,35	0,35	0,35
НС, А/м	56	74	170	2500
НЯ, А/м	53	60	110	2100
Нб, А/м	1045108,7	1175747,3	1306385,9	1437024,4
IР, А	1,05	1,24	1,95	21,23
IХХ, А	1,11	1,28	1,98	21,24
cos(jхх)	0,39	0,30	0,17	0,01

6.12 Расчет потерь холостого хода

при включении  трансформатора в сеть при номинальном напряжении и при частоте 60 Гц и 40 Гц

PХХ60=PХХ(60/50)1.25∙(50/60)2

PХХ60 =5980∙(60/50)1.25∙(50/60)2=4807 Вт

PХХ40 =PХХ∙(40/50)1.25∙(50/40)2

PХХ40 =5980∙(40/50)1.25∙(50/40)2=7817 Вт

PХХ50=PXXP ;  PХХ50=5980  Вт

7. Тепловой расчет трансформатора

7.1  Проверочный тепловой расчет

Внутренний перепад температур обмоток.

И0=q. д/лИЗ,  [1, ф.9.9]

где q - плотность теплового потока

  д=0,5 мм - толщина  изоляции провода,

  лИЗ =0.17 - теплопроводность изоляции [1,т.9.1]

ИО. В=2038∙0,0005/0,17=6 0C

ИО. Н=340∙0,0005/0,17=1 0C

Средний перепад температур [1,ф.9.2].

ИО, СР =2/3 . ИО

ИО. В,СР=2/3∙6=4 0C

ИО. Н,СР =2/3∙1=0,7 0C

Перепад температур на поверхности обмоток [1,ф.9.20].

Иo, m,B = k1 q0.6,

Иo, m,B =0,285∙20380.6=27,5 °С.

Иo, m,H =0,285∙3400.6=9,4 °С.

Полный средний перепад температур от обмотки к маслу.

Иo, m,CP =Иo, m +Иo, cp °С.

Иo, m,CP, B=27,5+4=31,5 °С.

Иo, m,CP, H=9,4+0,7=10,1 °С.

7.2 Тепловой расчет бака

Тип бака выбираем по [1.т.9.4, рис.9.6] "бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами".

Минимальная ширина бака.

B=D"2+(S1+S2+S3+S4+d1+d2).10-3=0,568+(50+50+15+25+20+10)·10-3=0,738 м. С учетом размещения радиаторов примем 0,817 м.

Длина бака

A=2∙C+D"2+2.(S 3+S4+d 2)=2∙0,588+0,568+2∙(0,015+0,025+0,01)=1,844 м.

Высота активной части.

НА, Ч=LC +2∙hЯ +0,03

НА, Ч =0,961+2∙0,32+0,03=1,631 м,

Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при расположении выводов ВН между ярмом и стенкой бака, НЯ, К =160 мм. По (1,т.9.5)

Глубина бака

Hб = HА. Ч+ HЯ. К=1,631+0,16=1,791 м. С учетом размещения радиаторов примем 2,22 м.

Для развития должной поверхности охлаждения целесообразно использовать двойной радиатор с гнутыми трубами по рис. 9.17 [1] с расстоянием между осями фланцев АР=1880 мм с поверхностью труб ПК. ТР=22,9 м2 и двух коллекторов ПК. К=1,32 м2.

Поверхность излучения бака:

ПИ ≈[2(А–В)+рВ]к·Нб=[2(1,844-0,817)+3,14∙0,817]·2∙2,22=20 м2,

Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки ВН:

ИМ, В=65-31,5=33,5 °С,

Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет:

ИM, B,B =1,2∙33,5=40,2 °С <65 °С

Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака ƟM, Б=5 °С и запас 2 °С, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха:

ИБ, В=ИМ, В–ИМ, Б=33,5-5-2=26,5 °С,

Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения ИБ, В=26,5°С:

м2.

Поверхность крышки бака:

ПК. КР=0,5[(А-В)(В+0,16)+р(В+0,16)2/4)]=

=0,5[(1,844-0,817)(0,817+0,16)+3,14(0,817+0,16)2/4]=0,9 м2,

Поверхность конвекции радиаторов:

ПК. Р=238,7-20-0,9=217,8 м2,

Поверхность конвекции радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки

ПК. Р=ПТРк+ПК. К=1,4·22,9+1,32=33,38 м2,

Необходимое число радиаторов:

nр=217,8/33,38≈6 радиаторов.

Поверхность конвекции бака

ПК=6·33,38+21,1+0,9=222,3 м2.

7.3 Окончательный расчет повышения температуры обмоток и масла

Среднее повышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха

0C

Среднее повышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки,

0C

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха

ИМ, В=ИМ, Б+ИБ, В=3,2+27,9=31,1 °С,

Повышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха.

ИM, B,B =1,2∙31,1=37,3 °С,

Повышение температуры обмоток над температурой воздуха.

ВН: ƟO, B =31,5+31,1=62,6 °C≤ 65 °C,

НН: ƟO, Н =10,1+31,1=41,2 °C ≤65 °C.

8. Расчет массы трансформатора

8.1  Объем бака

Vб = [(А–В)∙В+В2∙р/4].Нб, м3

Vб = [(1,844–0,817)∙0,817+0,8172. р/4]∙2,22=3,03 м3

8.2  Масса провода

GПР =1.06.(GПР. ВН+GПР. НН+ GОТВ. ВН+GОТВ. НН)=

=1.06.(341,3+258,3+2+6,9)=645 кг.

8.3 Масса стали магнитопровода

GСТ=GС+GЯ=1696+1629=3325 кг

8.4  Масса активной части

GА. Ч ≈1.2.(GПР+GСТ)=1.2.(645+3325)=4764 кг

8.5 Объем активной части

8.6  Объем масла в баке

Vм. б =Vб-VА. Ч =3,03–0,9=2,13 м3

8.7  Масса масла в баке

GМ =900∙Vм. б =900∙2,13=1917 кг

8.8  Масса конструктивной стали

GСО=0.1.(GПР+GСТ)=0.1.(645+3325)=397 кг

8.9  Масса картона в изоляции обмоток

GК=0.36.GПР=0,36∙645=232 кг

8.10  Масса трансформатора

GТР=GА. Ч+GМ+GСО+GК=4764+1917+397+232=7310 кг.

Выводы

Полученные данные полного расчета трансформатора ТМ–4000/10

Показатели	Задано	Полный расчет
Потери КЗ, Вт	33500	31399
Потери ХХ, Вт	5200	5980
Uкз, %	7,5	6,84
Iхх,%	0,9	0,86
Вс, Тл	1,64
Плотность тока	1,98
в	1,6
d, м	0,32
Средний диаметр	0,457
Высота обмоток	0,861
Расстояние м/у осями	0,588

Список литературы

Расчет трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986. Электромеханика. Расчет ии конструирование силовых трансформаторов. Учебное пособие по курсовому проектированию. – Братск: ГОУ ВПО "БрГУ", 2010-225с.