- •Введение
- •1.Задание на проектирование.
- •2. Предварительное оптимизационное проектирование и проектные исследования
- •2.1 Предварительное определение конструктивных и энергетических показателей трансформаторов
- •2.1.1. Конструктивные параметры магнитной системы и выбор величины индукции в стержне
- •2.1.2. Определение изоляционных промежутков
- •2.1.3. Определение коэффициента заполнения обмоток проводниковым материалом
- •2.1.4 Обмоточный конструктивный коэффициент -
- •2.1.5 Выбор коэффициента закрытия поверхности обмоток и удельной тепловой нагрузки обмоток
- •2.2. Критерии оптимальности трансформатора и определение начальных значений управляемых переменных.
- •2.2.1. Математическая модель критерия приведенных затрат на трансформацию электрической энергии.
- •2.2.2. Математическая модель критерия капитализированных затрат.
- •2.2.2.1. Оценка удельной капитализированной стоимости потерь холостого хода
- •2.2.2.2. Оценка капитализированной стоимости нагрузочных потерь
- •2.3 Основные уравнения расчетной математической модели трансформатора.
- •2.4. Алгоритм предварительного расчёта основных размеров и параметров трансформатора.
- •3. Методика применения программного комплекса “Аметист” для автоматизированного синтеза, анализа и оптимизации трансформаторов.
- •3.1. Общие сведения
- •Система управления сапр “Аметист”
- •3.2.3. Предварительный расчет
- •3.2.4. Оптимизация электромагнитных показателей
- •3.2.4.1. Оптимизация электромагнитных показателей по одной управляемой переменной
- •3.2.4.2. Оптимизация электромагнитных показателей по двум управляемым переменным
- •3.3. Синтез и оптимизация обмоток
- •4. Автоматизация процесса оптимизации параметров трансформаторов
- •4.2. Алгоритм процесса оптимизации методом циклического покоординатного спуска.
- •4.3. Методика автоматизированного синтеза и оптимизации трансформаторов на основе метода цпс.
- •5. Детальное проектирование трансформаторов.
- •5.1. Объём детального проектирования и его последовательность.
- •5.2. Раскладка, детальное конструирование и расчет обмоток.
- •5.2.1. Определение фазных напряжений и токов обмоток:
- •5.2.2. Определение чисел витков обмоток ( на одну фазу ):
- •Расчёт плотностей токов в обмотках нн и вн
- •Раскладка обмотки нн
- •5.2.5. Раскладка обмотки вн
- •5.2.6. Определение площади поверхностей охлаждения обмоток
- •5.2.7. Определение массы обмоток, расчёт основных и добавочных потерь короткого замыкания
- •5.3. Определение основных параметров мс, потерь в стали и тока холостого хода.
- •5.4. Расчёт механических напряжений в обмотках от радиальных усилий
- •5.5. Тепловой расчёт обмоток
- •5.6 Тепловой расчет бака.
- •5.7. Экономический расчёт
- •Пример предварительного оптимизационного расчёта трансформатора.
- •6.2. Предварительный расчет основных размеров и конструктивных показателей трансформатора.
- •Пример детального расчёта трансформатора.
- •7.1. Определение фазных напряжений и токов .
- •7.2 Определение конструктивных параметров мс и размеров изоляции в окне.
- •7.3 Определение числа витков обмоток:
- •7.4. Расчёт среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках нн и вн.
- •Расчёт обмотки вн.
- •7.7. Определение площадей поверхности охлаждения обмоток.
- •Определение массы обмоток, основных и добавочных потерь в обмотках, отводах, и баке. Проверка величины напряжения короткого замыкания.
- •7.9. Определение массы стали мс, определение потерь в стали и тока холостого хода.
- •7.10. Расчет механических напряжений в обмотках
- •7.11. Тепловой расчет обмоток
- •7.12. Тепловой расчет бака
- •7.13. Экономический расчет
- •Приложение а
- •Приложение б Основные данные обмоточных проводов круглого и прямоугольного сечений
- •Додаток в Форми вихідних даних для проектних досліджень Таблиця в1. Вихідні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в2. Конструктивні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в3. Техніко-економічні дані
5.2.7. Определение массы обмоток, расчёт основных и добавочных потерь короткого замыкания
Средний диаметр обмотки НН в мм:
. (5.34)
Средний диаметр обмотки ВН в мм :
. (5.35)
Средний диаметр канала рассеяния (рис.2.5) в мм:
. (5.36)
Масса обмотки НН в кг:
. (5.37)
Масса обмотки ВН в кг:
. (5.38)
В (5.37) и (5.38) - плотность проводникового материала ,кг/дм3 .
Основные потери в обмотках, Вт:
. (5.39)
. (5.40)
Для алюминиевых обмоток , для медных.
- коэффициент, учитывающий регулировочные витки:
(т.е. 5 %) с ПБВ ; (т.е. 10 %) с РПН .
Добавочные потери в обмотке НН, Вт:
. (5.41)
Для провода прямоугольного сечения: - для алюминиевого провода, для медного -.
В (5.41) - радиальный размер провода, мм;- индукция потока рассеяния, Тл;
. (5.42)
- средняя высота обмоток .
- коэффициент Роговского
. (5.43)
Добавочные потери в обмотке ВН , Вт :
(5.44)
для круглого провода ,,
d – диаметр неизолированного провода, мм ;
Потери в отводах низкого напряжения, Вт:
(5.45)
Потерями в отводах ВН можно пренебречь за их малостью .
Потери в баке (приближённо), Вт :
(5.46)
Суммарные потери короткого замыкания:
. (5.47)
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:
(5.48)
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:
(5.49)
В (5.49) - средний диаметр канала рассеяния по (5.36) ;
- ширина приведенного канала рассеяния, мм.
(5.50)
Для схемы обмоток 1:
Для схемы обмоток 2:
В случае применения обмотки ВН с экраном :
где мм .
Поперечное поле рассеяния увеличивает на 3-6 % .
Таким образом, .
Напряжение короткого замыкания :
(5.51)
Полученная величина не должна отличаться больше , чем на% от
заданной.
5.3. Определение основных параметров мс, потерь в стали и тока холостого хода.
Масса стали МС трансформатора в кг:
(5.52)
В (5.52) - масса стержней, кг ,- масса ярм, кг,- коэффициент усиления сечения ярма.
Потери в стали МС с учётом добавочных потерь, Вт:
, (5.53)
где - удельные потери для индукциисогласно приложения А, для стали заданной марки и толщины;
- масса углов МС, кг .
Коэффициент 2,5 учитывает добавочные потери в МС, в том числе и влияние анизотропности в её углах.
Из (5.52) следует :
. (5.54)
где - удельные потери с учётом добавочных потерь, Вт/кг;
- коэффициент добавочных потерь в МС .
. (5.55)
Активная составляющая тока холостого хода в %:
. (5.56)
Индукция в ярмах:
. (5.57)
Среднее значение индукции:
. (5.58)
По значениям по соответствующей таблице приложения А определяются следующие величины:и; ВА/кг – удельная намагничивающая мощность в стали и , ВА/см2 –удельная намагничивающая мощность в стыках (в воздушных зазорах между пластинами).
Намагничивающая мощность на всю МС при схеме шихтовки с 7 зазорами в :
. (5.59)
Удельная намагничивающая мощность с учётом увеличения её за счёт немагнитных зазоров в :
. (5.60)
Реактивная составляющая тока холостого хода в % :
. (5.61)
Ток холостого хода :
. (5.62)