2.3. Расчет обмоток трансформатора
Расчет обмоток низшего напряжения
Число витков.
,
Число витков в слое
Ориентировочная высота витка
Ориентировочное сечение витка
Выбираем конструкцию
трехслойной цилиндрической обмотки из
провода прямоугольного сечения
.
Сечение витка
мм2.
Плотность тока в сечении одного провода
Высота обмотки
Радиальный размер обмотки
Внутренний диаметр
Наружный диаметр
Масса металла медной обмотки
Расчет обмотки высшего напряжения.
В масляных трансформаторах на стороне ВН осуществляется регулирование напряжения по схеме ПБВ (переключение без возбуждения). Регулирование напряжения по этой схеме осуществляется после отключения трансформатора от сети и от нагрузки путем перестановки соединяющей пластины (вводятся дополнительные витки, либо уменьшается число витков от номинального значения).
Для обеспечения
такой регулировки в обмотке ВН выполняются
четыре ответвления на + 5; + 2,5; -2,5; -5%
и
основной вывод на номинальное напряжение.
Для установки номинального напряжения поставить переключатель в положение 0 (соответственно ).
Число витков в
обмотке ВН: верхние ступени напряжения
средняя ступень
–
нижние
ступени –
Число витков обмотки ВН при нормальном напряжении
Число витков на одной ступени регулирования
Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо рассчитать число витков на напряжения: 9500 В, 9750 В, 10000 В; 10250 В и 10500 В.
Число витков на одной ступени регулирования
Число витков на ответвлениях:
Ступень 9500 В
–
=5058
– 2∙127=4804 шт.
Ступень 9750 В – =5058 – 127=4931 шт.
Ступень 10000 В – =5058 шт.
Ступень 10250 В – =5058 + 127=5185 шт.
Ступень 10500 В – =5058 + 2∙127=5312 шт.
Ориентировочная плотность тока
Ориентировочное сечение витка
Выбираем изолированный
провод
.
При намотке таким проводом плашмя в одном слое укладывается 1633 витков:
3 слоя по 4899 витков,
1 слой 413 витков.
Радиальный диаметр обмотки с учетом изоляции двух слоев по 1 мм.
Внутренний диаметр обмотки
Наружный диаметр обмотки
Масса металла обмотки
Общая масса металла обмоток НН и ВН
Gобщ=Gм1+Gм2=495 + 792 = 1287 кг.
2.4. Определение параметров короткого замыкания
Определение потерь короткого замыкания.
Потери короткого замыкания состоят из: основных потерь в обмотках НН и ВН, добавочных потерь в обмотках за счет поля рассеяния обмоток, основных потерь в отводах.
Основные (электрические) потери
НН
ВН
Масса металла проводов отводов
где
- плотность металла отводов для меди,
Потери в отводах НН определяются по выражению
.
Полные потери короткого замыкания
К этим потерям следует также добавить потери в баке и металлических конструкциях, они составляют 10%.
Рассчитаем напряжение короткого замыкания.
Активная составляющая
Реактивная составляющая
Напряжение короткого замыкания:
2.5. Окончательный расчет магнитной системы
Выбираем конструкцию трехфазного стержневого сердечника, собираемого впереплет из пластин холоднокатанной текстурированной стали со стыками.
Активное сечение стержня
Активное сечение ярма.
где
берутся
из таблицы.
Индукция в стержне.
Индукция в ярме.
№ пакета |
Ширина пакета |
Толщина пакета |
Площадь сечения |
1 |
4,0 |
0,6 |
2,4 |
2 |
6,5 |
0,7 |
4,55 |
3 |
8,5 |
0,6 |
5,1 |
4 |
9,5 |
0,6 |
5,7 |
5 |
10,5 |
1,6 |
16,8 |
6 |
12,0 |
1,8 |
21,6 |
Сечение пакетов в половине сечения стержня
Общая толщина пакетов в половине сечения стержня
Полное сечение стержня
Активное сечение
Сечение пакетов в половине сечения ярма 53,75 cм.
Полное сечение ярма
Активное сечение
Ширина ярма
Длина стержня
,
где
-
длина обмотки НН,
-
толщина главной изоляции обмотки от
ярма (по таблице),
Расстояние между осями свободных стержней.
Определение массы стали.
Масса стали в стержнях.
где
- число стержней магнитной системы;
-
длина сердечника,
- активное сечение стержня,
–
плотность трансформаторной стали.
Масса стали ярма
,
где
- масса стали двух ярм в их частях,
заключенных между осями крайних стержней,
-
масса стали двух ярм в их частях, выходящих
за оси.
Рассчитаем массы.
Полная масса стали.
Определение потерь и тока холостого хода.
Потери холостого тока зависят от магнитных свойств, конструкции магнитной системы и принятой системы и принятой технологии ее изготовления. Кроме того, в углах магнитной системы возникают добавочные потери, обусловленные анизотропией магнитных свойств холоднокатаной стали.
Потери холостого хода в магнитной системе.
,
где
.
– коэффициент для стали, величины:
,
- удельные потери в стали при расчетной
индукции и частоте (по таблице);
,
при отжиге пластин.
Намагничивающая мощность.
где
для медных обмоток,
,
,
(из таблицы).
Ток холостого тока трансформатора.
Активная составляющая.
,
Реактивная составляющая.
Полный ток холостого хода.
.
.