Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
moi_kyrsa4.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
510.5 Кб
Скачать

2 Спеціальний розділ

2.1 Вибір і розрахунок магнітної системи

Стрижні проектуємого магнітопровода мають ступінчату форму, для кращого заповнення площі круга геометричною фігурою перетину, на що вказує відповідний коефіцієнт заповнення Кз. Ярма не мають обмоток і можна зменшити кількість сходинок ярма, виконав його прямокутним або двоступінчастим, у той же час, для зменшення додаткових втрат, посиливши його, тобто збільшивши площу перетину на 10-15% при прямокутній формі або на 5% при двоступінчастій.

Розміри вікна магнітопровода і його габарити можна вибрати після розрахунку обмоток і ізоляції, але можна скористатися заводськими даними про типові магнитопроводи відповідно до рисунку 1, що розроблені з урахуванням необхідних ізоляційних проміжків.

Рисунок 1 - Форма і основні розміри вікна магнітопровіда

Розрахунок магнітної системи полягає у визначенні габаритних розмірів пластин, товщини пакетів, площі поперечного перетину стрижнів і ярм, а також визначенні маси сталі, необхідної для виготовлення магнітопровода.

Число сходинок для трансформаторів малої потужності повинно бути не менше чотирьох, щоб електромагнітний розрахунок наближався до оптимального, тому приймається шість сходинок стрижня

На рисунку приведені форми стрижня і ярма шихтованої конструкції з визначеними значеннями коефіцієнта кожної сходинки Кс і коефіцієнта заповнення площі кола геометричною фігурою Кз.

а) двоступінчасте ярмо б) шестиступінчастий стрижень

Рисунок 2 - Коефіцієнти ступенів ярма та стрижня магнітопровода.

Відповідно до рисунку 2 ширина пластин, з яких шихтується стрижень магнітопровода, знаходиться за формулою:

Сn = Dc  Kc , (1)

де Сn - ширина n-ної пластини, м;

Dc - діаметр стрижня магнітопровода, м;

Kc - коефіцієнт для визначення ширини кожної сходинки пластини відповідно до рисунку 2

Тоді ширина найбільшої першої сходинки складає:

C1 = 110  10-3  0,96 = 105,6  10-3

Аналогічно визначається і ширина інших сходинок, а також висота (hя) першої і другої сходинки ярма з урахуванням коефіцієнтів. Відповідно з розрахунками вони складають: С2 = 97,35  10-3 м; С3 = 83,05  10-3 м; С4 = 69,52 10-3 м ; С5 = 51,26 10-3 м; С6=30,8  10-3 м і hя1 =93,5  10-3 м; hя2 = 57,86  10-3 м.

Корегуються знайдені величини відповідно до рекомендованого ряду чисел за [2] і знаходяться: С1 = 105  10-3 м; С2 = 95 10-3 м; С3 = 85 10-3 м; С4 = 65 10-3 м; С5 = 55 10-3 м; С6 = 30 10-3 м; hя1 = 95 10-3 м; hя2 = 75 10-3 м.

Крім того можна визначити товщину пакетів пластин стрижня, скориставшись геометричними співвідношеннями в прямокутниках, відповідно до рисунку 2. Для визначення певної товщини пакетів пластин застосовується формула (2) і її різновиди:

b1 = (2)

b2 = , і т.ін. (2а)

де b1,2,3,4,5,6 - відповідно товщина n-го пакета пластин стрижня,м.

Тобто, для даного розрахунку:

b1 = = 32,78  10-3

Приймається товщина першого пакета пластин b1 = 33  10-3м і аналогічно визначаються: b2 = 11  10-3 м; b3 = 7  10-3 м; b4 = 10  10-3 м; b5 = 3  10-3 м; b6 = 5  10-3 м;

Тоді сумарна товщина пакетів стрижня, яка буде дорівнювати сумарній товщині пакетів ярма визначається як:

bc = bя = b1 + (3)

де bc - сумарна товщина пакетів стрижня, м;

b2 - сумарна товщина пакетів ярма, м;

n - число пакетів пластин.

bc = bя =  33 + 2 (11+7+10+5)   10-3 = 0,105

Рисунок 3 - Перетин стрижня

Визначається площа поперечного перетину стрижня магнітопровода за формулою:

S'c=S1+ = С1 b1 + , (4)

де S'c - повна площа поперечного перетину стрижня, м2;

S1, Sn - повна площа поперечного перетину кожного паке-

ту пластин, м2

S'c = 105  0,033 + 2 (0,095 ∙ 0,011 + 0,085 ∙ 0,007 + 0,065 ∙ 0,01+ 0,055 х

х 0,003+0,03·0,005) = 8,675  10-3

Активна площа поперечного перетину стрижня знаходиться з урахуванням коефіцієнта заповнення сталлю:

Sc = S'c  Кз (5)

де Sc - активна площа поперечного перетину стрижня магнітопровода,м2;

Кз - коефіцієнт заповнення сталлю згідно [2], приймається 0,95

Sc = 8,675  10-3  0,95 = 8,24  10-3

Товщина першого пакета ярма складається з товщини першої і другої сходинки стрижня, а товщина другого пакета з інших сходинок тобто:

bя1 = b1 + 2 b2 (6)

bя2 = b3 + b4+b5+ b6 (7)

де bя1, bя2 - товщина відповідного пакета пластин, що утворюють перетин ярма, м.

bя1 = 33  10-3 + 2  11 10-3 = 55  10-3

bя2 = 7  10-3 + 10  10-3 + 3  10-3+ 5  10-3 = 25  10-3

bя = 55  10-3 + 2  25  10-3 = 105 10-3

Згідно попередніх розрахунків були прийняті значення висоти першої та другої сходинки ярма, тобто 95 мм (h1), 75 мм (h2). На рисунку 4 приводиться перетин ярма з розмірами.

Рисунок 4 - Ескіз перетину ярма

Користуючись формулами (4) і (5) і замінивши символіку: Sc' на Sя (повна площа поперечного перетину ярма); C1 і Cn на hя і hя2 (висоти відповідних сходинок ярма); Sc на Sя (активна площа поперечного перетину ярма) знаходяться:

S'я = 0,095  0,055 + 2  0,025 ∙ 0,075 = 8.97  10-3

Sя = 8.97  10-3  0,95 = 8,52  10-3

Довжина кута стику для даної форми магнітопровода визначається як середнє арифметичне висот сходинок ярма, тобто:

к = , (8)

к = (0,095 + 0,075) / 2 = 0,085

Масу стрижня, ярма, кута стику магнітопровода можна визначити за формулою:

G = y  S  ℓ, (9)

де G - маса стрижня (Gс) або ярма (Gя) або кута стику (Gк), кг;

y - густина матеріалу, кг/м3, для сталі y має середнє значення 7,65  103 кг/м3;

S - активна площа поперечного перетину стрижня (Sc), ярма (Sя) кута стику, що відповідає для даної форми магнітопровода активній площі поперечного перетину стрижня (Sк = Sc);

ℓ - середня довжина стрижня (ℓс), ярма (ℓя), або кута стику (ℓк)

Gc = 7,65  103  8,24  10-3  0,195 = 12,29

Gя = 7,65  103  8,52  10-3  0,225 = 14,66

Gк = 7,65  103  8,32  10-3  0,085 = 5,36

Повна маса магнітопровода для даної обраної форми визначається за формулою:

G =2Gс + 2 Gя + 4 Gк , (10)

де G - повна маса магнітопровода, кг

G = 2  12,29 + 2  14,66 + 4  5,36 = 75,34

Дійсна маса магнітопровода буде меншою, тому що магнітопрівод проектуємого трансформатора є шпильковим і маса знижується через наявність отворів під шпильки.

В додатку А приведений комп’ютерний розрахунок маси магнітопровода, що більш оптимальній ніж приведений вище, але при збільшення маси сталі буде менше маса міді.

2.2 Розрахунок внутрішньої ізоляції

У трансформаторів напруги є декілька найбільш важливих, з погляду електричної стійкості, ізоляційних проміжків як для внутрішньої так і для зовнішньої ізоляції.

Для внутрішньої ізоляції це: визначення ізоляційних проміжків між обмоткою вищої напруги (ВН) і ярмом магнітопровода; розрахунок ізоляційних проміжків між обмотками одного каскаду; визначення необхідної товщини міжшарової та міжкотушкової ізоляції.

Для зовнішньої ізоляції: ізоляційний проміжок між основою (цоколем) і струмопровідним вводом тобто активна висота; довжина шляху витоку по поверхні ізолятора (покришики) і вибір конфігурацій ребер покришки.

У якості ізоляційних матеріалів широке застосування знайшли: трансформаторний папір ГОСТ 24874-96; електрокартон ЕВ ГОСТ 2824-86; трансформаторне масло ГОСТ 10121-93; електротехнічний фарфор та інші.

У якості внутрішньої ізоляції в них застосовують: трансформаторний папір Т - 120 ГОСТ 24 874 - 96, масло трансформаторне ГОСТ 10 121 - 93, електрокартон ЕВ ГОСТ 2824-86 , паперово-бакелітовий циліндр ГОСТ 8726-93.

Зовнішньою ізоляцією є покришка з електротехнічного фарфору за ГОСТ 9920-93.

Намотування обмоток трансформатора проводиться на паперово-бакелітовий циліндр і попередньо необхідно вибрати розміри циліндра.

Діаметр стрижня магнітопровода складає 110 мм, тому відповідно до ГОСТ 8726 - 93 обирається циліндр з внутрішнім діаметром 115 мм і товщиною стінки 4 мм, отже зовнішній діаметр циліндра буде 123 мм. Довжина повинна бути менше розміру вікна магнітопровода щодо стрижня (рисунок 1), тому конструктивно приймається lц = 185 мм. Тобто циліндр має розміри ∅ 115/∅123 x185 мм.

Для визначення ізоляційного проміжку між обмоткою ВН і ярмом магнітопровода в розрахунках необхідно користуватися методом математичної інтерполяції. Цей ізоляційний проміжок у даному випадку комбінований з трансформаторного паперу («бортик», що приклеюється по краях обмотки) і трансформаторного масла.

Визначається фазна напруга однієї обмотки трансформатора:

(11)

де Uоб - фазна напруга обмотки трансформатора, кВ;

Uном - номінальна напруга трансформатора, кВ;

- коефіціент перекладу лінійної напруги у фазну;

m - число обмоток у каскаді проектуємого трансформатора, складає дві для магнітопровода стрижньового типу;

n - кількість каскадів трансформатора, згідно вихідних даних -два.

Товщина паперово-масляної ізоляції вибирається за чинним значенням випробувальної напруги частотою 60 Гц, тобто за однохвилинною випробувальною напругою внутрішньої ізоляції, згідно ГОСТ 1516.1-76.

Щоб отримати точне значення випробувальної напруги і ощадливо вибрати ізоляцію, користуються методом математичної інтерполяції, алгебраічне відображення, якого має вигляд:

(12)

де, Uном.мін (макс) – найближчі стандартні значення номінальних напруг меньше і більше, ніж значення напруги обмотки, які знаходяться відповідно до ГОСТ 1516.1-76, кВ, тобто стандартні значення номінальних напруг, що складають 24 і 20 кВ;

Uроз - розрахункове чинне значення випробувальної однохвилинної напруги промислової частоти, кВ;

Uпр.мін(макс) – найближчі стандартні значення однохвилинних випробувальних напруг внутрішньої ізоляції відповідні значенням Uном мін і Uном макс , тобто 65 і 75кВ.

Згідно 3 визначеній розрядній напрузі для комбінованої ізоляції з трансформаторного паперу і масла відповідає відстань між електродами (обмоткою ВН і ярмом магнітопровода) яка більше ніж 3 см, але менше 4 см, тому що знайдене значення знаходиться між 96 і 110 кВ.

Користуючись методом інтерполяції за аналогією з (12), визначається пропорція для ізоляційного проміжку Хіз:

Хіз =1,75см.

Ізоляційний проміжок між обмотками одного каскаду можна знайти відповідно до [4] за розрахунковою напругою обмотки як для електродів “голка-голка” в маслі:

l=0,00876·Uроз1,428 (13)

де l - ізоляційний проміжок між обмотками в маслі, см

l=0,00876·69,171,428=3,7 приймається 40 мм.

Це значення необхідно для перевірки слушності електромагнітного розрахунку після виконання розкладення обмоток відповідно обчислень.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]