- •Расчет и конструирование трансформаторов
- •§ 1. Развитие электротехники и роль русских ученых в изобретении трансформатора
- •§ 2. Состояние отечественного трансформаторостроения до октябрьской революции и его развитие в годы советской власти
- •§ 3. Основная роль трансформатора в распределении электрической энергии
- •§ 1.2. Общее устройство силовых
- •§ 1.3. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
- •§ 1.4. Влияние величины мощности трансформатора на его размеры, вес, потери и другие характеристики
- •§ 1.5. Классификация силовых трансформаторов по госТам. Разделение по габаритам. Обозначение типов
- •Контрольные вопросы
- •Глава II основные требования к расчету силовых трансформаторов § 2.1. Объем задания по расчету силового трансформатора
- •§ 2.2. Нормативы госТов на силовые трансформаторы. Допуски на задаваемые величины
- •§ 2.3. Схемы и группы соединений
- •§ 2.4. Выбор основных размеров (модели) магнитопровода
- •§ 2.5. Теория соразмерности и использование заводского опыта расчета для выбора модели
- •§ 3.2. Расчет обмоток. Расчет токов, числа витков и выбор размера проводов
- •§ 3.3. Выбор типа обмоток вн и нн, выбор изоляционных промежутков, размещение (раскладка) витков в окне магнитопровода, определение осевого и радиального строений обмоток
- •Контрольные вопросы
- •Глава IV расчет режима холостого хода трансформатора
- •§ 4.1. Эксплуатационные параметры (характеристики) холостого хода по госТу: потери и ток холостого хода
- •§ 4.2. Коэффициент трансформации
- •§ 4.3 Определение веса магнитопровода
- •§ 4.4. Расчет потерь холостого хода.
- •2. Удельные потери стали толщиной 0,5 мм на 25% выше.
- •3. Значения удельной намагничивающей мощности для стали марки э320 толщиной 0,36 и 0,5 мм на 20% выше данных таблицы; то же, для стали эззоа примерно соответствуют данными таблицы.
- •§ 4.5 Расчет тока холостого хода
- •§ 4.6. Активная и реактивная составляющие тока холостого хода
- •§ 4.7. Зависимость тока и потерь холостого хода от величины первичного напряжения
- •§ 4.8. Уравнение баланса э. Д. С. При холостом ходе
- •Контрольные вопросы
- •§ 5.2. Расчет потерь короткого замыкания
- •§ 5.3. Расчет добавочных потерь и потерь в отводах
- •§ 5.4. Потоки рассеяния при нагрузке трансформатора
- •§ 5.5. Вывод расчетной формулы напряжения рассеяния
- •§ 5.6. Расчет напряжения короткого замыкания
- •Контрольные вопросы
- •Глава VI изменение напряжения и коэффициент полезного действия § 6.1. Изменение напряжения трансформатора. Вывод расчетной формулы
- •§ 6.2. Внешняя характеристика трансформатора
- •§ 6.3. Расчет коэффициента полезного действия трансформатора
- •§ 6.4. Условия для получения наибольшего значения к. П. Д.
- •Контрольные вопросы
- •Глава VII дополнительное магнитное рассеяние и механические усилия
- •§ 7.1. Неравномерное распределение намагничивающих сил по высоте обмоток
- •§ 7.2. Расчет дополнительного реактивного падения напряжения от возникновения поперечного потока рассеяния
- •§ 7.3. Механические силы взаимодействия обмоток трансформатора
- •§ 7.4. Расчет радиальных и осевых механических усилий
- •Контрольные вопросы
- •Глава VIII расчет специальных трансформаторов
- •§ 8.1. Расчет автотрансформаторов. Распределение токов по ветвям обмотки. Типовая мощность
- •§ 8.2. Расположение обмоток автотрансформатора на стержнях магнитопровода
- •§ 8.3. Трехфазные автотрансформаторы
- •§ 8.4. Расчет трехобмоточных трансформаторов. Основные сведения. Режим холостого хода
- •§ 8.5. Режим нагрузки трехобмоточных трансформаторов. Расчет потерь и напряжения короткого замыкания
- •§ 8.6. Расчет индивидуальных падений напряжения трехобмоточного трансформатора
- •§ 8.7. Расчет изменения напряжения и к. П. Д. При различных распределениях нагрузки по вторичным обмоткам трехобмоточного трансформатора
- •§ 8.8. Расчет трансформаторов для питания ртутных выпрямителей
- •§ 8.9. Одно- и многофазные схемы выпрямления переменного тока при помощи ртутного выпрямителя и питающего его трансформатора
- •§ 8.10. Определение среднего значения выпрямленного напряжения
- •§ 8.11. Типовая мощность трансформатора для питания ртутных выпрямителей
- •§ 8.12. Сглаживающие фильтры
- •Контрольные вопросы
- •Глава IX регулирование напряжения трансформатора § 9.1. Требования госТа к регулированию напряжения
- •§ 9.2. Регулирование напряжения переключением без возбуждения. Прямая и оборотная схемы обмоток
- •§ 9.3. Регулирование напряжения под нагрузкой. Применяемые схемы
- •§ 9.4. Устройство и схема работы переключающего устройства
- •§ 9.5. Определение значений сопротивлений токоограничивающих реакторов и резисторов
- •§ 9.6. Схемы рпн с плавным регулированием напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Глава X тепловой расчет трансформатора § 10.1. Нагревание частей трансформатора от его потерь
- •§ 10.2. Нормы нагрева и методы измерения температуры
- •§ 10.3. Способы теплопередачи от обмотки и масла через стенки бака и охлаждающие устройства в окружающую среду
- •§ 10.4. Расчет установившегося превышения температуры обмотки относительно температуры масла
- •§ 10.5. Расчет установившегося превышения температуры масла относительно температуры окружающего воздуха
- •§ 10.6. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. Расчет охлаждаемой (теплоотдающей) поверхности
- •§ 10.7. Неустановившееся тепловое состояние трансформатора
- •Контрольные вопросы
- •Глава X типы и устройство магнитопроводов § 11.1. Электротехническая сталь
- •§ 11.2. Типы одно- и трехфазных магнитопроводов
- •§ 11.3. Стыковые и шихтованные магнитопроводы
- •§ 11.4. Схемы шихтовки одно- и трехфазных магнитопроводов
- •§ 11.5. Влияние схем шихтовки и величины воздушных (немагнитных) зазоров на характеристики холостого хода
- •Контрольные вопросы
- •Глава XII типы и устройство обмоток § 12.1. Общие требования
- •§ 12.2. Обмоточные провода и типы обмоток
- •§ 12.3. Направление намотки катушек
- •§ 12.4. Цилиндрическая слоевая обмотка
- •§ 12.5. Катушечная слоевая (секционная) обмотка
- •§ 12.6. Дисковая и непрерывная обмотки
- •§ 12.7. Винтовая одкс и двухходовая обмотки
- •§ 12.8. Выполнение и расчет транспозиции в винтовой обмотке
- •§ 12.9. Примеры расчета равномерно-распределенной транспозиции
- •§ 13.2. Требования, предъявляемые к электрической прочности изоляции трансформатора
- •§ 13.3. Методы испытания изоляции и нормы испытательныхнапряжений
- •U’л и u’’л - номинальные напряжения обмоток
- •§ 13.4. Воздействие перенапряжений на изоляцию
- •§ 13.5. Выполнение защиты для силовых трансформаторов напряжением до 35 кв
- •§ 13.6. Емкостная компенсация трансформаторов напряжением 110 кв и выше
- •§ 13.7. Продольная емкостная компенсация внутренних обмоток
- •§ 13.8. Слоевые обмотки
- •§ 13.9. Методика выбора размеров главной и продольной изоляции при расчете силового трансформатора
- •Из электродов
- •Контрольные вопросы
- •Глава XIV конструирование трансформаторов § 14.1. Общие вопросы конструирования трансформатора. Увязка конструктивной разработки с расчетом и технологией изготовления
- •§ 14.2. Конструкция магнитопровода. Разработка поперечного сечения стержней и ярм. Раскрой стали. Стяжка пластин магнитопровода. Магнитопроводы из холоднокатаной стали. Бесшпилечная прессовка.
- •§ 14.3. Конструкция обмоток. Главная и опорная изоляции. Радиальное и осевое строение обмоток. Уравнительная изоляция
- •§ 14.5. Вспомогательные устройства: газовое реле, выхлопнаятруба, пробивной предохранитель. Установка термометров. Устройства для защиты масла от окисления и загрязнения
- •§ 14.6. Вводы масляных трансформаторов. Конструкция вводов классов напряжения 0,5-ню кв. Требования, предъявляемые к внешней изоляции. Шинные вводы
- •Гайка латунная; 12—шпилька медная.
- •§ 14.7. Переключатели и отводы обмоток. Типы и конструкция переключателей для схем пбв. Ребования, предъявляемые к конструкции переключателей. Конструкция и расчет сечения
- •Контрольные вопросы
- •Глава XV испытания, монтаж и эксплуатация трансформаторов § 15.1. Контрольные и типовые испытания трансформаторов. Испытания баков
- •Лампа; 6 —кнопка сигнала на пульт
- •§ 15.2. Способы транспортирования, порядок хранения и монтаж трансформаторов
- •§ 15.3. Основные правила технической эксплуатации трансформаторов. Релейная защита от коротких замыканий
- •§ 15.4. Нагрузочная способность трансформаторов
- •§ 15.5. Возможные неисправности и методы их устранения
- •Контрольные вопросы
- •Глава XVI расчет стоиости и экономической эффективности трансформатора. § 16.1. Расчет стоимости трансформатора
- •§ 16.2. Расчет экономической эффективности
- •Глава XVII перспективы развития трднсформаторостроения в ссср
- •Глава XVII курсовое проектирование § 18.1. Задание на проектирование силового трансформатора с масляным охлаждением на напряжение от 3 до 35 кв
- •§ 18.2. Примеры расчета трансформаторов Пример 1
- •Пример 2
- •§ 18.3. Электромагнитный расчет трансформатора мощностью 1000 ква, 10 кв Расчет магнитопровода.
- •Расчет обмоток
- •Определение весов активных материалов
- •Расчет характеристик
- •§ 18.4. Тепловой расчет трансформатора мощностью 1000 ква
- •§ 18.5. Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 1000 ква
- •§ 18.6. Электромагнитный расчет трансформатора мощностью 2500 ква 35 кв Расчет магнитопровода
- •Расчет обмоток
- •Определение весов активных материалов
- •Расчет характеристик
- •§18.7. Тепловой расчет трансформатора мощностью 2500 ква
- •§ 18.8. Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 2500 ква
- •§18.9. Графическая часть курсового проекта
- •Литература
§ 1.3. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
Материалы, применяемые для изготовления трансформаторов, могут быть разделены на активные, к которым относятся электротехническая сталь магнитопровода и обмоточные провода; электроизоляционные, которые необходимы для электрической изоляции обмоток и других токоведущих частей трансформатора, например, электроизоляционный картон, кабельная и телефонная бумага, лакоткань, гетинакс, фарфор, трансформаторное масло и др.; конструкционные, требующиеся для изготовления деталей остова, бака, охладительных устройств, различных крепежных деталей и т. д. и другие материалы, полуфабрикаты и аппараты.
Для изготовления магнитопроводов применяется тонколистовая легированная электротехническая сталь. Эта сталь бывает горячее- и холоднокатаная.
Первоначально применялась горячекатаная сталь, допускавшая индукцию В до 1,4—1,45 тл. Хотя качество этой стали в части уменьшения удельных потерь (вт/кг) постепенно улучшалось, однако в последние годы горячекатаная сталь стала вытесняться появившейся в 40-х годах холоднокатаной текстурованной сталью. Холоднокатаная сталь имеет удельные потери, в 1,5—2 раза меньшие, чем у горячекатаной стали, и значительно большую магнитную проницаемость. Она позволила повысить индукцию до 1,6—1,7 тл. По мере обеспечения трансформаторостроения холоднокатаной сталью будет осуществлен полный переход на эту сталь взамен горячекатаной.
Снижение удельных потерь в стали имеет весьма большое значение для уменьшения расхода активных и конструкционных материалов (а следовательно, и стоимости трансформатора) и повышения коэффициента полезного действия трансформатора.
Основным материалом для изготовления обмоток трансформаторов является обмоточная медь (или алюминий), представляющая собой изолированный медный (или алюминиевый) провод круглого или прямоугольного сечения. Размеры и марки проводов см. в § 12.2.
Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении, должны обладать определенными свойствами, из которых наиболее важными являются электрическая и механическая прочность, гигроскопичность и нагревостойкость.
Одним из основных изоляционных материалов является электрокартон толщиной от 0,5 до 3 мм. Он обладает хорошими электрическими характеристиками, повышенной масловпитываемостью и механической прочностью. Электрокартон применяется для изготовления различных изоляционных деталей (см. гл. XII—XIV).
Кабельная бумага толщиной 0,12 мм применяется как изоляция между слоями обмоток и для изолирования концов обмоток и отводов.
Лакоткань шелковая и хлопчатобумажная применяется для изолирования концов обмоток и отводов, а также для усиления изоляции отдельных мест обмоток, например в местах паек проводов.
Хлопчатобумажные ленты, киперная и тафтяная, применяются для механической защиты изоляции и вообще как вспомогательный крепежный материал.
Бумажно-бакелитовые цилиндры и трубки применяются в качестве каркасов для намотки обмоток (цилиндры) и для изолирования стяжных шпилек магнитопроводов и отводов (трубки).
Гетинакс листовой толщиной до 50 мм используется для изготовления изолирующих досок и панелей, а также деталей конструкции переключающих устройств.
Фарфор применяется для изготовления проходных изоляторов (вводов) и некоторых изоляционных деталей сухих трансформаторов.
К электроизоляционным материалам относятся также различные лаки и эмали. Лаки № 202 и 302 печной сушки служат для лакировки пластин магнитопровода. Лаки ГФ-95 и 447 печной сушки служат для пропитки обмоток масляных (ГФ-95) и сухих (447) трансформаторов. Лак БТ-99 воздушной сушки и эмаль ГФ-92 печной сушки создают прочную влагостойкую наружную пленку и применяются для покрытия обмоток и других частей сухих трансформаторов, работающих в среде повышенной влажности.
Следует отметить, что в современных конструкциях обмоток масляных трансформаторов, обеспечивающих их механическую прочность, на ряде заводов полностью отказались от их пропитки.
Трансформаторное масло служит одновременно двум целям: для повышения электрической прочности изоляции трансформатора и для улучшения условий его охлаждения. Применение трансформаторного масла дало возможность, с одной стороны, повысить электромагнитные нагрузки (индукцию и плотность тока) на активные материалы и тем самым уменьшить их расход и, с другой стороны, строить трансформаторы большой мощности и на высокие напряжения.