1 Расчетная часть

Требуется рассчитать трехфазный трансформатор со следующими данными (приложение 1):

Полная номинальная мощность, S = 160 кВА

Обмотка низкого напряжения, U₁ = 0,69 кВ

Обмотка высокого напряжения, U₂ = 6 кВ

Схема соединения обмоток Δ / Y

Частота напряжения, f₁ = 50 Гц

Потери КЗ, Р_к = 3100 Вт

Потери ХХ, Р_х = 450 Вт

Напряжение КЗ, u_к = 4,5 %

Ток ХХ, i₀ = 1,9 %

Расчет производится для трансформатора стержневого типа с плоской магнитной системой и концентрическими обмотками.

1.1 Расчет основных электрических величин

Мощность одной фазы:

, (1)

где m – число фаз.

Мощность обмоток одного стержня:

, (2)

где c – число стержней.

Номинальные токи:

– обмотки НН: (3)

– обмотки ВН: ; (4)

Фазные токи при схеме соединения "звезда":

I_Ф1 = I₁ = 136,4 А, I_Ф2 = I₂= 15,7 А (5)

Фазные токи при схеме соединения "треугольник":

, I_Ф2 = I₂= 15,7 А (6)

Фазные напряжения при схеме соединения "звезда":

U_Ф1 = U₁ =0,69 В, (7)

Фазные напряжения при схеме соединения "треугольник":

U_Ф1 = U₁ =0,69 кВ, U_Ф2 = U₂=3,5 кВ (8)

Испытательные напряжения U_исп.1 и U_исп.2 обмоток находим по табл. 1.

U_исп.1 = 5 кВ (U=0,69кВ до 1кВ)

U_исп2 = 25 кВ (U=6 кВ)

1.2 Выбор изоляционных расстояний

Диаметр стержня магнитной системы трансформатора:

, (9)

где а_р – ширина канала рассеяния, ;

здесь а₁₂ – изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН, выбирается по табл. 4;

– приведенная ширина двух обмоток,

, (10)

где k – коэффициент канала рассеяния, выбирается по табл. 2.

Таблица 2 – Значения коэффициента k

Мощность трансформатора, кВА	Напряжение обмотки ВН, U2
	6 – 10 кВ	35 кВ	110 кВ
160 – 630	0,65 – 0,52	0,65 – 0,58	—

k =0,65

Таблица 3 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН

Мощность трансформатора S, кВА	Uисп1, кВ	δ01, см	aц1 , см	a01, см	lц1, см
25 – 250	5	0,1	—	0,4	—

Таблица 4 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН

Мощность трансформатора S, кВА	Uисп2, кВ	l02, см	a12, см	lц2, см	a22, см	δ22, см
160 – 630	18; 25 и 35	3,0	0,9	1,5	1,0	—

k_p – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), k_p = (0,93…0,97), принимаем k_p = 0,95;

k_с – коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного около сечения стержня,

k_c = k_кр ∙ k_з=0,913 0,93=0,85 (11)

k_кр – выбирается по табл. 2.2 [1, с. 71];

k_кр = 0,913

k_з – коэффициент заполнения, для листовой стали толщиной 0,35 мм принимают k_з = 0,93;

U_р – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,

, (12)

(13)

β – отношение средней длины окружности к высоте обмотки, по табл. 5 выбираем рекомендуемое значение β.

β=1,2

Выбираем рулонную холоднокатанную текстурированную сталь марки Э330А с толщиной листов 0,35 мм.

Магнитная индукция в стержне В_с для трансформаторов мощностью 160 кВА и выше принимает значения 1,5…1,65 Тл. Принимаем В_с = 1,6 Тл.

Подставляем найденные значения в (9) находим диаметр стержня магнитной системы трансформатора.

Принимаем ближайший больший диаметр d_Н из нормированного ряда.

d_Н= 14 см

Уточняем значение β.

(14)

Средний диаметр двух обмоток:

d₁₂ = a ∙ d_Н = 1,4∙14=19,6 см , (15)

где a = 1,3…1,42, принимаем a = 1,4.

Ориентировочная высота обмотки:

. (16)

По таблице 8-2 [1, с. 365], определяем площадь сечения стержня П_ф.с.

Активное сечение стержня:

П_с = k_з ∙ П_ф.с=0,93∙141,5=131,6 см² . (17)

Основные изоляционные расстояния из таблицам 3 и 4:

– от обмотки ВН до ярма l₀₂ = 3 см

– выступ цилиндра l_ц2 = 1,5 см

– между обмотками ВН a₂₂ = 1 см

– межфазная перегородка δ₂₂ = -

– от стержня до НН a₀₁ = 0,4 см