2. Расчет основных коэффициентов

По формулам (3.30), (3.36), (3.43), (3.44), (3.52), (3.65) находим коэффициенты:

В современных экономических условиях определяющими факторами оптимизации трансформаторов являются снижение относительной массы, уменьшение габаритов, затрат материалов и повышение энергетических показателей. Ввиду дороговизны всех используемых материалов минимальная стоимость активной части перестает быть адекватно-определяющим фактором, поэтому определение основных размеров трансформатора проведем по ускоренному методу.

По таблице 2.5 принимаем рекомендованный диаметр стержня d = 0,09 м.

Значение β не лежит в рекомендованном пределе – 1,2…3.

Значение β можно регулировать только изменением диаметра стержня и индукции

Для трансформатора мощностью 25 кВА рекомендуемое значение диаметра стержня 0,09 м. При использовании большего диаметра, значение напряжения короткого замыкания получается очень большим и выходит из допустимых пределов. Значение индукции принято наибольшее из возможных для данной мощности. Таким образом данное значение является единственно возможным.

Масса стержней магнитной системы:

Масса ярм магнитной системы:

Масса магнитной системы:

Масса одного угла магнитной системы по формуле (3.45):

Активное сечение стержня по формуле (3.59):

Площадь зазора: на прямом стыке

на косом стыке

Для выбранной магнитной системы (рисунок 2) потери холостого хода по формуле (8.33):

Потери холостого хода, рассчитанные предварительно, получились меньше заданных (125 Вт), что удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к трансформаторам (расчётные потери холостого хода не должны превышать заданные, боле чем на 7,5%).

Намагничивающая мощность по формуле (8.44):

Ток холостого хода:

Расчётное значение тока холостого хода получился меньше заданного (3,2%), что удовлетворяет техническим требованиям, предъявляемым к трансформаторам (расчётное значение тока холостого хода не должно превышать заданное, более чем на 15%).

Рассчитанные по предварительным формулам ток холостого хода и мощность холостого хода лежат в допустимых пределах, предъявляемых к трансформаторам.

Плотность тока:

где масса металла обмоток

Механические напряжения в обмотках:

что меньше 25 МПа.

3. Расчет основных размеров трансформатора

Диаметр стержня м.

Активное сечение стержня

Средний диаметр обмоток

Высота обмоток

Высота стержня

Расстояние между стержнями

Электродвижущая сила одного витка

ВЫВОД: выбраны материалы магнитной системы и обмоток, произведен выбор диаметра стержня магнитной системы и расчет основных размеров трансформатора.

Предварительные расчетные значения потерь и тока холостого хода удовлетворяют техническим требованиям, предъявляемым к трансформаторам.

4. Расчет обмотки нн

Число витков на одну фазу обмотки НН

Принимаем витков. Данное значение принимается для обеспечения напряжения КЗ в заданных пределах.

Уточняем:

- напряжение одного витка

- действительную индукцию в стержне

Значение индукции находиться в заданном пределе В_с = 1,55…1,6 Тл по таблице 2.4.

Средняя плотность тока в обмотках по формуле 5.4

Данное значение плотности тока не удовлетворяет рекомендованному интервалу таблицы 5.7.

Для соответствия требованиям таблицы 5.7 и обеспечения значения потерь короткого замыкания в допустимых пределах снизим среднюю плотность тока в обмотках. Принимаем:

Сечение витка ориентировочно

По таблице 5.8 по мощности 25 кВА, току на один стержень 62,755 А, номинальному напряжению обмотки 230 В и сечению витка подтверждаем выбор конструкции цилиндрической двухслойной обмотки из прямоугольного медного провода. Обмотку НН принимаем из двух слоев. Тогда число витков в одном слое

Ориентировочный осевой размер витка

где м.

Выбирается способ намотки плашмя.

Принимается число параллельных проводов, равное 1, т.е. n_в1 = 1.

По полученным ориентировочным значениям П^/_в1 и b по таблице 5.2 подбираем сечение витка из одного провода с сечением элементарного проводника П^//₁ = 32,9 мм². Эскиз витка обмотки НН приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 - Сечение витка обмотки НН

Полное сечение витка

Плотность тока

Отличие от среднего значения тока

Высота обмотки

Радиальный размер обмотки

Внутренний диаметр обмотки

Внешний диаметр обмотки

Поверхность охлаждения

Масса металла обмотки

где

Коэффициент добавочных потерь

где

Плотность теплового потока на поверхности обмотки по формуле (7.19)

где потери основные

Масса провода по таблице 5.5

Плотность теплового потока q₁ = 171,638 Вт/м² не превышает предельно допустимое значение, равное 1200Вт/м².

Вывод: Для уменьшения напряжения короткого замыкания длина обмотки была увеличена на (0,35/0,325–1)*100 = 8%, что является допустимым при коррекции напряжения короткого замыкания /2, стр. 25/.