3. Выбор конструкции магнитопровода

3.1. Для трехфазных силовых трансформаторов мощностью до наибольшее распространение получила плоская шихтованная стержневая магнитная система со сборкой впереплет, с четырьмя косыми и двумя прямыми или полукосыми стыками. Данная система представлена на рис. 3б.

Рис.3. Варианты плана шихтовки магнитной системы:

а - косые стыки в шести углах; б - косые стыки в четырех и прямые - в двух углах; в - сочетание косых стыков с комбинированными

Выбираем шихтовку магнитной системы согласно рис. 3.б.

3.2. Выбираем число ступеней стержней согласно табл.2.5 [1,с.83] и коэффициент усиления ярма [1,табл.2.8, с.92]. Получим следующие данные:

- число ступеней регулирования 16 (без прессующей пластины);

- коэффициент усиления ярма 1,025.

Рис 3.1. Способ сборки и прессовки стержня бандажами из стеклоленты.

3.3. Число и ширина охлаждающих каналов в стержнях выбираем по табл.2.7 [1,с.88]. Принимаем число продольных каналов, ширину продольного и поперечного каналов в стержне соответственно 2; 6мм; 10мм. По таблице 2.5 [1,с.82-83] определяем ориентировочный диаметр стержня 0,6-0,67м. Принимаем его равным 0,65м.

3.4. Коэффициент заполнения круга, равный отношению площади ступенчатой фигуры стержня к площади круга диаметром

(Без прессующих пластин)

Из формулы, представленной выше, имеем:

Коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры стержня сталью, т.е. отношение активного сечения стержня к площади ступенчатой фигуры , определяем по табл.2.2 [1, с.77]. В соответствии с рекомендациями принимаем .

Из формулы, представленной выше имеем:

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга диаметром рассчитывается по формуле:

3.5. Способ прессовки стержней и ярм определяем по табл.2.8 [1, с.92]. Т.к. в данной таблице отсутствуют данные для нашего трансформатора, то, в соответствии с рекомендациями [1, с.90-91] выбираем способ прессовки ярма при помощи стальных полубандажей, стягивающих две ярмовые балки и изолированных от балок. Выбор данного способа прессовки является обоснованным: в трансформаторах большой мощности (более 10000 кВА) ярмо прессуется при помощи стальных полубандажей, стягивающих две ярмовые балки и изолированных от балок. Наглядно выбранный способ представлен на рис.4.

Рис.3.2 Способ прессовки ярма стальными полубандажами и внешними шпильками.

3.6. Согласно рекомендациям для современных трансформаторов возможно применение холоднокатаной (текстурированной) стали марок 3404 и 3405 с толщиной листов Выбираем сталь 3404 с толщиной листа 30мм. Индукцию в стержнях выберем по табл.2.4 [1,с.78]. Принимаем значение индукции равное 1,65 Тл.

4. Определение основных размеров трансформатора

4.1.

Под основным размером трансформатора понимают: диаметр окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, осевой размер (высоту) обмоток (их среднее значение) и средний диаметр витка двух обмоток . Наглядно их можно увидеть на рис.3.5 [1,с.104]

Рис.4.1 Основные размеры трансформатора

Если известны три основных размера, то остальные размеры, определяющие форму и объем магнитной системы и обмоток, можно найти исходя из известных изоляционных расстояний между обмотками и от обмоток до заземленных частей, а также из условий охлаждения обмоток.

Определим диаметр стержня по следующей формуле:

где:

- ;

- - частота сети;

- - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;

- - индукция в стержнях Тл;

- - ширина приведенного канала рассеяния;

- - коэффициент;

- - коэффициент Роговского ( =0,95);

- – коэффициент заполнения сталью (найден в п.3.4).

Для определения диаметра стержня, необходимо найти величины, которые входят в формулу, но являются неизвестными. Выбор этих данных ( ) может быть сделан на основе исследования ряда вариантов [1, §3.5] или путем использования разработанных рекомендаций [1, §3.6]. Для определения предварительных значений и используются приближенные методы, затем значения уточняются после расчета обмоток.

4.2.

Выбор оптимального значения отношения произведем по табл. 3.12 [1,с.159]. Принимаем .

4.3. Ширину приведенного канала рассеяния определим по приближенной формуле:

Минимальные изоляционные расстояния масляных трансформаторов определяются по [1, табл.4.4, с.183] – для обмоток низшего напряжения (ОНН) и по [1, табл.4.5] – для обмоток высшего напряжения (ОВН) с

Значение (см. п.2.3). Приведенная ширина двух обмоток определяется по приближенной формуле:

Значение находим по табл. 3.3 [1, с.121].

К=1.1*0,48=0,528

Тогда

;

;

4.4. Согласно формуле п.4.1. находим:

Полученное значение округляем до ближайшего нормализованного значения Нормализованные значения диаметров указаны [1, с.87–89]. Согласно им принимаем

= 0,50м.

4.5. Уточняем значение :

,

,

4.6. Радиальный размер ОНН приближенно находим по формуле:

где: берем из п.4.3, а значение согласно [1, с.164] принимаем равным 1,4.

Средний размер витка обмоток (средний диаметр канала рассеяния) определяем предварительно по формуле:

где: и определены в п.3.2.

Найденное значение является предварительным, оно должно быть уточнено после расчета обмотки НН.

4.7. Высота обмоток

Это значение высоты обмоток является приближенным; оно уточняется после расчета обмотки НН, т.е. после определения

4.8. Активное сечение стержня определяется по формуле

где: равное – находим по табл.8.7 [1,с.365] в зависимости от диаметра При этом магнитная система масляных трансформаторов и принимается с прессующей пластиной.