3 Расчет основных электрических величин трансформаторов

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин таких как, мощности на одну фазу и стержень, номинальных токов на стороне ВН и НН, фазных токов и напряжений.

Мощность одной фазы трансформатора, кВА,

S_Ф=S/m, (3.1)

где m – число фаз трансформатора.

Мощность на одном стержне

S=S/с, (3.2)

где с - число активных стержней трансформатора, с=3;

S - номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Далее определяем линейные и фазные токи, а так же фазные напряжения для двух обмоток: высокого напряжения (все рассчитываемые величины для этой обмотки должны быть с индексом 1) и низкого напряжения (все рассчитываемые величины - с индексом 2).

Номинальный (линейный) ток обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора, А,

I=S10³/( ·U), (3.3)

где S - мощность трансформатора, кВА;

U - номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, В.

Фазный ток обмотки одного стержня трехфазного трансформатора, А:

при соединении обмоток в звезду или зигзаг

I_Ф=I, (3.4)

при соединении обмоток в треугольник

I_Ф=I/ , (3.5)

где I- номинальный ток определяемый по формуле 3.3.

Фазное напряжение трехфазного трансформатора, В:

при соединении обмотки в звезду или зигзаг

U_Ф=U/ , (3.6)

при соединении обмотки в треугольник

U_Ф=U; (3.7)

здесь U-номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки (по заданию), В.

При соединении обмотки в зигзаг результирующее фазное напряжение образуется геометрическим сложением напряжений двух частей обмотки, находящихся на разных стержнях (рис.3.1).

В силовых трансформаторах общего назначения обе части обмотки на каждом стержне имеют равное число витков. В этом случае фазное напряжение образуется суммой равных напряжений двух частей обмоток, сдвинутых на 60^о. Напряжение одной части обмотки фазы при этом может быть определено из формулы:

U=U_Ф/

Общее число витков такой обмотки на одном стержне будет определяться не U_Ф, как при соединении обмотки в звезду, а 2 U_Ф/ , т.е. увеличится в 1,155 раза.

Рисунок 3.1 Схема соединения в зигзаг

Исходя из этого для обмотки НН соединенной по схеме зигзаг необходимо дополнительно рассчитать фазное напряжение по формуле:

U_ф(z) =2·U_Ф/ , (3.7)

где U_Ф – фазное напряжение вторичной обмотки соединенной в зигзаг, рассчитанной по формуле 3.6.

Для определения изоляционных промежутков между обмотками и другими токоведущими частями и заземленными деталями трансформатора существенное значение имеют испытательные напряжения, при которых проверяется электрическая прочность изоляции трансформатора. Эти испытательные напряжения определяются согласно заданной системе охлаждения по таблицам 3.1 и 3.2 для каждой обмотки по ее классу напряжения.

Таблица 3.1 Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Класс напряжения, кВ	3	6	10	15	20	35	110
Испытательное напряжение Uисп, кВ	18	25	35	45	55	85	200

Таблица 3.2 Испытательные напряжения промышленной частоты (50Гц) для сухих силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76)

Класс напряжения, кВ	До 1,0	3	6	10	15
Испытательное напряжение, кВ	3	10	16	24	37

Потери короткого замыкания, указанные в задании, дают возможность определить активную составляющую напряжения короткого замыкания, %:

U_a=P_к/10·S, (3.8)

где Р_к – потери короткого замыкания в Вт;

S – полная мощность трансформатора в кВ·А.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания при заданном U_к определяется по формуле

U_p= (3.9)