98

3. Розрахунок основних розмірів трансформатора

3.1. Загальні положення

Для розрахунку силового двообмоткового трансформатора повинні бути задані такі дані:

1. повна потужність трансформатора S, кВА;

2. номінальні лінійні напруги обмоток ВН і НН U₂ і U₁, В. Спосіб регулювання напруги – перемикання без збудження (ПБЗ) або регулювання під навантаженням (РПН), число ступенів і границі регулювання напруги;

3. напруга короткого замикання U_К, %;

4. втрати короткого замикання Р_К, Вт;

5. втрати неробочого ходу Р₀, Вт;

6. струм неробочого ходу і₀, %;

7. схема і група з’єднань обмоток;

8. охолодження трансформатора;

9. число фаз, m;

10. частота f, Гц;

11. режим навантаження – тривалий, короткочасний;

12. місце встановлення – усередині приміщення чи на відкритому повітрі.

Спроектувати та виготовити простий і дешевший трансформатор, що відповідає сучасним вимогам експлуатації, можна завдяки раціональному вибору його конструкції, правильному вибору розмірів і матеріалів окремих його частин та конструктивних деталей, а також підбором відповідних питомих навантажень активних матеріалів – індукції у магнітній системі та густини струму в обмотках.

Розрахунок трансформатора тісно пов'язаний з конструюванням. На першій стадії розрахунку необхідно зробити вибір основної конструктивної схеми трансформатора, а під час подальшого розрахунку вибрати конкретну конструкцію обмоток, ізоляції, відводів та ін.

Послідовність окремих етапів розрахунку може мінятися залежно від зручності виконання розрахунків, але завжди бажано дотримуватися заданого порядку розрахунку, який забезпечує найменшу затрату часу та дає найменше число повторних перерахунків. При проектуванні трансформатора з певними параметрами необхідно вносити деякі виправлення на уже проведених етапах розрахунку трансформатора, якщо задані параметри не можна отримати відразу. Для запобігання значних перерахунків рекомендується всю схему розрахунку будувати так, щоб задані параметри Р_К, Р₀, U_К % ураховувались уже при виборі вихідних даних і визначенні основних розмірів трансформатора.

3.2. Розрахунок основних електричних величин

Потужність однієї фази трансформатора S_Ф, кВА,

S_Ф=S/с . (3.1)

Потужність на одному стержні , кВА,

=S/с , (3.2)

де с – число активних (на яких розміщені обмотки) стержнів трансформатора;

S – номінальна потужність трансформатора, кВА.

Номінальний лінійний струм І_Л обмоток ВН і НН, А,

І_Л=S ∙ 10³/( U_Л) , (3.3)

де U_Л – номінальна лінійна напруга відповідної обмотки, В.

Фазний струм І_Ф обмотки одного стержня, А:

- при з'єднанні обмоток зіркою

І_Ф=І_Л ,

- при з'єднанні обмоток трикутником

І_Ф=І_Л/ .

Фазна напруга обмоток трансформатора, В:

- при з'єднанні обмоток зіркою

U_Ф=U_Л/ ,

- при з'єднанні обмоток трикутником

U_Ф=U_Л ,

де U_Л - номінальна лінійна напруга відповідної обмотки, В.

Для визначення ізоляційних проміжків між обмотками та іншими струмопровідними частинами і заземленими деталями трансформатора (рис.2.30) суттєве значення має випробна напруга, яка визначається за табл.2.11 для кожної обмотки трансформатора за її класом напруги.

За втратами короткого замикання, що задані у завданні, визначають активну складову напруги короткого замикання, U_КА % ,

U_КА % = , (3.4)

де Р_К, Вт; S, кВА.

Реактивну складову визначають за формулою:

U_КР % = . (3.5)

Для трансформаторів потужністю 10000 кВА і більше можна прийняти U_КP%=U_K%.