215

11. Приклад розрахунку і конструювання трифазного двообмоткового трансформатора з масляним охолодженням

Завдання на курсовий проект

Спроектувати трифазний трансформатор за такими даними:

1. Номінальна потужність =1600 кВА;

2. Номінальна напруга обмотки ВН =35 кВ;

3. Номінальна напруга обмотки НН =0,69 кВ;

4. Напруга короткого замикання =6,5 %;

5. Струм неробочого ходу =1,3 %;

6. Втрати неробочого ходу =3,8 кВт;

7. Втрати короткого замикання =18 кВт;

8 . Схема і група з’єднань обмоток Y/Y – 0;

Обмотки трансформатора із мідного провода, охолодження масляне. Режим навантаження – тривалий. Спосіб регулювання напруги – перемикання без збудження (ПБЗ).

1. Визначення основних електричних величин

1. Визначення лінійних та фазних струмів і напруг обмоток ВН і НН

Потужність однієї фази і одного стержня визначаємо за формулами (3.1), (3.2):

= /3=1600/3=533,3 кВА.

Номінальні лінійні струми за формулою (3.3):

= ∙10³/( ∙ )=1600∙10³/( ∙690)=1339 А;

= ∙10³/( ∙ )=1600∙10³/( ∙35000)=26,4 А.

При з'єднанні зіркою фазні струми дорівнюють лінійним

= =1339 А; = =26,4 А,

а фазні напруги визначають за формулами:

= / =35000/ =20207 В;

= / =690/ =399 В.

2. Вибір випробних напруг обмоток

Випробні напруги обмоток визначаємо за табл.2.11.

- для обмотки НН =5 кВ;

- для обмотки ВН =85 кВ.

3. Визначення активної % і реактивної % складових напруги короткого замикання за формулами (3.4), (3.5):

%= = =1,125 %;

%= = =6,4%.

2. Визначення основних розмірів трансформатора

1. Вибір схеми і конструкції магнітної системи

Згідно з рекомендаціями §2.1, [1, §2.3] вибираємо трифазну стержневу шихтовану плоску магнітну систему рис.2.8 зі скісними стиками на крайніх стержнях рис. 2.10,б пресування стержнів бандажами із склострічки рис. 2.12,б ярм – стальними балками рис. 2.15,б.

2. Вибір марки і товщини листів сталі та виду ізоляції пластин. Вибір індукції у магнітній системі

Матеріалом магнітної системи є холоднокатана текстурована рулонна сталь марки 3404 товщиною 0,35 мм. Індукція в стержні =1,62 (§2.2). Ізоляція пластин – нагрівостійке ізоляційне покриття, =0,97 (§2.2). У перерізі стержня вісім ступенів, коефіцієнт заповнення круга =0,928 (табл. 2.2).

Коефіцієнт заповнення сталлю

= =0,928∙0,97=0,9.

Ярмо багатоступеневе, число ступенів шість, коефіцієнт підсилення ярма =1,03 (§2.3). Індукція в ярмі = / =1,62/1,03=1,573 Тл. Число зазорів у магнітній системі: на скісних стиках чотири, на прямих – два. Індукція в зазорі на прямому стику = =1,62 Тл, на скісному стику = / =1,62/ =1,146 Тл.

Питомі втрати в сталі =1,353 Вт/кг; =1,242 Вт/кг. Питома намагнічуюча потужність =1,958 ВА/кг; =1,66 ВА/кг; для зазорів на прямих стиках =25100 ВА/м²; для зазорів на скісних стиках =3200 ВА/м² (табл.6.8, 6.12).

За табл. 2.6 визначаємо коефіцієнт =0,85. Приймаємо =0,95 (коефіцієнт Роговського).

3. Вибір коефіцієнта співвідношення основних розмірів

Величину коефіцієнта , що визначає співвідношення між шириною і висотою трансформатора, визначаємо за табл.3.2

=2,2.

4. Визначення розмірів основних ізоляційних проміжків головної ізоляції обмоток

Основні ізоляційні проміжки головної ізоляції обмоток ВН і НН зображені на рис. 11.1.

Рис.11.1. Головна ізоляція обмоток ВН і НН

Основні ізоляційні проміжки визначаємо за табл. 2.9 і 2.10.

= =75 мм	=27 мм
=4 мм	=5 мм
=6 мм	=50 мм
=15 мм	=30 мм
=18 мм	=3 мм.
=2 мм

5. Вибір діаметра стержня та конструкції обмоток

Сумарний зведений радіальний розмір обмоток визначаємо за формулою (3.7):

( + )/3= ∙10^-2=0,51 ∙10^-2=0,025м,

де =0,51 за табл. 3.1.

Ширину зведеного каналу розсіяння трансформатора визначаємо за формулою:

= +( + )/3=0,027+0,025=0,052 м.

Визначаємо діаметр стержня

=0,507 =0,507 =

=0,507∙0,54=0,2739 м.

Приймаємо найближчий більший діаметр за нормалізованою шкалою діаметрів (§2.3)

=0,28 м.

Визначаємо , що відповідає нормалізованому діаметру за формулою:

= ( / )⁴=2,2(0,28/0,2739)⁴=2,4.

Отже, в подальшому розрахунку будемо використовувати

= =2,4; = =0,28 м.

Наближено визначаємо радіальний розмір обмотки НН за формулою (3.11):

≈ ( + )/3=1,4∙0,025=0,035 м,

де =1,4 (див.§3.3).

Визначаємо середній діаметр осьового каналу між обмотками за формулою (3.10), (див.рис. 11.2):

= +2 +2 + =0,28+2∙0,015+2∙0,035+0,027=0,41 м.

Рис.11.2. Основні розміри трансформатора

Активний переріз стержня (чистий переріз сталі)

= =0,9∙3,14∙0,28²/4=0,0554 м².

Електрорушійна сила одного витка за формулою (3.13):

=4,44 =4,44∙50∙1,62∙0,0554=19,9 В.

Визначаємо середню густину струму в обмотках ВН і НН за формулою (2.2):

=0,746∙0,85 ∙10⁴=

=3,46∙10⁶ А/м²=3,46 А/мм²,

що знаходиться в межах допустимого (див.табл.2.7).

Визначаємо поперечний переріз витка обмотки

=1339/3,46=387 мм²,

де = =1339 А – струм одного стержня.

За табл.2.8 визначаємо типи конструкцій обмоток ВН і НН: обмотки циліндричні багатошарові з прямокутного мідного провідника.

Ізоляційні відстані від обмоток НН і ВН до ярм = .

Висота обмотки = / =3,14∙0,41/2,4=0,54 м.