6. Визначення параметрів заступної схеми і розрахунок характеристик трансформатора

6.1. Визначення параметрів заступної схеми

Для з'єднання фаз первинної обмотки зіркою визначаємо опори , , неробочого ходу і опори , , короткого замикання із виразів:

= = =21,69 Ом,

де А; В;

= = =3,9 Ом;

= = =21,34 Ом;

= = Ом,

де =41,1 В;

= = Ом;

= = Ом.

Визначаємо параметри заступної схеми трансформатора (рис.11.11) із виразів:

= =3,9 Ом; = =21,34 Ом; = = /2=0,00175 Ом;

= = /2=0,00938 Ом.

Рис. 11.11. Заступна схема трансформатора

6.2. Розрахунок і побудова залежності %= ( )

Розрахунок залежності %= ( ) проводимо за формулою (7.3):

%= ( %cos + %sіn )= (1,04cos +6,28sіn )

при cos =0,8 і cos =1 для =0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2.

Результати розрахунків зводимо в таблицю 11.1.

Таблиця 11.1

До побудови залежності %= ( )

		0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
%	cos =0,8	0	0,92	1,84	2,76	3,68	4,6	5,52
%	cos =1	0	0,21	0,42	0,62	0,83	1,04	1,25

За даними таблиці 11.1. будуємо залежність %= ( ) (рис.11.12)

Рис.11.12. Залежність %= ( )

6.3. Розрахунок і побудова залежності %= ( )

Розрахунок залежності %= ( ) проводимо за формулою:

%= %cos + %sіn =1,04cos +6,28sіn

для = 90⁰; 60⁰; 30⁰; 0⁰; 30⁰; 60⁰; 90⁰.

Результати розрахунків зводимо в таблицю 11.2.

Таблиця 11.2

До побудови залежності %= ( )

	900	600	300	0	300	600	900
%	-6,28	-4,92	-2,24	1,04	4,3	5,96	6,28

За даними розрахунків на рис. 11.13 зображена залежність %= ( ).

Рис.11.13. Залежність %= ( )

6.4. Розрахунок залежності = ( ) проводиться за формулою (7.4):

=1 =

=1

для cos = 0,8 і =0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2.

Результати розрахунків зводимо в таблицю 11.3.

Таблиця 11.3

До побудови залежності = ( )

	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
	0	0,9823	0,9872	0,9872	0,9859	0,9842	0,9822

На рис.11.14 за даними розрахунків зображена залежність = ( ) для cos = 0,8.

Рис.11.14. Залежність = ( ) при cos = 0,8

7.Тепловий розрахунок

7.1. Перевірний розрахунок обмоток

Внутрішній перепад температури в обмотці НН з прямокутного провідника визначаємо за формулою (8.1) і рис.8.1:

= / =1274,4∙0,25∙10^-3/0,17=1,87⁰С.

В обмотці ВН

= / =435,5∙0,25∙10^-3/0,17=0,64⁰С.

Перепад температури на поверхні обмоток:

- обмотка НН

=0,285∙ ^0,6=0,285∙1274,4^0,6 =21,8⁰С;

- обмотка ВН

=0,285∙ ^0,6=0,285∙435,5^0,6=10,9⁰С .

Середнє перевищення температури обмоток над середньою температурою масла:

- обмотка НН

= + = 1,87+21,8=23⁰С;

- обмотка ВН

= + = 0,64+10,9=11,3⁰С.

7.2. Розрахунок системи охолодження

За табл. 8.4 вибираємо конструкцію гладкого бака з начіпними радіаторами з прямими трубами рис.8.7. Мінімальні внутрішні розміри бака за рис. 11.15 а,б.

обмотка ВН обмотка ВН

а) б)

Рис. 11.15. Визначення основних проміжків від обмотки

ВН до стінок бака

Мінімальна ширина бака

де =40 мм за табл. 2.14;

=40 мм за §8.3;

=25 мм за табл. 2.14;

=90 мм за табл. 2.15.

Приймемо =0,76 м (збільшену наближено на 5%) при центральному розміщенні активної частини в баку (див. рис. 11.16).

Рис. 11.16. Розміщення активної частини трансформатора в баку

Довжина бака

=2∙0,526+0,76=1,81 м.

Висота активної частини

=0,69+2∙0,27+0,05=1,28 ,

де висота стержня 0,69 м; висота ярма 0,27 м; товщина бруска між дном бака і нижнім ярмом 0,05м.

Відстані від верхнього ярма до кришки бака, при горизонтальному розміщенні над ярмом перемикача відводів обмотки ВН, приймемо за табл. 8.5

= 0,4 м .

Глибина бака

=1,27+0,4=1,67 м.

Використовуємо начіпні радіатори з прямими трубами з відстанню між осями фланців =1,615 м (табл. 8.9). Поверхня труб 4,961 м² і двох колекторів =0,34 м². Для встановлення цих радіаторів глибина бака повинна бути

=1,615+0,085+0,1=1,8 м,

де і відстані осей фланців радіатора від нижнього і верхнього зрізів стінки бака за табл. 8.9.

Допустиме перевищення середньої температури масла над температурою навколишнього повітря для найбільш нагрітої обмотки НН

= 65⁰С 23⁰С = 42⁰С.

Визначене середнє перевищення є допустимим, бо перевищення температури масла в верхніх шарах у цьому випадку буде

=1,2∙42=50,4⁰С <60⁰С.

Прийнявши попередньо перепад температури на внутрішній поверхні стінки бака =5⁰С і запас 2⁰С, визначимо середнє перевищення температури зовнішньої стінки бака над температурою повітря

=42 5 2=35⁰С.

Визначаємо поверхню конвекції гладкої стінки бака

=1,8[2(1,81 0,76)+3,14∙0,76]=8,1 м².

Орієнтовна поверхня випромінювання бака з радіаторами за (8.19).

= =1,5∙8,1=12,15 м².

Орієнтовна необхідна поверхня конвекції для заданого значення за [1,(9.30)]

1,12 =

1,12∙12,15=87,97 м².

Поверхня конвекції кришки бака

=

=0,5 =0,82 м²,

де 0,16 – подвоєна ширина верхньої рами бака;

коефіцієнт 0,5 враховує закриття поверхні кришки вводами і арматурою.

Поверхня конвекції радіаторів

=87,97 8,1 0,82=79,05 м².

Поверхня конвекції радіатора зведена до поверхні гладкої стінки (табл. 8.8, табл. 8.9)

=1,26∙4,961+0,34=6,59 м².

Необхідна кількість радіаторів

=79,05/6,59 ≈ 12.

Використовуємо 12 радіаторів розміщених так, як зображено на рис.11.17.

Рис.11.17. Розміщення радіаторів на стінках бака

Поверхня конвекції бака

= + + =12∙6,59+8,1+0,82=88 м².

7.3. Визначення перевищення температури обмоток і масла над повітрям

Середнє перевищення температури зовнішньої поверхні стінки бака над температурою повітря за (8.20):

= =

=85,1^0,8=35⁰С.

Середнє перевищення температури масла біля стінки над температурою внутрішньої поверхні стінки бака за (8.21):

=0,165 =0,165 =

=4,5⁰С.

Перевищення середньої температури масла над температурою повітря

= + =4,5+35=39,5⁰С.

Перевищення температури масла у верхніх шарах над температурою повітря за (8.22):

=1,2∙39,5=47,4 < 60⁰С.

Перевищення середньої температури обмоток над температурою повітря

НН =1,87+21,8+39,5=63,2 < 65⁰С.

ВН =0,64+10,9+39,5=51⁰С < 65⁰С.

Перевищення температури масла у верхніх шарах і обмотках знаходиться в межах допустимого нагріву.

8. Визначення витрат матеріалів

8.1. Визначення маси активних матеріалів

=218,4+293,2=511,6 кг.

=1126,7+914=2040,7 кг.

і - відомі з попередніх розрахунків.

Маса конструктивної сталі кістяка трансформатора наближено дорівнює

=0,1(511,6+2040,7)=255,2 кг.

Маса картону для трансформатора з мідними обмотками визначаємо за формулою:

=0,12∙511,6=61,4 кг.

8.2. Визначення маси бака і системи охолодження

Масу бака можна визначити за відомими поверхнями бака і кришки з урахуванням товщини стінок, кришки та дна бака за формулою:

=10,56∙0,002∙7850=165,8 кг,

де =8,1+0,82+1,64=10,56 м²;

=0,002 м - товщина стінок бака;

=7850 кг/м³ - питома густина сталі.

Масу системи охолодження визначаємо за формулою:

= =12∙67,14=805,7 кг,

де - кількість радіаторів;

- вага радіатора за табл.8.9.

Визначаємо масу кістяка трансформатора

=511,6+2040,7+255,2+61,4=

=2868,9 кг.

8.3. Визначення маси масла

Визначаємо об'єм активної частини

=3062,8/5750=0,53 м³,

де =5500÷6000 кг/м³ - середня густина активної частини;

=1,2(511,6+2040,7)=3062,8 кг.

Об'єм гладкого овального бака

V_Б=[(А В)∙В+ В²/4]Н_Б=[(1,81 0,76)∙0,76+ 0,76²/4]∙1,8=2,25 м³.

Загальна маса масла визначається за формулою:

=1,1[900( )+ ]=1,1[900(2,25 0,53)+12∙53] = =2402,4 кг.

12∙53 – означає, що є 12 радіаторів по 53 кг масла (табл.8.9) в кожному.

8.4. Визначення маси трансформатора

=2868,9+165,8+805,7+2402,4 = =6242,8 кг.