книги из ГПНТБ / Просужих Р.П. Расчет однофазных корабельных трансформаторов руководство к расчетно-графическим работам
.pdfмощных трансформаторов условия охлаждения хуже, поэтому и плотность тока должна быть меньше. Наличие каналов для охлаж дения сердечника и обмоток позволяет несколько увеличить плот ность тока. Предварительно плотность тока для первичной Si п для вторичной 62 обмоток может быть принята в пределах
1,2—гЗ,0 ajмм2.
5. Определение сечений стержня и ярма сердечника
Поперечное сечение стержня определяют по формуле
где постоянный коэффициент С равен 0,6 для стержневых и 0,7 для трансформаторов с витым сердечником.
Поперечное сечение ярма трансформатора стержневого типа может быть принято
Для трансформаторов с витым сердечником
Полные поперечные сечения стержня и ярма с учетом коэффи циента заполнения сечения сталью k3
£3=0,92 при толщине листа Л= 0,5 мм\ k3 =0,90 при толщине листа Л = 0,35 мм.
Форму поперечного сечения стержня обычно выбирают прямо угольной. В этом случае размеры сечения стержня (рис. 5)
Ьс=[ 1.1-Н.5) а,с |
см; |
см.
10
Высота ярма стержневого трансформатора
/1 = — см,
*Ьс
Высота ярма трансформатора с витым сердечником (рис. 6)
, (1с
/,„= т си.
Рис. 5. Размеры стержневого ыагнитопровода.
Рис. 6. Размеры ленточного броневого мапштопровода.
6. Определение числа витков и сечения проводов обмоток
Для определения, числа витков первичной обмотки wt можно воспользоваться формулой э. д. с. трансформатора
и 1^ £ 1--^4А4/гг'1Фт,
тогда
U, 104
^4 ,4 4 /5 c6V
Напряжение на один виток первичной обмотки при холостом ходе
Напряжение на один виток вторичной обмотки можно принять равным напряжению на один виток первичной обмотки, так как обе обмотки обтекаются одним и тем же магнитным потоком. Изме нением этой величины при нагрузке для упрощения расчета можно пренебречь.
Число витков вторичной обмотки
При определении числа витков значения |
и w2 округляют до |
||
ближайшего целого числа. |
|
|
|
Напряжение на вторичной обмотке при номинальной нагрузке |
|||
|
|
U.,n=eww2—^U, |
|
тле |
|
|
|
|
Ш = |
ш % - и , |
|
|
|
100 |
|
Величину падения напряжения трансформатора AU% можно оп |
|||
ределить по рис. 7. |
|
|
|
Таким |
образом, заданным параметрам трансформатора соот |
||
ветствует |
вполне определенное число витков обмоток. Увеличение |
||
числа витков нецелесообразно, так как при этом увеличиваются раз меры и вес трансформатора, ухудшается использование активных материалов. Уменьшение числа витков вызывает значительное уве личение тока холостого хода, потерь в меди и температуры нагрева обмоток-
12
В корабельных трансформаторах первичная обмотка имеет Зх-4 ответвления для регулирования величины напряжёния. Прн-
Рис. 7. Падение напряжения трансформатора при номинальной нагрузке.
мерные значения ступеней регулирования напряжения в зависимо сти от заданного номинального напряжения можно принять сле дующими:
£/,—400 |
б; |
£ /'-390 |
в; |
£/'' = 380 в; |
£/"'=370 |
б; |
£/, = 230 |
в; |
U[= 225 |
в; |
£/"=220 б; |
£/'"=215 |
б: |
£/, = 133 |
б; |
£/' = 129 |
в; |
£/"=125 б; |
£/"'-=121 |
б. |
Число витков.на каждую ступень легко определить, используя значение напряжения на виток ew, по формуле
После определения числа витков необходимо разработать схему соединений выводов обмоток в соответствии с заданием и рис. 8, на котором представлены типичные принципиальные схемы обмо ток однофазных трансформаторов.
Обмотки ВН и НН трансформаторов, имеющих магннтопроводы стержневого типа, делятся на две части с одинаковым числом витков, равным половине числа витков всей обмотки, и располага ются на обоих стержнях каждая. Половины обмоток соединяют между собой в зависимости от величины номинального тока либо последовательно, либо параллельно. В последнем случае сечение меди обмотки следует определять по. току, равному половине но минального.
13
Рис. 3. Схемы обмоток однофазных трансформаторов: |
|
||||||
а) с витым сердечником; |
=25 |
«; |
|
||||
б) |
стержневых |
при |
£/., |
|
|||
п) стержневых при |
U., |
>25 |
в. |
|
|||
По выбранным ранее значениям тока н плотности тока в обмот |
|||||||
ках можно определить поперечные сечения проводников |
|
||||||
<7,--- |
О, |
мм"; |
|
0->— -{— мм2. |
|
||
|
|
|
" |
Оо |
|
|
|
Окончательные значения поперечных сечении и размеров |
про |
||||||
водников обмоток устанавливают по табл. |
I, 2, 3 с учетом следу |
||||||
ющих рекомендации: если г/ |
HI мм", |
то выбирают круглую медь, |
|||||
если ту> 10 мм2, — прямоугольную. При.с/>25 мм2 следует |
пре |
||||||
дусмотреть несколько параллельных ветвей обмотки, что необходи мо для уменьшения добавочных потерь.
Прямоугольная медь |
наматывается на стержень плашмя, |
то есть большей стороной |
параллельно поверхности стержня. Если |
сечение проводника большое и предусмотрено несколько парал лельных ветвей обмотки, то они наматываются вместе, образуя как бы один секционированный проводник, состоящий из не скольких частичных. По технологическим соображениям число частичных проводников обычно выбирают четным.
Тип изоляции проводов выбирают в соответствии с заданием по табл. 4, 5..Расчетную толщину изоляции необходимо принять на 0,1 мм больше указанной в таблицах, чтобы учесть неплотность укладки. Выбранные размеры показывают с учетом изоляции и без нее
<7, = . . . мм-\ |
или |
ММ |
||
ММ ’ |
||||
|
^1113 |
^1нз' ^1из |
||
Ч |
d. |
а., ■Ьг |
ММ |
|
.мм2; |
ИЛИ |
ММ |
||
|
|
^2нз' |
||
14
После выбора размеров меди необходимо уточнись значения плотности тока в обмотках
|
|
|
/ , |
|
А а'мм2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
0-> |
|
|
|
|
|||
|
|
|
(ft |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
1 |
|
|
|
Размеры и сечения круглого медного провода |
|
|
|
|||||
|
(1 |
мм |
q мм- |
|
d мм |
q |
ммп- |
|
|
|
|
0,15 |
0",0175 |
|
(ъ |
1,23 |
|
|
|
||
|
' |
1,25 |
|
|
|
|||||
|
0,20 |
0,0314 |
|
1,30 |
1,33 |
|
|
|
||
|
0,29 |
0,0661 |
|
1,35 |
1,43 |
|
|
|
||
|
0,31 |
0,0755 |
|
1,45 |
1,65 |
|
|
|
||
|
0,35 |
0,0962 |
|
1,50 |
1,77 |
|
|
|
||
|
0,38 |
0,1134 |
|
1,56 |
1,91 |
|
|
|
||
|
0,41 |
0,132 |
|
1,68 |
2,22 |
|
|
|
||
|
0,51 |
0,204 |
|
1,74 |
2,38 |
|
|
|
||
|
0,55 |
0,238 |
|
1.81 |
2,57 |
|
|
|
||
|
0,59 |
0,273 |
|
1,88 |
2,78 |
|
|
|
||
|
0,04 |
0,322 |
|
1,95 |
2,99 |
|
|
|
||
|
0,69 |
0,374 |
|
2,10 |
2,40 |
|
|
|
||
|
0,71 |
0,430 |
|
2,26 |
4,01 |
|
|
|
||
|
0.80 |
0,503 |
|
2,41 |
4,68 |
|
|
|
||
|
0,86 |
0,581 |
|
2,63 |
5,43 |
|
|
|
||
|
0,93 |
0,679 |
|
2,83 |
6,29 |
|
|
|
||
|
1,00 |
0,785 |
|
3,05 |
7,31 |
|
|
|
||
|
1,08 |
0,916 |
|
3,28 |
„ 8.45 |
|
|
|
||
|
1.12 |
0,985 |
|
3,53 |
9,79 |
|
|
|
||
|
1,16 |
1,06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л н п а |
2 |
|
|
Двусторонняя |
толщина |
изоляции проводов |
\^нз |
d) |
|
|
|||
|
Диаметр круглой |
проволоки <1 |
мм |
Л-епьшая сторона сече |
|
|||||
Марка |
нии прямоугольной |
про |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
волоки а мм |
|
|
||
провода |
0,31- 0,49|о.5 1— 0,96 |
1,0 - 2,1 |
2 .23- 5,2 |
1,95- 0,96 2, 1- |
3,8 4, 1- 5,5 |
|||||
|
||||||||||
п с д |
0,23 |
0,25 |
0,27 |
|
0,33 |
0,27 |
0,33 |
0,40 |
|
|
п с д к |
0,23 |
0,95 |
0,27 |
|
0,33 |
0,27 |
0,33 |
0,40 |
|
|
ПДА |
— |
— ' |
0,30 |
|
0,35 |
0.35 |
0,40 |
0,40 |
|
|
п э т с о |
0,20 |
0.22 |
0,21 |
|
— |
— |
— |
— |
|
|
1ЭТКСО |
0,10 |
0, 1S |
0,20 |
|
— |
— |
— |
— |
|
|
Т а б л и ц а 3
Размеры и сечения прямоугольного медного провода q мм2
'Ч . а мм
Ь м м \ |
1,35 |
1,56 |
1,68 |
1,81 |
2,1 |
2,44 |
2,63 |
2,83 |
3,05 |
3,28 |
3,8 |
4,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,4 |
5,73 |
6,65 |
7,18 |
7,75 |
8,76 |
10,2 |
11,1 |
12,0 |
12,9 |
13,9 |
15,1 |
18 5 |
5,1 |
6,68 |
7,75 |
8,36 |
9,02 |
10,2 |
11,9 |
12,9 |
13,9 |
15,1 |
16,2 |
18,9 |
21 5 |
5,5 |
7,22 |
8,37 |
9,03 |
9,75 |
11,1 |
12,9 |
14,0 |
15,1 |
16,3 |
17,5 |
20,4 |
23,3 |
5,9 |
7,76 |
8,99 |
9,7 |
10,5 |
11,9 |
13,9 |
15,0 |
16,2 |
17,5 |
18,9 |
21,9 |
25,1 |
6,4 |
8,43 |
9,77 |
10,6 |
11,4 |
12,9 |
15,1 |
16,3 |
17,6 |
19,0 |
20,5 |
23,8 |
27,3 |
6,9 |
— |
10,6 |
11,4 |
12,3 |
14,0 |
16,3 |
17,7 |
19,0 |
20,6 |
22,1 |
25,7 |
29,5 |
7,4 |
— |
11,3 |
12,6 |
13,3 |
15,0 |
17,6 |
19,0 |
20,4 |
22,1 |
23,6 |
27,6 |
31,7 |
8,0 |
— |
12,3 |
13,2 |
14,4 |
16,3 |
19,0 |
20,5 |
22,1 |
23,9 |
25,7 |
29,9 |
34,3 |
9,3 |
— |
14,3 |
15,4 |
16,6 |
19,0. |
99О |
24,0 |
25,8 |
27,9 |
30,0 |
34,8 |
40,0 |
10,0 |
— |
— |
16,6 |
17,9 |
20,5 |
23,9 |
25,8 |
27,8 |
30,0 |
32,3 |
37,5 |
43,1 |
10,8 |
— |
— |
— |
19,3 |
22,2 |
25,9 |
27,9 |
30,1 |
32,4 |
34,9 |
40,5 |
46,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозна чение класса изоляции
Y
А
Ь
В
F
Н
С
Марка
провода
пэ т с о
пэ т к с о
пс д
пс д к
ПДА
Т а б л и ц а 4
Классификация электроизоляционных материалов
Допустимая температура, Краткая характеристика
°С
90 Непропитанные волокнистые материалы из цел люлозы и шелка
105 |
То же, но с пропиткой |
|
|||
120 |
Некоторые синтетические органические |
пленки |
|||
130 |
Материалы на основе |
слюды, асбеста, |
стеклово |
||
|
локна |
с пропиткой |
органическими |
составами |
|
155 |
То же с пропиткой синтетическими составами |
||||
180 |
То же |
с пропиткой кремнийорганическими сос |
|||
|
тавами |
|
|
||
Более 180 |
Слюда, |
керамические |
материалы, кварц, стекло |
||
|
без |
пропитки или с |
пропиткой неорганически |
||
|
ми |
или элементно-органическими составами |
|||
Т а б л и ц а 5
Некоторые марки изолированных проводов
Максималь
но допусти
Характеристика провода
мая тем пература °С
Провод эмалированный с одним слоем стекло
125волокна, пропитанный глифталевым лаком
180'Го же, но с пропиткой кремнийорганическим ■лаком
150 |
Провод |
с двумя слоями стекловолокна, пропи |
|
танный глифталевым лаком |
|
180 |
Провод |
с двумя слоями стекловолокна, пропи |
|
танный кремнийорганическим лаком |
|
130 |
Провод |
с одним слоем дельта-асбестовой изоля |
|
ции, |
пропитанный нагревостонким лаком |
7. Укладка обмотки на стержнях
Большое влияние на расход меди и стали, на величину намаг ничивающего тока / ус оказывает форма окна сердечника. Очень вы сокое окно ведет к увеличению расхода стали и т о к а Ш и р о к о е и низкое окно увеличивает расход меди. Опыт проектирования иоказы-
2 Зак. 370 |
г г |
17 |
ь г
I ГОО. ПУБЛИЧНАЯ НАУЧИ О-ТЕХНИЧЯвНАЯ
б и б л и о т е к а СОРЯ
вает, что оптимальное отношение высоты окна h к ширине окна Ь
(см. рис. 5, 6) лежит в пределах А= -^- = 1,4-1—2,1 для трансформа
торов с витым сердечником |
и k = 2,5—3,2 для стержневых транс |
форматоров. |
|
Предварительно значение |
h можно определить по формуле |
*- V ^ W L
где &о = 0,24-0,3 — коэффициент заполнения окна сердечника об моткой, a q\ и Цч — полные поперечные сечения обмоток, равные сумме сечений всех параллельных ветвей и секции соответствую щих обмоток.
Ширина окна сердечника
, |
h |
0 = |
Т- СМ. |
|
k |
При укладке обмоток в окне сердечника следует иметь в виду следующее. Для трансформаторов с витым сердечником обмотки НИ и ВИ укладываются концентрически, одна поверх другой, без вентиляционных каналов. Обмотки ВН и ПН стержневых транс форматоров располагаются на обоих стержнях каждая. Соеди нение половин обмоток между собой в зависимости от конструкции либо последовательное, либо параллельное. При мощности 3 ква и более между слоями по узким сторонам катушек должны быть предусмотрены вентиляционные каналы шириной 1,0—И ,5 см. Принцип конструкции обмоток и толщина изоляционных проме жутков показаны на рис. 1 и 2, а также в табл. 6.
Число витков обмоток в одном слое для трансформатора с ви тым сердечником
/г—ДА
из
То же для стержневого
h —А/г
"-г= S ------
"\\\Ъ
Число слоев обмоток трансформатора с витым сердечником
mi— ----- *
Щ
18
Условное |
|
и ИЗОЛЯЦИОННЫХ |
|
|
обозиаче- |
|
|
||
пне |
|
промежутков |
|
|
в н |
Размеры обмотки |
ВН с уче- |
||
и н |
том |
межслоевой |
изоляции |
|
Размеры обмотки НН с |
уче- |
|||
|
том |
межслоевой |
изоляции |
|
1 |
Зазор |
на укладку |
8з= 2 |
мм |
|
(уплотняется стеклотексто- |
|||
о |
лнтовоп прокладкой) |
|
||
Зазор на разбухание изо- |
||||
|
ляции от пропитки |
|
||
3Прокладка стеклотекстолито-
вая 8П=3,0 мм
4Бандаж (стеклолента 0,2 мм вполнахлеста) об =0,4 мм
5 |
Наружная |
изоляция |
(стекло- |
||
6 |
ткань) |
6„ = 1,0 мм |
|||
Изоляция |
между |
обмотками |
|||
|
(стеклоткань) |
о0 = 1,5 мм |
|||
7 |
Зазор между |
обмоткой и яр- |
|||
|
мом |
или между |
обмотками |
||
|
соседних стержней |
||||
8 |
Клин |
(стеклотекстолит) |
|||
|
окл |
=5 |
мм |
|
|
Общая толщина изоляции обмотки
Т а б л и ц а Б
У к л а д к а обм оток трансф орм атора
Трансформатор |
с витым сердечником |
Стержневой |
трансформатор |
по высоте окна. |
по ширине окна, |
по высоте |
по ширине окна, |
М М |
мм |
ММ |
мм |
|
|
|
|
|
^Kl='«l(^lH3 + 0,l) |
ЛК1^«А из 26к| =2/н 1(а,1134-0,15) |
|
liK1-=n,d2„3 |
&К1 “ ^2(^2ИЗ~Ь^1 ^ ) |
^к2“ ^2^2из 2&к1 = 2//г,(я.,из4-0,15) |
|
— |
53 = 2,0 |
— |
23а = 2-2,0 |
|
|
||
S = l,2 |
|
ор=1,2 |
5р= 2 ,0 |
23п=2 -3,0 |
|
23п=2-3,0 |
25п= 2-3,0 |
2об=2 -0 ,4 |
|
2оБ = 2 • 0,4 |
|
23„= 2 -1,0 |
|
2о„ = 2 -1,0 |
23„ —2-1,0 |
— |
|
50- 1 ,5 |
— |
2осв=2-5,0 |
|
&св=6,5 |
2осв=2-10,0 |
|
|
|
— |
Mi= 2 0 ,0 |
• |
Д6 = 20,0 |
А Л = 3 0 ,0 |
Зр=1,0 23п=2-3,0
—
43,,=4-1,0 230 = 2 -1,5
Зсв=12,0
—
ЛЬ = 30,0