книги из ГПНТБ / Просужих Р.П. Расчет однофазных корабельных трансформаторов руководство к расчетно-графическим работам
.pdfстержневого (на один стержень)
W[ m^ ~ 2 h r
Здесь i — порядковый номер обмотки.
Полученные выше значения числа витков в одном слое п, и чис ло слоев обмоток т1 при укладке обмоток на стержнях следует округлить до ближайшего большего целого числа, поскольку каж дый неполный слой при определении размеров окна должен быть учтен как полный.
При пользовании табл. 6 следует иметь в виду следующее:
1.Условные обозначения изоляционных промежутков согласо ваны с рис- 1 и 2.
2.Для определения размеров обмоток ВН и НН в таблице за писаны формулы, правые части которых содержат диаметр кругло
го изолированного проводника d m для трансформаторов с витым сердечником или размеры прямоугольного изолированного про водника а„з и Ьлз для стержневых трансформаторов. Такое рас пределение формул применительно к типам трансформаторов не является обязательным. Выбор конфигурации сечения проводни ка определяется номинальным током обмотки и в соответствии с этим для определения размеров обмотки необходимо использовать формулы табл. 6. Например, если для трансформатора с витым сердечником обмотка ВН выполняется из круглой меди, а обмотка НН из прямоугольной, то размеры обмотки ВН определяются по диаметру d\U3, а размеры обмотки НН по размерам а 2н, и &2„3.
После укладки обмотки необходимо -уточнить размеры окна h и Ь, проверить значение коэффициента формы окна.
Для проверки трансформатора по нагреву в самом простей шем случае достаточно определить величину линейной нагруз ки AS
AS= И', •/1+ВУ2-/2 |
а\см, |
« с ' К |
|
где /гк =h—Д/г — высота обмоток, см\
пй— число стержней, несущих обмотки.
Значение Л5 должно находиться в следующих пределах:
AS< \ 59 а/см для 52<0,5 ква; У15<300 ajc.M для Д > 0,5 ква.
20
8. Определение веса активных материалов
Предварительно необходимо определить среднюю длину витка обмоток трансформатора по формулам
/„i = 2 K ! А + 28кл-4-2о;)4 * г ,) |
с м \ |
/«■2==2(«с | £с I- 23К1-4 12334-т/-2) |
г.«. |
В этих формулах значение Г\ |
и г2 необходимо определить по |
|
рис 1 и 2, с учетом данных табл. 6 |
||
О = |
+ &0+^к2+°н + “п + 0б + ^р см\ |
|
Ьк, |
* |
о„ |
Г2~ ~2~ +^Н+ ^П+А+ ~2 см-
Вес меди обмоток
Ои1 = 8,9.‘в?1-?1-/1В1-10-5 к Г ;
GM2—8,9 • тем • q, ■lw2• 10_3 кГ\
GM= G Ml-fGM, кГ.
Вес стали трансформатора с витым сердечником
Gc = 7,65-Sc- 1хср-!0~3 кГ,
где /сср — средняя длина витка магнитопровода, которую при ближенно можно определить по формуле
lCC[)^ 2 (h JY-b)Jr az см.
Для стержневых трансформаторов вес -стали удобно опреде лять по такому выражению:
Gc- G cc-}-Gcll=2-7,65[ScA-fS*(A-i 2<гс)| 10- :! кГ.
Общий вес трансформатора
G= (Gc-f GM)D.
Коэффициент D учитывает вес конструктивных элементов. Зна чение коэффициента D зависит от исполнения и мощности транс форматора и может быть выбрано в следующих пределах:
D= 1,74- 3,2 — для водозащищенных |
трансформаторов с витым |
сердечником; |
|
D= 1,94-2,5 — то же для стержневых; |
|
D = l,5 -rl,9 — для брызгозащищенных |
стержневых трансформа |
торов. |
|
21
Большие значения |
следует выбирать |
для |
трансформаторов |
||||
меньшей мощности. |
|
|
|
|
|
|
|
После определения |
весов активных материалов |
необходимо |
|||||
|
|
|
Gc |
|
|
|
|
проверить значение отношения a — j r > которое должно находиться |
|||||||
|
|
|
С/м |
|
|
|
|
в рекомендованных выше пределах. |
|
|
|
|
|||
9. |
Определение потерь и к. п. д. |
|
|
||||
Потери в меди обмотки при 75 °С можно определить, |
восполь |
||||||
зовавшись выражением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
впг, |
|
|
|
|
где 6/ — плотность |
тока в обмотке, а/мм2-, |
|
|
|
|||
GM,— вес меди данной обмотки, кГ; |
|
нагрева 75 °С, |
|||||
(3 = 2,4 — удельные потери |
при температуре |
||||||
вг • а/кГ • мм. |
|
|
|
|
|
|
|
Потери вычисляют для каждой обмотки отдельно, а затем ре |
|||||||
зультаты складывают |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р«=Р»1+Р*2- |
|
|
|
|
|
Потери в стали сердечника |
|
|
|
|
|
||
р < = р ’Ш |
Ш |
‘, и - |
|
|
|||
Здесь рс — удельные потери в стали при |
[=50 гц |
и |
=1,0 тл |
||||
(ом. табл. 7) вт/кГ. |
|
|
|
|
|
|
|
Если при определении |
потерь в стали |
используется |
коэффи |
||||
циент удельных потерь /?t, |
вычисленный для других значений час |
||||||
тоты f и индукции Вс |
|
(см. табл. 7), то эти значения |
необходимо |
||||
учесть в формуле потерь, подставив их в знаменатели соответст вующих членов.
Дополнительные потери в трансформаторе с целью упрощения
расчета можно не учитывать. |
|
Коэффициент полезного |
действия трансформатора при номи |
нальной нагрузке |
|
_ |
cos |
Y,== S2COS<p2+ /Vt"^M '
В этой формуле мощность S2 должна быть указана на ей.
22
|
|
|
Основные свойства |
электротехнических сталей |
||
Марка стали |
Толщина |
|
|
Удельный |
Удельное |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
сопротив |
|
|
ГОСТ |
листов, |
Размер листов, |
вес, |
||
г о с т |
ление, |
|||||
802-54 |
802-41 |
мм |
см |
|
Г; СМ3 |
ОМ (СМ |
Э310 |
ХВП |
0,50 |
60-150; |
75-150 |
7,65 |
0,5 Ю“5 |
|
|
0,35 |
24-150; |
75-150 |
|
|
Э320 |
ХТ-18 |
0,50 |
60-150; |
75-150 |
|
|
|
|
0,35 |
24-150; |
75-150 |
|
|
Э ЗЗО |
XT-18,5 |
0,50 |
60-150; |
75-150 |
|
— „ — |
|
|
0,35 |
24-150 |
|
— — |
— „ — |
Т а б л и ц а 7
Удельные потери отчсг при; индукции частоте вт.'кГ
Р 1,0 /50 |
/71,5/50 |
/>0,75,403 |
1,25 |
2,9 |
3,8 |
1,00 |
2,2 |
3,2 |
1,15 |
2,5 |
3,5 |
0.90 |
1,9 |
2.9 |
1,05 |
д,3 |
3.2 |
0,80 |
1,7 |
2,6 |
П р и м е ч а н и е : Буквы и цифры в марках стали условно обозначают; Э—электротехническая сталь; первая цифра—степень легирования кремнием, % ;
вторая |
цифра |
— гарантированные электромагнитные свойства стали; третья |
цифра |
(О) — |
означает, что сталь холоднокатаная. |
10. |
Определение юка холостого хода |
Ток холостого |
хода /о имеет активную / оа н реактивную |
составляющие, связанные уравнением
Aj ="1 /оа I II Ч-
Активная составляющая тока холостого хода очень мала и ею можно пренебречь. В этом случае реактивная составляющая пол ностью определяет собой ток холостого хода. Обычно эту состав ляющую называют током намагничивания и определяют по фор муле
|
|
+А/я/я4-0,8 Вспа310* |
|
|
|
|
|||
где Зэ=0,004слг— величина |
эквивалентного |
воздушного зазора |
|||||||
|
трансформатора; |
|
в |
однофазном |
|||||
п —I число |
зазоров |
в сердечнике: |
|||||||
|
стержневом |
трансформаторе п = 4, |
в трансфор |
||||||
//t; //„ ..... |
маторе с впгым сердечником п = 2; |
|
|
||||||
напряженность |
магнитного поля (удельные ам- |
||||||||
|
первиткн) |
в стержне и ярме |
трансформатора, |
||||||
|
определяемые по кривым намагничивания |
для |
|||||||
|
выбранного сорта стали в соответствии с индук |
||||||||
/ '= 2 /г — |
циями В с и |
Вл |
(смтабл. 8); |
|
|
|
|||
средняя длина пути магнитного потока в стерж |
|||||||||
1я = 2(Ь->г ас-\-/?.„)— |
нях; |
|
|
|
пути магнитного потока в ярме. |
||||
средняя длина |
|||||||||
Для трансформатора с. витым сердечником Вс—Вя; |
Г-Ь/Я= |
/ Сср, |
|||||||
поэтому формула для определения Iv. упрощается |
|
|
|
||||||
|
j _ |
/-/с/сср ( 0,8ДС«3ЭЮ4 |
, |
|
|
|
|||
|
1и, —- |
|
|
J7-. |
|
|
|
||
у2 w t
11.Определение параметров трансформатора
Активные сопротивления обмоток
Р щ |
Г2= |
Рч 2 |
‘ \ . |
0М- |
|
“ |
•'2 |
Активное сопротивление короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, приведенное к первичной обмотке
гк= |
= г 1+ г 2( ^ ) ом. |
24
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8 |
|
|
Кривая намагничивания стали ЭЗЗО ( |
Н а 1см} вдоль проката |
||||||||
Ввб1м2 |
|
I |
|
0,03 |
0,04 |
0,05 |
3,06 |
0,07 |
|
0,09 |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,08 |
|||||||
0,6 |
0,50 |
0,51 |
0,52 |
0,53 |
0,54 |
0,55 |
0,56 |
0,57 |
0,58 |
0,59 |
0,7 |
0,60 |
0,60 |
0,61 |
0,62 |
0,63 |
0,64 |
0,65 |
0,66 |
0,68 |
0,69 |
0,8 |
0,70 |
0,70 |
0,72 |
0,73 |
0,74 |
0,75 |
0,77 |
0,78 |
0,79 |
0,80 |
0,9 |
0,80 |
0,82 |
0,83 |
0,84 |
0,86 |
0,88 |
0,90 |
0,92 |
0,93 |
0,94 |
1.0 |
0,95 |
0,96 |
0,98 |
1,00 |
1,02 |
1,03 |
1,05 |
1,08 |
1,09 |
1,10 |
1,1 |
1,12 |
1,13 |
1,15 |
1,17 |
1,20 |
1,21 |
1,22 |
1,24 |
1,26 |
1,28 |
1,2 |
1,13 |
1,31 |
1,33 |
1,37 |
1,39 |
1,40 |
1,42 |
1,44 |
1,45 |
1,48 |
1,3 |
1,50 |
1,52 |
1,53 |
1,55 |
1,57 |
1,60 |
1,62 |
1,65 |
1,68 |
1,70 |
1,4 |
1,75 |
1,80 |
1,82 |
1,85 |
1,88 |
1,90 |
1,95 |
2,00 |
2,05 |
2,10 |
1,5 |
2,15 |
2,20 |
2,25 |
2,30 |
2,40 |
2,45 |
2,55 |
2,60 |
2,70 |
2,80 |
1,6 |
2,90 |
3,00 |
3,10 |
3,25 |
3,40 |
3,50 |
3,70 |
3,80 |
4,00 |
4,20 |
1,7 |
4,50 |
4,70 |
5,00 |
5,30 |
5,70 |
6,20 |
6,60 |
7,20 |
7,90 |
8,50 |
1,8 |
9,50 |
10,00 |
11,00 |
11,70 |
12,70 |
13,80 |
15,00 |
16,2 |
17,80 |
20,00 |
Относительные активные падения напряжения в обмотках при номинальной нагрузке
/>-,100 |
Л* 100 |
е* = u t 7i % ; |
е&= u , i 2 |
Относительные индуктивные падения напряжения в обмотках
я _ 4 //1и>18д12/„,1 0 -6
% ;
4//2TC,2Qil2^2lO-G
% ;
es ~ es\ es2-
В этих формулах значения S5l3 и ls тока рассеяния по ширине и высоте окна
_ _ * кг1А 2
о412 = 0,2+ — g----
ls^ h см.
определяют путь для по
см-
Индуктивное сопротивление короткого |
замыкания трансформа |
тора, приведенное к первичной обмотке |
|
г Сц(/О' U 1 |
о м . |
Л к —Л'| +*Х" 2 — 1 0 0 /, |
25
Полное сопротивление короткого замыкания трансформатора
гк= V rl+x'£ ом.
Напряжение короткого замыкания zK-I,
<гк = ~ и Г ' 100 %-
Величина ек должна быть в пределах 3-16%.
Падение напряжения трансформатора при номинальной на грузке
Л£/=<?а| cos rf 14-^a2C0S'f2+ ^i.iSin'f1-f esislnv.
Напряжение на зажимах вторичной обмотки при номинальной нагрузке
и.. |
|
W o |
в. |
Ul - f |
|||
|
1 |
W, |
100' |
20
Пр иложеннё 1
Т а б л и ц а 9
|
|
Технические данные некоторых типов корабельных трансформаторов |
|
|
|||||||
Наименование |
Размер |
ОСВ - |
ОСВ— |
О С В - |
ОСВ |
ОСВ |
ОСЗ |
! ОС.З |
ОСЗ— |
О С З - |
|
и обозначение |
|||||||||||
ность |
— 0,25/0,5 |
—0,5/0,5 |
- 1/0,5 |
- 2/0,5 |
—3/0,5 |
— 3/0,5 |
' —5/0,5 |
- 7/0,5 |
— 10/0,5 |
||
величин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
Мощность |
5.> |
Напряжение |
U x |
|
и . |
Ток |
/j |
|
/ , |
Напряжение |
e w |
на витках |
|
Число витков |
Wi |
|
W2 |
Сечение меди |
Я \ |
обмоток |
|
|
Я г |
Размеры меди |
В Н |
обмоток |
Н Н
к в |
а |
|
0,25 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
3 0 |
|
5,0 |
7,0 |
10,0 |
|
|
в |
|
|
230 |
230 |
230 |
230 |
230 |
230 |
| |
230 |
400 |
400 |
|
в |
|
|
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
|
25 |
133 |
133 |
|
а |
|
|
1,135 |
2,27 |
4,55 |
9,1 |
13,64 |
13,64 |
|
22,7 |
18,4 |
26,3 |
|
а |
|
|
10 |
20 |
40 |
80 |
2x60 |
2x60 |
' |
2x100 |
2x26,3 |
2x37,6 |
в / в |
и |
т |
о к |
0,532 |
0,782 |
1,04 |
1,667 |
1,136 |
1,085 |
|
1,47 |
1,66 |
1,93 |
|
|
|
|
432 |
294 |
221 |
138 |
202 |
212 |
|
156 |
241 |
207 |
|
— |
|
|
47 |
32 |
24 |
15 |
22 |
23 |
|
17 |
80 |
69 |
мм?- |
0,581 |
1,23 |
2,776 |
8,36 |
И |
11,9 |
|
15,1 |
8,3 |
12,8 |
|||
м |
м |
2 |
(6,65) |
(10,5) |
(4X7,12) |
(3X16,3) |
2(2X18,9) 2(2X12,9) |
2(2X22) |
2(15,1) |
2(18,9) |
|||
м |
м |
|
00,86 |
01,25 |
01,88 |
1,68X5,1 |
2,26x5,1 |
2,1X5,9 13,05X5,1 |
1,81X4,7 |
2,26X5,9 |
|||
м |
м |
|
|
1,56X4,4 |
1,18X5,9 |
1,56X4,7 j 2,44X6,9 |
3,28X5,9 |
2,44x5,5 |
3,28X6,9 |
3,05x5,1 |
3,28x5,9 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
Наименование
иобозначение
величин
Плотность |
о, |
тока |
6., |
Ток холостого |
|
хода |
/ 0 |
Потери в |
Р м] |
меди |
Я м, |
|
Р к |
Потери холостого |
|
хода |
Р 0 |
К. П. Д. |
7} |
р
Г 0
Размер |
о с в - |
о с в — |
ОСВ- |
ОСВ— |
ОСВ- |
ОСЗ- |
ОСЗ— |
ОСЗ— ОСЗ— |
|
ность |
— 0,25 /0,5 |
— 0,5/ 0,5 |
— 1 0,5 |
—2 0,5 |
- 3 /0,5 |
— 3 / 0,5 |
—5 , 0,5 |
- 7 , 0,5 |
— 10/0,5 |
а ,!мм- |
1,95 |
1,84 |
1,64 |
1,09 |
1,24 |
1,15 |
1,5 |
2,22 |
2,05 |
а'{мм1’ |
1,5 |
1,9 |
1,4 |
1,64 |
1,59 |
2,32 |
2,26 |
1,74 |
1,99 |
% |
17 |
16 |
12 |
12 |
10,4 |
' 11 |
8 |
9,2 |
8 |
вт |
7,5 |
9,9 |
17,7 |
14,2 |
28 |
25,5 |
47,5 |
136 |
148 |
вт |
4,26 |
8,0 |
11,0 |
29,8 |
53 |
74 |
99 |
72 |
113 |
вт |
11,8 |
17,9 |
28,7 |
44 |
81 |
99,6 |
146 |
208 |
261 |
вт |
7,2 |
11,5 |
18 |
33 |
41,6 |
38,6 |
54 |
77 |
99 |
% |
93,0 |
94,5 |
95,6 |
96,0 |
96,1 |
95,6 |
96,2 |
96,3 |
96,5 |
|
|||||||||
— |
1,64 |
1,56 |
1,6 |
1,33 |
1,95 |
2,57 |
2,71 |
2,71 |
2,65 |
Падение напря
жения |
A t / |
% |
4,7 |
3,58 |
2,87 |
2,45 |
2,7 |
3,3 |
2,93 |
2,98 |
2,61 |
|
Напряжение |
ко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
роткого замыка |
|
|
3,86 |
|
3,68 |
3,11 |
3,66 |
3,32 |
3,65 |
3,1 |
||
ния |
ек |
% |
4,76 |
3,21 |
||||||||
0,172 |
0,152 |
0,137 |
0,092 |
0,4 |
0,214 |
|||||||
Сопротив- |
Г1 |
ом |
5,8 |
1,92 |
0,855 |
|||||||
0,00375 |
|
|
0,02 |
|
||||||||
ления актив- |
/% |
ом |
0,0426 |
0,02 |
0,0069 |
0,00465 |
0,00515 |
0,00248 |
0,0207 |
|||
ные |
г к |
ом |
9.45 |
3,62 |
1,437 |
0,567 |
0,472 |
0,573 |
0,30 |
0,636 |
0,404 |
|
Индуктивное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
короткого |
х к |
ом |
1,74 |
1,48 |
0,73 |
0,73 |
0,223 |
0,22 |
0,146 |
0,474 |
0,208 |
|
замыкания |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Наименование |
|
Размер |
ОСВ— |
ОСВ— |
О С В - |
О С В - |
О С В - |
О С З - |
ОСЗ— |
О С З - |
О С З - |
||||
и .обозначение |
|||||||||||||||
|
ность |
—0,25/0,5 |
—0,5; 0,5 |
- 1 /0,5 |
—2/0,5 |
—3/0,5 |
—3/0,5 |
—5/0,5 |
—7/0,5 |
-10/0,5 |
|||||
|
величин |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
’ |
|
|
|
|
|
' |
|
|
||
Полное сопротивление |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ом |
9,65 |
3,9 |
1,62 |
0,93 |
0,523 |
0,615 |
0,337 |
0,795 |
0,472 |
|||||
короткого замыкания |
|
||||||||||||||
|
|
|
ZK |
|
|
0,86 |
1,45 |
_1Д5 |
2,75 |
1,32 |
1,3 |
1,44 |
2,1 |
1,36 |
|
Э.д.с рассеяния |
e s |
|
% |
||||||||||||
Индукция в стержне-бс |
|
пгл |
1,485 |
1,52 |
1,53 |
1,565 |
1,31 |
1,345 |
1,315 |
1,4 |
' 1,395 |
||||
Размеры сече- |
|
CLc |
|
мм |
36 |
52 |
58~ |
74 |
61 |
56 |
61 |
66 |
73 |
||
ния стержня |
|
bz |
|
мм |
56 |
56 |
66 |
81 |
71 |
72 |
92 |
90 |
95 |
||
Размеры |
|
h |
|
мм |
80 |
80 |
85__ |
85 |
185 |
170 |
185 |
195 |
270 |
||
окна |
|
|
b |
|
мм |
37. |
37 |
50 |
61 |
59 |
64 |
59 |
64 |
67 |
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
— |
2,17 |
2,17 |
1,7 |
1.4 |
3,14 |
2,66 |
3,14 |
3,04 |
4,0 |
|
Сечение стержня |
*SC |
|
см2 |
16,2 |
23,2 |
30,6 |
48 |
39 |
36,3 |
50,5 |
53,5 |
6?,3 |
|||
Изоляци |
Ah |
|
мм |
20 |
20 |
21 |
21 |
30 |
26 |
30 |
30 |
30 |
|||
онные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
проме |
Ab |
|
мм |
19 |
20 |
16 |
15 |
30 |
32 |
31 |
35 |
35 |
|||
жутки |
|
||||||||||||||
Линейная |
AS |
|
а!см |
160 |
210 |
310 |
380 |
175 |
195 |
225 |
260 |
220 |
|||
нагрузка |
|
кГ |
|
|
8,25 |
|
21,7 |
|
28,1 |
ЗГ,8 |
45,7 |
||||
Вес |
стали |
|
Gc |
|
3,53 |
5,4 |
14,6 |
19,1 |
|||||||
Вес |
меди |
|
o M |
кГ |
1,49 |
2,2 |
4,69 |
8,85 |
15 |
12,75 |
' 15,55 |
19,7 |
24,4 |
||
|
51,5 |
||||||||||||||
|
GC+ G M |
кГ |
4,02 |
7,6 |
12,94 |
23,45 |
36,7 |
31,85 |
43,65 |
70,1 |
|||||
|
а |
|
Gc |
|
— |
2,37 |
2,45 |
1,75 |
1,65 |
1,45 |
1,5 |
1,8 |
1,62 |
1,87 |
|
|
|
G m |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Полный вес тран- |
|
кГ |
12,9 |
18,1 |
25,3 |
40,6 |
73 |
58,7 |
72,0 |
90 |
118 |
||||
сформатора |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||