Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Трансформаторы и преобразователи частоты

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
26.72 Mб
Скачать

В технической задании на рвочет трансформатора обычно задают потери короткого 88мыкания Рк • В атом случае необходимая по­ верхность охлаждения обмоток

полЛ =

рк / а гм

 

 

(з-зг)

С учетом

(3.26)

запишем

 

 

 

Рк

 

 

 

 

 

~ 6 1 вр а

(U-nK ) кох

,

 

 

ГМ

 

 

 

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

А

= РК/ С б О гма(1+''К)1в*ох]

(5-33)

 

 

 

 

О

te иа

 

Подставив

в (3.33) эначение

(3.25), найдем важную фор­

мулу для определения относительной высоты обмотки на стержне транс­ форматора :

А = PJ \ ? №QTMa t H n K )kox

+ Op* )]

(5.34)

Подставив

в (3.31) значение fi

, из (3.34) получим

оконча­

тельную запись

формулы для определения в предварительном

расчете

средней допустимой плотнооти тока обмоток по данным, которые обыч­ но являются исходными при расчете трансформатора:

j

= PKUey /t e * S l (ai/r+e‘ 'i-ta„ + apK)']

(3.35)

 

При использовании для обмоток медного провода формулы

(3.27)-

(3.29), (3.31), (3.35)

перепишутся

соответственно:

 

 

 

 

Мм

 

 

(3.36)

 

е*,= 31е Пм И м =

 

 

 

 

Ue f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

- удельная

плотность

меди;

 

 

.2

.32

л j.

тt л

,| *2 ,л“«

(3.37)

3Qm fia (1+П*)кох ив

4 0 * }

(3.39)

S2

рК ив -ю 12

(3,40)

4 М М ( * / * + £ *+°рк+ г ао,)

Приведенные формулы являются ооновыыии расчетными.

 

 

 

 

3,2* Методика расчета трансформатора

 

 

 

 

Существующие методики раочета силовых трансформаторов базиру­

ются

на использовании ряда коэффициентов и эмпирических

аавиоимо-

отей,

полученных

в результате математической

обработки опытных

 

данных

при испытании многих образцов трансформаторов [31,

45’].

 

 

Предлагаемая ниже

методика раочета трехфаэных силовых

транс­

форматоров

в основном

исключает использование экспериментальных

зависимостей

и

коэффициентов* Она ориентирована иа проектирова­

ние

силовых

трехфавных на простренотвенных магнитопроводах

на

С-обраэных стержней мощностью 16... 160 кВ*А

клаооа напряжения

до

1000 В

о естественным

воадуишым охлаждением*

 

 

 

 

 

 

При предварительном расчете определяются маооогабаритцые,внер~

гетичеоние

и

технико-экономические показатели

трансформатора. Оп­

тимальный

или близкий к нему приемлемый вариант

рекомендуется вы­

бирать

о помощью ЭВМ,

В качаотва критерия оптимивации в данной ме­

тодике

принят минимум

эатрат [31].

 

 

 

 

 

 

Уточненный расчет

трансформатора о выбором

проводов

и

расклад­

ной обмоток проводится только для варианта, наиболее блиаксго к оп­ тимальному. Предварительный и уточненный раочеты бавируютоя на

основных положениях теории и проектировании тракоформаторов [41, 43, 45] и основных расчетных соотношениях, выведенных в § 3*1*

'Исходными данными для раочета являются:

-

номинальная мощность S2

, В*А;

-

частота тока питающей оети

/ , Гц;

Потери энергии в обмотках (3.28)

Месса активных материалов трансформаторов

Ga M ~

Gnp * Gs

 

(3.53)

Суниариые

потери

в транофориатор»

 

Ром =

%

1Р3

 

О М )

Намагничивающая мощность для ааворов стыковых узлов (3.13)

аг =

 

 

в ‘ # еа г ,

 

где $=(2-5) •До"4

м

- средняя длина вовдуиного зазора,

которая

в основном

зависит

от

технологических факторов, например,

от полу­

ченных в результате навивки стальной ленты шероховатостей отмновых поверхностей.

Ток холостого хода С45'3 :

 

;

 

$уд Gs + ^2

'W O

 

 

(5*55)

 

/ =: — £--------

 

 

 

Коэффициент

полезного действия

 

 

 

ч -

и

-

ом

W O

 

 

(3.56)

 

 

 

 

 

 

 

S2 + ра М

 

 

 

 

 

Стоимость активных материалов, руб.:

 

 

% м

 

~пр ''п р

 

 

 

(3.57)

 

 

 

 

 

 

где

спр

и

С §

- цена

соответственно обмоточного

провода и элек­

тротехнической стали.

 

 

 

 

 

Приведенные

затраты, руб.

Цзх3

:

 

 

г ш * * с« * *

 

rp$ " V

W

) ч 0 ' 3

(3'58)

где

кЭ(р

- коэффициент

экономической

эффективности;

кр - коэффи­

циент, учитывающий затраты на компенсацию реактивной мощности;

lux - удельная отоимооть I кВт-ч

похерь

холостого

хода,

руб.;

г - время работы трансформатора

в роду,

ч; Ь

- время

использова­

ния максимума нагрузки в году, ч

; 2у* -

удельная

схоимосхь

I нВт*ч похерь норохного замыкания, руб.;

сри

- коэффициент,учи­

тывающий рост нагрувки по годам. На ехом предварительный

расчет

трансформатора заканчивается.

 

 

 

 

 

Уточненный раочет трансформатора оводится и

выбору

проводов

и раскладке обмотон, определению

действительных размеров

активных

элементов, значений похерь и КПД, а тан*е проверке допустимой плот­

ности теплового похона

обмотон.

 

Последовательность

раочета соответствует рекомендациям

Г-45Ц.

Число витков первичной н вторичной обмотон

 

= % / ut 1

“5 =

(3‘59)

Фазные тони первичной и вторичной обмотон (3.17), (3.18)

', = У Л %

Сечение проводе .первичной и вторичной обмоток

sr T,/j '

st = V /

(3.60)

К полученным величинам «s, и s& по сортаменту обмохочнохч) провода подбираются подходящие провода круглого или прямоугольного сечения. Подобранные размеры провода (в мм) записываются тан}

 

 

 

 

 

а

, где

п9Л

- число

параллель­

- для круглого провода пэп -jp

ных элементарных проводов, я" и

d

- диаметр

соответственно изо­

лированного и неизолированного

проводов;

 

 

л .

 

- для

прямоугольного провода

пэл

а х

Ь

 

рааме-

--- - , где

а х о -

.

без иволяции, а'х Ь' ~ то ко

а'х о‘

 

 

 

 

ры провода

в

изоляции,

при

этом

обыч­

но о <Ь .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По выбранным размерам эффективных проводников

обмоток

опреде­

ляются их реальные сечения

S,

и

sg (в мм2 ).

 

 

 

 

Чиоло

витков

обмотки

И8 круглого

провода

в одном

слое

 

игп

М О

3

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ол

d '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

То же

у прямоугольного

провода

при намотке на

ребро

 

о/у -

М О 3

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---- - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"эпа

58

 

То же при намотке плашмя:

М О 3

- 1

»э.Ь'

При других вариантах компановки аффективного проводника на элемен­ тарных следует определить его высоту Ьь и ширину Тогда число витков обмотки в одном слое

w

=

iii2 i

- /

 

 

(3.6D

Сл

 

, I

 

 

 

 

 

Число

 

слоев

обмотки

 

 

 

"ел =

“ г/

w ca

 

 

(3.62)

 

 

 

Радиальный размер первичной и

вторичной

обмоток о учетом каналов

и суммарной толщины

междуслойной

изоляции

Оц^

и Я uj.2

а’ =

аЬ,пс л ^ пК1аи + % . f i

 

(3.63)

 

 

 

 

 

 

 

а2 = Х " с л г + " к г а п + ° « 1 г

Средняя длина витка первичной обмотки при условии, что она рас­ полагается ближе к стержню, чем вторичная,

I - & ( а v'/i-e2 +2aQt + af )

 

 

(3.6<0

 

 

 

 

 

Средняя длина витка вторичной обмотки

 

/ = %(cn/i+e. 2 + 2ал. + а

/

+ 2а„ + а

2

) .

(3.65)

ot

и

 

Масса первичной и вторичной обмоток на трех стержнях

V V ' t f V 10'* •* v * 4 v * v 10'6-

<»•«>

Общая масса проводов обмоток

(3.6?)

%

Gnp1 * Gnpz

Действительная плотность тока в обмотках

j ,

- иг*

V s, '

A= M"6

JA

 

 

 

(3.68)

 

 

 

 

 

Потери енергии в обмотках (3*28)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

/

 

.гл

 

р

 

«

-J-

iz G

 

 

 

 

" Л '

/лр у

Л

V /

*

%

 

г

,

 

h "Г*

 

 

р

=

я

 

у- Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

Гпр,

гпрг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

полееного действия трансформатора

 

 

 

 

/

 

з ♦ ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7=[ I

------------ )ч о о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

W

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поверхность охлаждения обмоток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

* L •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/7

=

5

— г—

-

1 ( 1 т к)к

ох

 

 

 

 

 

 

 

 

охл

 

 

 

 

 

 

к*

 

 

 

 

 

 

(3.69)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пдотнооть теплового потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^гм ~

Рп р! Похл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.70)

 

Полученный в (3.70) результат должен быть на больше допустимо­

го [45]

. В

противном олучае веоь расчет

следует

повторить!

уве­

личив оирину каналов в обмотках либо их число.

 

 

 

 

 

Данную методику можно применять

 

для

раочетов масляных

транс­

форматоров, имеющих базовую конструкцию магнитопровода. В

таком

олучае оледует еадатьоя другим,

рекомендованным в [45] ,

уровнем

плотности теплового потопа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При необходимости по данной методике можно провеоти раочет оу-

хих

и маоляных траноформаторов,

 

имеющих иные иавеотные нонатрун­

и т

пространственных магнитопроводов

(ом. рио.

2 .7,а, 2.10,

а,

^2,12,

2.13,2.15).

В атом олучае, как

наложено

в

данной

главе,

оледует в той же последовательности перед предварительным расчетом определить основные соотношения между геометричеокими размерами и объемами отдельных чаотей того или иного магнитопровода,межбоевое работояние в овяеи о длиной гориеонтального учаотка стержня, а также, исходя ив опоооба стыка, намагничивающую мощнооть для аааоров стыковых узлов. Предварительный и уточненный расчеты для лю­