книги / Трансформаторы и преобразователи частоты
..pdfВ 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 = |
% |
1• Р3 |
|
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