Расчет силового трансформатора. Ч.1. Учебно-методическое пособие для курсового проекта по дисциплине «Электрические машины»

Ширина приведенного канала рассеяния

Коэффициент Kр , учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля

Тогда Kр 1 0,07103 0,92897 .

Кд = 1, так как в обмотке нет разрыва. Подставив все значения в формулу uр, получим

uр 7,92 50 53,33 2,797 0,02709 0,92897 1 3,959 %. 10 6,1282

4.2.3 Напряжение короткого замыкания

4.2.4 Расчет ошибки

Ошибка по напряжению короткого замыкания кр должна быть в пределах ±5%.

21

4.3 Определение механических сил в обмотках 4.3.1 Установившийся ток короткого замыкания

4.3.2 Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания

0,628 370,99 942 2 2,797 0,92897 10 6 199287,48 Н. = 199,3 кН

4.3.4 Среднее сжимающее напряжение в проводе обмоток НН

22

4.3.5 Среднее растягивающее напряжение

то есть 12 10060 20 % от допустимого значения σрГОСТ = 60 МПа.

4.3.6 Температура обмоток через tк секунд после короткого замыкания

где tк – наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах трансформатора. tк = 4 с;

θн – начальная температура обмотки, θн = 90°С.

θкмеди θкмедиГОСТ 250°С.

23

5 Окончательный расчет магнитной системы. Определение параметров холостого хода

5.1 Определение размеров магнитной системы 5.1.1 Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной

системы, собираемой из пластин холоднокатанной стали марки 3404, толщиной 0,35мм.

Стержни магнитной системы прессуются обмоткой без бандажей. Ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по таблице 8.2 (с. 357) для стержня диаметром 0,16 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня – 6, в сечении ярма – 5. Коэффициент заполнения круга стержня Ккр = 0,913. Размеры пакетов (ширина пластин а, толщина пакетов b, мм) для магнитных систем без прессующей пластины с прессовкой стержня обмоткой без бандажей определяются по таблице 8.2.

При диаметре стержня 0,19 м и более соответствующие размеры берутся из таблицы 8.3 (с. 358-359).

Площади сечения стержня Пфс и ярма Пфя, а также объем угла Vy плоской шихтованной магнитной системы без прессующей пластины определяют по таблице 8.6 (с. 364), а при диаметре стержня 0,19 м и более – по таблице 8.7 (с. 365).

Для d = 0,16 м имеем:

Пфс = 183,5 см2 = 0,01835 м2; Пфя = 188,3 см2 = 0,01883 м2; Vy = 2470 см3 = 0,00247 м3.

5.1.2Активное сечение стержня

Пc Kз Пфc 0,97 0,01835 0,0177995 м2,

где Кз – отношение площади активного сечения стержня (чистой стали) к площади ступенчатой фигуры сечения стержня (выбрано в п.2.1.8).

24

5.1.3Активное сечение ярма

Пя Kз Пфя 0,97 0,01883 0,018265 м2

5.1 4 Объем стали угла магнитной системы

Vу.ст Kз Vy 0,97 0,00247 0,0023959 м3

5.1.5 Длина стержня

lс l l'0 l''0 ,

где l'0 и l"0 – расстояния от обмотки до верхнего и нижнего ярма, определенные по таблице 4.5 (с. 184). Обычно l'0 l''0 l02 Выбор производится для обмотки ВН. l'0 l''0 30 мм = 0,03 м.

Тогда lс 0,2835 0,03 0,03 0,3435 м. 5.1.6 Расстояние между осями стержней

C D''2 a22 ,

где a22 – канал между обмотками ВН двух соседних стержней. Согласно таблице 4.5, a22 = 10мм = 0,01м.

Тогда C 0,3166 0,01 0,3266 м. Значение C округляется до 0,005 м. Окончательно принимаем C = 0,325 м.

5.2 Масса ярм 5.2.1 Масса стали угла магнитной системы

M у Vу.ст γст 0,0023959 7650 18,329 кг,

25

где γст – удельная масса стали, γст = 7650 кг/м3. 5.2.2 Масса стали ярм

M я M 'я M ''я M у ,

где M'я – масса частей ярм, заключенных между осями крайних стержней

Тогда M я 181,65 36,658 18,329 236,64 кг. 5.3 Масса стержней

M с M 'с M ''с ,

где M'с – масса стали стержней в пределах окна магнитной системы

M 'с 3 lс Пс γст 3 0,3435 0,0177995 7650 140,32 кг;

M''с – масса стали стержней в местах стыка пакетов стержня и ярма

M 'с 3 (Пс a1я γст M у ) 3 (0,0177995 0,155 7650 18,329) 8,33 кг,

где а1я – ширина самого большого (по размерам) пакета ярма. Определяется из таблицы 8.2 или 8.3. Для принятого диаметра стержня а1я = 155 мм = 0,155 м.

Тогда Mс 140,32 8,33 148,65 кг.

26

5.4 Общая масса стали

M ст M я M с 236,64 148,65 385,29 кг

5.5 Расчет потерь холостого хода 5.5.1 Уточненная индукция в стержне

5.5.2 Уточненная индукция в ярме и косом стыке

Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны, соответственно, активным сечениям стержня и ярма.

Площадь сечения стержня на косом стыке Пкос определяется по формуле

Пкос Пc 2 0,0177995 2 0,02517 м2

5.5.3Удельные потери в стержнях, ярме и стыках для стали марки 3404 толщиной 0,35мм выбирают по таблице 8.10 (с. 376):

27

при Вкос = 1,096 Тл pзкос 345 515 345 (1,096 1) 426,6 Вт/м2. 1,2 1

5.5.4 Определение потерь холостого хода.

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних, стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом без отверстий для шпилек, с отжигом пластин и удалением заусенцев потери холостого хода определяются по формуле

где Kпр – коэффициент, учитывающий влияние продольной и поперечной резки ленты на пластины (с. 380). Для отожженной стали марки 3404 Kпр = 1,05; Кпз – коэффициент, учитывающий снятие заусениц (с. 380). Кпз = 1

(пластины стали отожжены, заусенцы сняты); Кпу – коэффициент увеличения потерь в углах. Определяется по таблице

8.13 (с. 382). Для выбранной марки стали и магнитной системы, состоящей из 4-х углов с косыми стыками и 2-х с прямыми Кпу = 10,18;

Кпя – коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма (с. 379). Кпя = 1;

Кпп – коэффициент, учитывающий способ прессовки стержня и ярма. Выбирается по таблице 8.12 (с. 380). При расклинивании с обмоткой и ярмовых балках без бандажей Кпп = 1,03;

Кпш – коэффициент увеличения потерь от перешихтовшки верхнего ярма при установке обмоток (с. 380). Кпш = 1,01;

pзnзПз 42 Пc pзс 2 Пя pзя Пc pзкос

42 0,0177995 920 2 0,018265 864 0,0177995 426,6 131,79 Вт

28

Подставляем числа в формулу расчета потерь

Pх (1,05 1 (1,188 148,65 1,117 181,65 4 1,117 18,329 1,188 1,117 10,18 18,329) 2

131,79) 1 1,03 1,01 697,08 Вт

5.6Расчет тока холостого хода

5.6.1 По таблице 8.17 (с. 390) находим удельные намагничивающие мощности для стали марки 3404 толщиной 0,35мм:

5.6.2 Намагничивающая мощность холостого хода.

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления намагничивающая мощность холостого хода рассчитывается по формуле

где Ктр – коэффициент, учитывающий влияние резки полосы рулона на пластины (с. 393). Для отожженной стали марки 3404 Ктр = 1,18;

Ктз – коэффициент, учитывающий срезание заусениц (с. 393). Ктз = 1 (пластины стали отожжены, заусенцы сняты);

Кту – коэффициент, учитывающий форму стыков. Для выбранной марки стали и магнитной системы, состоящей из 4-х углов с косыми стыками и 2-х с прямыми при индукции В = 1,55 Тл, согласно таблице 8.20 (с. 395)

29

Kту 41,7 42,45 42,075; 2

Ктпл – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы. Выбирается по таблице 8.21 (с. 396). Ширина 2-го пакета стали берется из таблицы 8.2. При индукции Вкос = 1,096 Тл и ширине 2-го пакета

стали a2я = 0,135 м Kтпл 1,25 1,2 1,27 1,21 1,232; 4

Ктя – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма. Для ярма многоступенчатого сечения Ктя = 1;

Ктп – коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы. Согласно таблице 8.12, при расклинивании с обмоткой и ярмовых балках без бандажей Ктп = 1,045;

Ктш – коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма (с. 394). Ктш = 1,01.

qзnзПз 42 Пc qзс 2 Пя qзя Пc qзкос

42 0,0177995 20010 2 0,018265 17280 0,0177995 2440 2689,46 ВАр

Подставляем числа в формулу расчета потерь

Qх (1,18 1 (1,53 148,65 1,369 181,65 4 1,369 18,329 1,53 1,369 42,075 1,232 18,329) 2

2689,46) 1 1,045 1,01 5023 ВАр

5.6.3Активная составляющая тока холостого хода

30