CKEM Kurs 2012

11

a a1 a2 a3 .

Положення перемикача в обмотці ВН визначається сумарним числом ввімкнених регулювальних витків (WPв )

Математичну модель перехідного процесу скласти для режиму, коли напругу подано на обмотку НН, обмотка СН – короткозамкнена, а обмотка ВН працює на номінальне активно-індуктивне навантаження.

Активний опір навантаження визначити за формулою

де r1,..., r6 – складові активного опору навантаження, у відносних одиницях, вибрати за варіантом із табл. 1.5.

Таблиця 1.5 – Складові активного опору навантаження, у в.о.

12

2 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН Й РОЗКЛАДКА ОБМОТОК

В другому розділі курсової роботи для кожної з обмоток НН, СН та ВН необхідно провести розрахунки за планом:

-розрахунок фазного струму обмотки, за (2.1) – (2.3);

-визначити число витків та котушок зон обмотки;

-провести розбивку обмотки на зони;

-визначити геометричні розміри каналів, зон обмотки та обмотки в цілому.

Розрахунки виконати згідно [1]. Тихомиров

Фазний струм обмотки

Для розрахунку фазного струму в обмотці необхідно спочатку визначити електрорушійну силу (ЕРС) витка

Для обмотки ВН число витків у (2.2) представляє суму основних та ввімкнених регулювальних витків, число яких визначено за (1.3);

Фазний струм обмотки

де W – число витків відповідної обмотки (НН, СН або ВН); n – число котушок відповідної обмотки (НН, СН або ВН). Прийняти ціле число витків wк в котушках.

Підібрані із табл. 1.2 за варіантом типи проводів записати так:

де nn – число паралельних провідників відповідної обмотки (НН, СН або ВН);

аb – радіальний та осьовий розміри проводу без ізоляції, мм;

– товщина ізоляції на один бік, мм.

Розміри проводу із ізоляцією, мм a ' a 2 ,

b ' b 2 .

Розрахувати радіальний розмір обмотки для основних витків, м

Розбивка обмотки на зони

При розбивці обмоток на зони бажано виконання умови – рівномірне розподілення магніторушійної сили (МРС) по висоті зони. Для покращення розподілу МРС вздовж обмоток, зони обмоток розташувати симетрично відносно середини кожної з обмоток. Для курсової роботи рекомендується прийняти наступну кількість зон:

- обмотку НН розбити на 7 зон: чотири окремі зони – частини обмотки; три зони між ними – місця розташування транспозиції;

14

-обмотку СН розбити на п’ять зон: дві вхідні зони на торцях обмотки й три основні зони;

-в обмотці ВН, крім вхідних зон, виділити зони з регулювальними витками. При цьому, в залежності від положення перемикача, регулювальних зон може бути дві – всі 120 регулювальних витків вимкнено або ввімкнено, або чотири – 30, 60 або 90 витків ввімкнено. Поєднувати в одну зону котушки зі струмом та без нього не можна. Якщо регулювальні витки обмотки розміщені

на торцях обмотки, тобто x 0 (1.2), вхідної зони в обмотці не буде. Число зон в обмотці ВН може бути 5 – 11.

Визначення геометричних розмірів каналів, зон обмотки та обмотки в цілому

Обмотка НН. Висоту каналів між котушками чотирьох зон 1, 3, 5 та 7 (за табл. 2.1) обмотки НН прийняти рівною hк 0.002 м.

Для трьох зон 2, 4 та 6, де виконується транспозиція, прийняти три збільшених канали розміром

hкт 3b ,

де b – осьовий розмір проводу з ізоляцією.

Висоту зон 1, 3, 5 та 7 обмотки НН розрахувати за формулою

15

Висота обмотки дорівнює сумі висот всіх її зон. Радіальні розміри зон обмотки НН рівні між собою

зони, м;

wкi – число витків однієї котушки зони і (для НН wкi 1).

За радіальний розмір обмотки арH прийняти радіальний розмір найбільшої зони арі .

Внутрішній, середній та зовнішній діаметри обмотки НН

Обмотки СН та ВН

Висоту каналів між котушками однієї зони обмоток СН і ВН визначити за формулою

де wi – число витків в котушках однієї зони (одного типу А).

Висоту каналів між котушками різних зон обмоток СН і ВН визначити за формулою

де wi , wi 1 – число витків в котушках різних зон (типів А та Б).

Висоту збільшених каналів вхідних зон обмоток СН і ВН розрахувати за формулою

де ni – номер каналу вхідної зони (1, 2, ... , nв ) починаючи з

торця обмотки.

Розрахунок виконувати до моменту, коли ni nв .

16

Якщо при розрахунку за формулами (2.16) – (2.17) отримано висоту каналу менше ніж 2 мм прийняти hк м.

В обмотці ВН висоту каналів між регулювальними котушками для виконання відводів прийняти рівною

Висоту вхідних зон обмоток СН і ВН розрахувати за формулою

hкв – сума висот збільшених каналів вхідної зони.

Висоту середньої зони обмоток СН і ВН (при непарному числі зон в обмотці) розрахувати за формулою

де nоА – число основних котушок зони типу А.

Висоти інших основних зон обмоток СН і ВН розрахувати за формулою

де nоБ – число основних котушок зони типу Б.

Висоти регулювальних зон обмотки ВН розрахувати за

де nр – число котушок регулювальної зони.

Висота обмотки дорівнює сумі висот всіх її зон.

Радіальні розміри зон обмоток СН і ВН розрахувати за (2.11), враховуючи число паралельних проводів та різну кількість витків в котушках різних типів.

За радіальні розміри обмоток СН і ВН прийняти радіальні розміри найбільших зон обмоток відповідно.

Внутрішній, середній та зовнішній діаметри обмоток СН і ВН відповідно розрахувати за формулами (2.12) – (2.14) за рис. 1.1.

Результати розрахунків для кожної обмотки звести в окрему таблицю (за прикладом табл. 2.1).

17

3 ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК АКТИВНОЇ СКЛАДОВОЇ

НАПРУГИ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

Для електродинамічних розрахунків обмоток необхідно знати активну складову напруги короткого замикання (КЗ).

Активна складова напруги короткого замикання двообмоткового трансформатора дорівнює

де PK – втрати короткого замикання, Вт

S – потужність трансформатора, кВА.

Активну складову напруги КЗ можна визначити за основними втратами короткого замикання, які в триобмотковому трансформаторі розраховують для кожної пари обмоток: НН-ВН, НН-СН та СН-ВН.

Тому у (3.1) підставляють сумарні втрати пари обмоток. Активні втрати для кожної з обмоток визначають за формулою

S – переріз витка, м2;

nз – число зон обмотки;

dсі – середній діаметр відповідної зони обмотки, м; wi – число витків відповідної зони обмотки.

18

4 РОЗРАХУНОК РЕАКТИВНОЇ СКЛАДОВОЇ НАПРУГИ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

Індуктивний опір визначається магнітним полем розсіювання. Магнітне поле, яке утворюється при нерівномірному розподілі магніторушійних сил (МРС) по висоті обмотки, для спрощення розрахунків можна представити сумою повздовжнього та поперечного полів розсіювання.

Для відокремлення цих полів одне від одного кожну з обмоток необхідно умовно розбити на дві часті:

-перша – з рівномірним розподілом МРС по висоті;

-друга – складається з котушок, що чергуються та утворюють поперечне поле розсіювання з протилежно направленими МРС, сума яких дорівнює нулю.

4.1 Методика розрахунку індуктивних опорів частин обмоток, які утворюються під впливом поперечного поля розсіювання

Для розрахунку реактивної складової напруги короткого замикання спочатку необхідно побудувати епюру поперечного поля розсіювання. Проаналізувати форму епюри та для поліпшення її форми (зменшення максимальних амплітуд) можливо переробити розкладку обмоток.

В курсовій роботі передбачено, що обмотки мають різну висоту. За базисну необхідно прийняти саму високу обмотку.

Числовий розрахунок епюри поперечного поля представити у вигляді таблиці 4.1.

У графу 1 таблиці вписати номера зон. Для самої високої (базисної) обмотки нумерацію зон почати з «1», для інших – з «0». За нульову зону прийняти різницю висот між базисною обмоткою hб та

обмоткою, розрахунок даних якої проводиться.

Уграфи 2 й З вписати висоти та числа витків зон з табл. 2.1.

Уграфу 4 вписати МРС зон розраховані у в.о. за формулою

де wзі – число витків зони;

19

Wo – загальне число витків відповідної обмотки; У графу 5 вписати висоти зон у в.о.

i 0

За результатами розрахунку (табл. 4.1) побудувати епюри поперечного поля для кожної з обмоток (приклад див. рис. 4.1).

З епюри визначити кількість півхвиль ( z ). На рис. 4.1 – z 2 . Визначити кількість ділянок ( m ) з лінійним розподілом МРС в

межах Z-ої півхвилі поперечного поля. На рис. 4.1 в першій півхвилі ділянок з лінійним розподілом МРС m 4 , у другій – m 2 .

Розрахувати приведений канал розсіювання для кожної лінійної ділянки епюри поля за формулою при i 1...m

де i , hi – значення абсциси та відповідної висоти ділянки з

лінійним розподілом МРС в межах j-ої півхвилі поперечного поля

(рис. 4.1), в.о.

ар – радіальний розмір відповідної обмотки, м;

– відстань від внутрішньої поверхні (твірної) відповідної обмотки до осердя, м;

qj – висота j-ої півхвилі МРС поперечного поля, м.

0, 1, … , n – номер зони епюри МРС поперечного поля обмотки

Рисунок 4.1 – Епюра МРС поперечного поля розсіювання