ІПЕМтаТ_Коцур / ipem_t zaoct_ЕМ_09
.pdf
Таблиця А.2 - Розміри і перерізи проводу марок ПБ і АПБ (а і b - у мм, перетини - у мм2) Мідний провід марки ПБ - усі розміри таблиці, за винятком проводів із розміром b 17 і 18 мм Алюмінієвий провід марки АПБ - усі розміри таблиці вправо і вгору від жирної риси
32
32
Таблиця А.3 – Орієнтовні радіальні розміри проводу а, мм
Число |
Cu: Додаткові втрати до |
Al: Додаткові втрати до |
||||||
прошарків |
5% |
10% |
15% |
20% |
5 % |
10% |
15% |
20% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
9.0 |
10.6 |
11.8 |
13.2 |
11.8 |
13.2 |
15.0 |
16.0 |
2 |
6.3 |
7.5 |
8.5 |
9.0 |
8.0 |
10.0 |
10.6 |
11.8 |
3 |
5.3 |
6.3 |
6.7 |
7.5 |
6.7 |
8.0 |
8.5 |
9.5 |
4 |
4.5 |
5.3 |
6.0 |
6.3 |
5.6 |
6.7 |
7.5 |
8.0 |
5 |
4.0 |
4.75 |
5.3 |
5.6 |
5.0 |
6.0 |
6.7 |
7.5 |
6 |
3.75 |
4.5 |
4.75 |
5.3 |
4.75 |
5.6 |
6.0 |
6.7 |
7 |
3.35 |
4.0 |
4.5 |
4.75 |
4.5 |
5.0 |
5.6 |
6.0 |
8 |
3.35 |
3.75 |
4.25 |
4.5 |
4.0 |
4.75 |
5.6 |
5.6 |
9 |
3.15 |
3.55 |
4.0 |
4.25 |
3.75 |
4.5 |
5.0 |
5.6 |
10 |
3.0 |
3.55 |
4.0 |
4.25 |
3.75 |
4.5 |
5.0 |
5.6 |
Таблиця А.4 – Міжшарова ізоляція багатошарових обмоток
Робоча напруга 2-х |
Число шарів кабельного паперу на товщину листів, мм |
|||
шарів обмотки, В |
Потужність ≤ 630 кВА |
Потужність 1000 кВА |
||
≤ 1000 |
2 |
0.12 |
4 |
0.12 |
1001 – 2000 |
3 |
0.12 |
4 |
0.12 |
2001 – 3000 |
4 |
0.12 |
4 |
0.12 |
3001 – 3500 |
5 |
0.12 |
5 |
0.12 |
3501 – 4000 |
6 |
0.12 |
6 |
0.12 |
4001 – 4500 |
7 |
0.12 |
7 |
0.12 |
4501 – 5000 |
8 |
0.12 |
8 |
0.12 |
5001 – 5500 |
9 |
0.12 |
9 |
0.12 |
Таблиця А.5 – Число рейок в обмотках трансформаторів
Потужність, кВА |
до 100 |
100 - 630 |
1000 - 1600 |
2500 - 10000 |
16000 - 63000 |
Число рейок |
6 |
8 |
8 - 12 |
12 - 16 |
16 - 24 |
33
Додаток Б Приклади розрахунку обмоток трансформатора
Б.1 Приклад розрахунку гвинтової обмотки
Початкові дані контрольної роботи (Дод. А, табл. А.1)
Номінальна потужність |
S = 1600 кВА |
Напруга обмотки |
UЛ = 690 В |
Схема з’єднання обмотки |
„зірка” |
Втрати короткого замикання |
PКЗ = 18 кВт |
Частота мережі |
f = 50 Гц |
Кількість фаз |
m= 3 |
Б.1.1 Розрахунок основних електричних величин
Номінальний лінійний струм обмотки по (3.1)
IS 103
Л
3 U Л ,
|
IЛ |
1600 103 |
1338.783 А. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 690 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
Номінальні фазні |
струм та |
|
напруга обмотки по |
(3.2) при схемі |
|||||||
з’єднання обмотки «зірка» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iф IЛ , |
|
|
Iф |
1338.783 |
A, |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Uф |
UЛ / |
3, Uф |
398.372 |
B. |
|
||||||
Випробувальна напруга обмотки (табл. 3.1) UВИПР |
5 кВ. |
||||||||||
Б.1.2 Визначення основних розмірів
Обираємо рекомендоване значення діаметру стрижня d = 0.28 (табл. 3.2). Приймаємо нормалізоване значення діаметру стрижня d = 0.28 (табл.
3.3).
Рекомендоване значення відношення середньої довжини окружності каналу між обмотками до висоти обмотки знаходиться в межах 2.0 – 2.6 (табл. 3.4), приймаємо = 2.
Постійна а=1.4 для мідних обмоток (табл. 3.4). Середній діаметр каналу між обмотками по (3.3)
d12 a d ,
d12 1.4 0.28 0.392 м.
|
|
34 |
|
|
|
Орієнтовна висота обмотки по (3.4) |
|
||||
|
l |
|
d12 |
, |
|
|
|
|
|
||
l |
0.392 |
0.616 м. |
|
||
|
|
|
|||
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Коефіцієнт заповнення сталлю приймемо |
kз 0.97 . |
||||
Фактична площа перерізу стрижня ПФС |
0.05562 м2 (табл. 3.5). |
||||
Активна площа перерізу стрижня по (3.5) |
|
||||
|
Пc |
kз ПФС , |
|
||
П 0.97 0.05562 0.05395 м2. |
|||||
с |
|
|
|
|
|
Індукція в стрижні магнітної системи Вс |
1.6 Тл (табл. 3.6). |
||||
Б.1.3 Розрахунок обмотки
Попереднє значення напруги витка по (3.6)
uв 4.44 f Bс Пс ,
uв 4.44 50 1.6 0.05395 19.164 В.
Число витків обмотки НН по (3.7)
w Uф /uв , .
w 398.372/19.164 20.788
Приймемо w 21 виток.
Перерахуємо уточнену напругу витка по (3.8) uв Uф / w,
uв 398.372/21 18.97 В.
Коефіцієнт додаткових втрат kД = 0.91 (табл. 3.7). Середня густина струму по (3.9)
J 0.746 kд PКЗ uв 104 ,
S d12
J 0.746 0.91 18000 18.97 104 3.696 106 А/м2. 1600 0.392
Орієнтовний переріз витка обмотки по (3.10)
П 'в Iф / J ,
П'в 1338.783/ 3.696 106 =362.24 10 6 м2.
Увідповідності із табл. 3.8 обираємо тип обмотки – обмотка гвинтова
з прямокутного проводу. Приймаємо висоту радіального каналу hк 0.004 м.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Осьовий розмір витка одноходової обмотки по (3.22) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
hв |
|
|
|
l |
|
|
|
hк , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
w 4 |
|
|
м. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
hв |
0.616 |
|
0.004 |
0.021 м. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
21 |
4 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
При hв |
0.0155 м (див. табл. 3.11) доцільно використовувати двоходо- |
||||||||||||||||||||
ву гвинтову обмотку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Осьовий розмір витка двоходової обмотки по (3.23) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
hв |
|
l |
|
|
|
hк , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
w |
1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
hв |
|
|
0.616 |
0.004 |
0.024 м. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
21 1 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Орієнтовне значення розміру проводу |
b' |
|
с ізоляцією (рис. Б.1) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bо' |
|
hв |
hк |
/2, |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
bо' |
|
|
0.024 |
0.004 /2 |
0.01 м. |
||||||||||||||
Перевіримо отриманий осьовий розмір проводу b по припустимій гус- |
|||||||||||||||||||||
тині теплового потоку q=1400 Вт/м2 при kз |
|
1 по (3.24) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
bт |
|
|
kз |
q |
|
|
, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
1.07 |
|
J 2 |
10 |
8 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
bт |
|
|
|
|
11400 |
|
|
|
|
|
|
0.0096 м. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
2 |
|
8 |
|
|||||||||
|
|
1.07 |
3.696 10 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Враховуючи обмеження, двоходову гвинтову обмотку намотуємо 12 |
|||||||||||||||||||||
паралельними проводами ( n |
|
|
|
12 ) марки ПБ 12 |
3.55 9.5 |
(3.11) з перері- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
пар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
зом П |
33.2 |
10 6 м2 (дод. А, |
табл. А.2) |
та товщиною ізоляції на один бік |
|||||||||||||||||
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.25 10 |
3 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розміри голого проводу
а3.55 10 3 м,
b 9.5 10 3 м.
Розміри проводу в ізоляції по (3.11)
а |
а |
2 |
, |
b |
b |
2 |
, |
а |
3.55 |
10 |
3 |
2 0.25 10 3 0.004 м, b |
9.5 |
10 |
3 2 0.25 10 3 0.01 м. |
36
Рисунок Б.1 – Двоходова гвинтова обмотка з рівномірно розподіленою транспозицією з 12 паралельних провідників
Переріз витка обмотки по (3.12)
|
|
|
|
|
Пв |
ппар Ппр , |
|
|
||
|
|
П |
|
12 |
33.2 |
10 |
6 |
398.4 |
10 6 м2. |
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
Густина струму в обмотці по (3.13) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
J |
Iф / Пв , |
|
|
||
|
J |
1338.783 / 398.4 10 |
6 =3.36 106 А/м2. |
|||||||
Коефіцієнт усадки обмотки після сушіння та опресування k=0.95. |
||||||||||
Висота обмотки по (3.27) |
|
|
|
|
|
|||||
l 2b ' |
w 1 |
k hк |
2w 1 , |
|
||||||
l |
2 |
10 |
10 |
3 |
21 1 |
0.95 |
0.004 2 21 1 |
0.603 м. |
||
Так як попередньо розраховано висоту обмотки в розмірі 0.616 м, то |
||||||||||
збільшимо розмір охолоджуючих каналів до |
hк |
0.0043 м та перерахуємо |
||||||||
висоту обмотки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
2 10 |
10 |
3 |
21 1 |
0.95 |
0.0043 2 21 1 |
0.616 м. |
|||
Радіальний розмір обмотки (див рис. Б.1) |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
aрад |
a ' |
nпар / 2, |
|
||
|
|
a рад |
3.55 |
10 |
3 12 / 2 |
0.024 м. |
||||
Радіальна ізоляційна відстань від стрижня до обмотки (табл. 3.9, див. |
||||||||||
примітку) а01 0.015 м . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Внутрішній діаметр обмотки по (3.14) |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
D |
|
d |
2a01, |
|
|
|
|
|
D |
0.28 |
2 |
0.015 0.31 м. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зовнішній діаметр обмотки по (3.15) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
D |
|
|
D |
2aрад , |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
D |
0.31 |
2 |
0.024 |
|
0.359 м. |
|
|||||||||
Для визначення густини теплового потоку на поверхні обмотки необ- |
|||||||||||||||||||
хідно розрахувати коефіцієнт |
по (3.17) при кількості провідників, парале- |
||||||||||||||||||
льних лініям магнітної індукції m |
2w |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b m |
, |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
= |
0.0095 42 |
|
=0.648 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0.616 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
та коефіцієнт додаткових втрат kД по (3.16) при кількості провідників, |
|||||||||||||||||||
перпендикулярних лініям магнітної індукції n |
|
nпар / 2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
kд |
1 0.095 |
108 |
|
|
2 а4 |
n2 , |
|
||||||||
|
k |
д |
1 |
0.095 |
108 |
0.6482 |
3.5510 |
3 |
4 |
62 |
1.023. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Густина теплового потоку на поверхні обмотки по (3.19) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
q |
107 |
J |
Iф |
wк |
kд |
10 |
10 , |
|
|||||||
|
|
|
|
kз |
|
b ' |
aрад |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
q |
107 |
|
3.36 |
106 1338.783 |
0.5 |
1.023 |
10 |
10 |
956.966 Вт/м2 . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0.750.01 0.024
Маса метала обмотки по (3.20) |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
G |
28 103 |
m |
D |
D |
w П |
|
, |
||||
|
|
|
в |
|||||||||
|
Cu |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
G |
28 103 3 |
0.31 0.359 |
|
|
21 |
398.4 |
10 6 234.939 кг. |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
Cu |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Коефіцієнт збільшення маси прямокутного мідного проводу ма- |
||||||||||||
рки ПБ за рахунок ізоляції із табл. 3.10 - kіз |
2 % = 0.02 в.о. від маси ме- |
|||||||||||
тала обмотки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Маса проводу з урахуванням ізоляції по (3.21) |
|
|
||||||||||
|
|
|
Gпр |
GCu |
1 |
kіз |
, |
|
|
|||
|
Gпр |
234.939 |
1 0.02 |
239.637 кг. |
||||||||
38
Б.2 Приклад розрахунку котушкової обмотки Початкові дані контрольної роботи (Дод. А, табл. А.1)
Номінальна потужність |
S = 1600 кВА |
Лінійна напруга обмотки |
UЛ = 6300 В |
Схема з’єднання обмотки |
„зірка” |
Втрати КЗ |
PКЗ = 14.5 кВт |
Частота мережі |
f = 50 Гц |
Кількість фаз |
m= 3 |
Б.2.1 Розрахунок основних електричних величин
Номінальний лінійний струм обмотки по (3.1)
IS 103
Л
3 U Л ,
|
IЛ |
1600 103 |
146.629 А. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
3 6300 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Номінальні фазні струм |
та напруга |
обмотки по |
(3.2) при схемі |
||||||||
з’єднання обмотки «зірка» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Iф |
IЛ , |
|
|
|
|
|
Iф |
146.629 A, |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Uф |
UЛ / 3, |
|
Uф 6300 / |
3 3637.307 B. |
|
||||||
Випробувальна напруга обмотки (табл. 3.1) UВИПР |
25 кВ. |
||||||||||
Б.2.2 Визначення основних розмірів
Обираємо рекомендоване значення діаметру стрижня d = 0.29 (табл. 3.2). Приймаємо нормалізоване значення діаметру стрижня d = 0.29 (табл.
3.3).
Рекомендоване значення відношення середньої довжини окружності каналу між обмотками до висоти обмотки знаходиться в межах 2.0 – 2.6 (табл. 3.4), приймаємо = 2.
Постійна а=1.4 для мідних обмоток (табл. 3.4). Середній діаметр каналу між обмотками по (3.3)
d12 a d ,
d12 1.4 0.29 0.406 м.
Орієнтовна висота обмотки по (3.4)
l d12 ,
39
l |
0.406 |
|
0.638 м. |
|||
|
|
|
||||
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
Коефіцієнт заповнення сталлю приймемо |
kз 0.97 . |
|||||
Фактична площа перерізу стрижня ПФС |
0.0594 м2 (табл. 3.5). |
|||||
Активна площа перерізу стрижня по (3.5) |
|
|||||
|
|
Пc kз ПФС , |
|
|||
П |
0.97 0.0594 0.05762 м2. |
|||||
с |
|
|
|
|
|
|
Індукція в стрижні магнітної системи Вс |
1.62 Тл (табл. 3.6). |
|||||
Б.2.3 Розрахунок обмотки |
|
|
|
|||
Попереднє значення напруги витка по (3.6) |
||||||
|
uв 4.44 f Bс Пс , |
|
||||
uв 4.44 50 1.62 0.05762 |
20.722 В. |
|||||
Число витків обмотки НН по (3.7) |
|
|
|
|||
|
|
w Uф /uв , |
|
|
||
w 3637.307/20.722 |
175.531. |
|||||
Приймемо w 176 виток.
Перерахуємо уточнену напругу витка по (3.8) uв Uф /w,
uв 3637.307/176 20.667 В.
Коефіцієнт додаткових втрат kД = 0.91 (табл. 3.7). Середня густина струму по (3.9)
J 0.746 kд PКЗ uв 104 ,
S d12
J 0.746 0.91 145001600 0.40620.667 104 3.132 106 А/м2.
Орієнтовний переріз витка обмотки по (3.10)
П 'в |
Iф / J , |
|
|
||
П ' 146.629/ 3.132 106 |
=46.822 10 6 м2. |
||||
в |
|
|
|
|
|
Розрахуємо максимальний осьовий розмір проводу b по припустимій |
|||||
густині теплового потоку q=1200 Вт/м2 при kз |
|
1 по (3.24) |
|||
bт |
|
kз |
q |
|
, |
|
J 2 |
|
8 |
||
1.07 |
10 |
|
|||
40
bт |
|
11200 |
|
|
|
0.0114 м. |
|
|
|
|
|
||
|
3.132 106 |
2 |
|
8 |
||
1.07 |
10 |
|
||||
У відповідності із табл. 3.8 обираємо тип обмотки – обмотка безперервна котушкова з прямокутного проводу. Приймаємо висоту радіального ка-
налу hк |
0.005 м. |
|
|
|||
|
Котушкову обмотку намотуємо прямокутним проводом ( nпар 1 ) ма- |
|||||
рки |
ПБ |
1 |
4.25 11.2 |
з перерізом |
П |
46.7 10 6 м2 (дод. А, табл. А.2) та |
|
||||||
|
|
0.5 |
|
пр |
|
|
|
|
|
|
|
||
товщиною ізоляції на один бік |
0.25 |
10 3 м. Число рейок по колу обмотки |
||||
– nр |
12 ( дод. А, табл. А.5). |
|
|
|||
|
Розміри голого проводу |
|
|
|||
а4.25 10 3 м,
|
|
|
|
|
b |
11.2 |
10 |
3 м. |
|
|
|||||
|
Розміри проводу в ізоляції по (3.11) |
|
|
|
|
|
|||||||||
а |
а 2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
b |
2 |
, |
а |
4.25 |
2 0.25 10 |
3 |
|
4.75 10 |
3 м, |
b |
|
|
11.2 |
2 0.25 10 3 11.7 10 3 м. |
||||
|
Переріз витка обмотки по (3.12) |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Пв |
ппар |
Ппр , |
|
|
||||||
|
|
П |
|
1 46.7 |
10 |
6 |
46.7 |
10 |
6 м2. |
||||||
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Густина струму в обмотці по (3.13) |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
J |
Iф / Пв , |
|
|
||||||
|
|
J |
146.629 / |
46.7 10 6 |
=3.14 106 А/м2. |
||||||||||
|
Кількість котушок на одному стрижні по (3.29) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
nкот |
|
|
l |
|
|
, |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
b ' |
|
hк |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
nкот |
|
0.638 |
|
|
|
38.188. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
11.7 |
5 10 |
3 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Приймаємо nкот 38.
Число витків в котушці орієнтовно по (3.31)
w |
w |
, |
|
||
кот |
nкот |
|
|
||