- •Расчёт трансформаторов предисловие
- •Глава первая общие вопросы проектирования трансформаторов
- •1.1. Современные тенденции в производстве трансформаторов в ссср
- •1.2. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
- •1.3. Экономическая оценка рассчитанного трансформатора
- •2. Цены на сталь марок 3404, 3405 и 3406 составляют соответственно 833, 902 и 939 руб. За 1 т.
- •1.4. Стандартизация в трансформаторостроении
- •2. Знаком «**» отмечены параметры короткого замыкания для трансформаторов 25 – 250 кВа при схеме соединения у/zн - 11 и для трансформаторов 400 – 630 кВа при схеме д/ун –11.
- •3. Трансформаторы с рпн мощностью 400 и 630 кВа и напряжением нн 0,4 и 0,69 кВ изготовляются с потерями короткого замыкания на 10 % больщими, чем указано в таблице.
- •3. Значения потерь и напряжения короткого замыкания указаны на основном ответвлении.
- •1. Все понижающие трансформаторы с рпн.
- •Напряжения 110 кВ на специальном стенде
- •Однофазные: а — стержневой; б — броневой; в и г — бронестержневые с расщеплением мощности между стержнями; трехфазные; д — стержневой; е — бронестержневой; ж — броневой; з — навитой стержневой
- •С открытыми дверцами кожуха
- •2.2. Выбор марки стали и вида изоляции пластин
- •2. В скобках приведены справочные данные, ненормируемые гост 21427.1-83
- •Углу магнитной системы: а — прямой стык; 6 — косой стык
- •1. При прессовке стержней путем расклинивания с внут.Ренней обмоткой (до 630 кВ•а), а также в навитых элементах пространственных магнитных систем k3 , полученное из таблицы, уменьшить на 0,01.
- •2. По этой таблице можно определить также значения k3 для стали тех же толщин, выпускаемой иностранными фирмами.
- •3. При использовании листовой холоднокатаной стали толщиной 0,35 мм уменьшить k3, полученное из таблицы, на 0,01 дополнительно к прим. 1.
- •1. 1. В магнитных системах трансформаторов мощностью от 100 000 кВ-а и более допускается индукция до 1,7 Тл.
- •2. 1, При горячекатаной стали в магнитных системах масляных трансформато. Ров индукция до 1,4—1,45, сухих — до 1,2—1,3 Тл.
- •2.3. Конструкции магнитных систем силовых трансформаторов
- •1. В коэффициентеkкр учтено наличие охлаждающих каналов в сечении стержня.
- •2. При использовании таблицы для однофазного или трехобмоточного трансформатора его мощность умножить на 1,5.
- •3. Для пространственной магнитной системы по рис. 2.6, а значениеkкр полученное из таблицы, уменьшить на 0,02.
- •1. В коэффициенте kкручтено наличие охлаждающих каналов в сечении стержня.
- •3. При использовании таблицы для однофазного трансформатора его мощность умножить на 1,5.
- •Охлаждающих каналов. Трехфазные трансформаторы
- •1. В масляных трансформаторах ширина продольного камола 6, поперечного - 10 мм.
- •2. В сухих трансформаторах ширина продольного канала 20 мм.
- •Глава третья расчет основных размеров трансформатора
- •3.1. Задание на проект и схема расчета трансформатора
- •Глава третья расчет основных размеров трансформатора
- •3.1. Задание на проект и схема расчета трансформатора
- •3.2. Расчет основных электрических величин трансформаторов и автотрансформаторов
- •3.3. Основные размеры трансформатора
- •3.4. Методы расчета трансформаторов. Основы обобщенного метода
- •3.5. Проектирование отдельного трансформатора по обобщенному методу
- •2. Для однофазных трансформаторов определять kд по мощности 1,5 s.
- •3.7, Ориентировочные значения со, ссти kо,с в формулах (3.53) и (3.54)
- •3.6. Анализ изменения некоторых параметров трансформатора с изменением β (пример расчета)
- •3.7. Определение основных размеров трансформатора
- •Глава четвертая изоляция в трансформаторах
- •4.1. Классификация изоляции в трансформаторах
- •4.2. Общие требования. Предъявляемые к изоляции трансформатора
- •4.3. Электроизоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении
- •4.4. Основные типы изоляционных конструкции
- •4.5, Определение минимально допустимых изоляционных расстоянии для некоторых частных случаев (масляные трансформаторы)
- •4. Толщина угловой шайбы 0,5—1 мм.
- •4.6. Определение минимально допустимых изоляционных расстояний в сухих трансформаторах
- •Глава пятая выбор конструкции обмоток трансформаторов
- •5.1. Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформатора
- •5.2 Конструктивные детали обмоток и их изоляция
- •2. Без скобок указана номинальная толщина изоляции. Размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.
- •2. Для промежуточных значений диаметра провода и толщины изоляции можно пользоваться линейной интерполяцией.
- •5.3. Цилиндрические обмотки из прямоугольного провода
- •5.4. Многослойные цилиндрические обмотки из круглого провода
- •5.5. Винтовые обмотки
- •5.6. Катушечные обмотки
- •5.7. Выбор конструкции обмоток
- •3. Плотность тока в обмотках из транспонированного провода выбирается так же, как и для медного или алюминиевого провода.
- •2. Плотность тока в обмотках из алюминиевой ленты выбирается, как для алюминиевого провода.
- •Глава шестая расчет обмоток
- •6.1. Расчет обмоток нн
- •6.2. Регулирование напряжения обмоток вц
- •6.3. Расчет обмоток вн
- •Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода (рис. 6.10)
- •Расчет многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода
- •Расчет непрерывкой катушечной обмотки (рис. 6,12)
- •6.4. Примеры расчета. Расчет обмоток Трансформатор тм-1600/35. Вариант im— медные обмотки (продолжение примера расчета § 3.6.)
- •Трансформатор тм-1600/35. Вариант iIа — алюминиевые обмотки (продолжение примера расчета § 3.6)
- •Глава седьмая расчет параметров короткого замыкания
- •7.1. Определение потерь короткого замыкания
- •Основные потери в обмотках
- •Добавочные потери в обмотках.
- •(Стрелкой показано направление индукционных линий поля рассеяния обмотки Фр)
- •Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора.
- •Напряжения короткого замыкания в
- •Трехобмоточном трансформаторе.
- •Распределение поля рассеяния при
- •Нагрузке двух крайних обмоток і и іі.
- •7.2. Расчет напряжения короткого замыкания
- •Трансформатора.
- •Середине высоты на две фиктивные обмотки.
- •7.3. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании.
- •Изгибе; в – потеря устойчивости внутренней обмоткой.
- •Из электрокартонных шайб, 3-ярмовая
- •Изоляция, 4-стальное разрезное кольцо
- •Или неразрезное неметаллическое
- •Кольцо, 5- прессующий винт.
- •7.4. Примеры расчета. Расчет параметров короткого замыкания Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант 1м - медные обмотки
- •Типа тм-1600/35. Вариант Iм, медные обмотки:
- •Up (меньшее значение lx) и осевых механических сил (большее значение lx); б – распределение осевых механических сил.
- •Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант ііа- алюминиевые обмотки
- •Глава восьмая. Расчет магнитной системы трансформатора
- •8.1. Определение размеров магнитной системы
- •Плоской магнитной системы.
- •Пространственной магнитной системы по (8.16)
- •Пространственной магнитной системы по рис. 2.6, а.
- •Магнитной системы по рис. 2.6,б
- •8.2. Определение потерь холостого хода трансформатора
- •Потери в холоднокатаной стали при прямых и косых стыках.
- •Системе; б – в шихтовой магнитной системе.
- •Пространственной магнитной системе:1 - по пакетам стержня;2 - по кольцевым пакетам (слоям) ярма.
- •Пространственной магнитной системы (1-я и 3-я гармонические, результирующая кривая)
- •8.3. Определение тока холостого хода трансформатора
- •Магнитной системе:1 - верхнее ярмо; 2 – верхний немагнитный зазор; 3 - немагнитная прокладка;
- •Магнитным клеем; 6 - крестообразная немагнитная прокладка; 7 - нижнее ярмо.
- •8.4. Примеры расчета. Расчет магнитной системы трансформатора
- •Расчет потерь холостого хода по § 8.2.
- •Расчет тока холостого хода по § 8.3.
- •Трансформатор типа тм-1600/35. Вариант ііа - алюминиевые обмотки Определение размеров магнитной системы и массы стали по § 8.1.
- •Алюминиевые обмотки:а - сечения стержня и ярма;
- •Расчет потерь холостого хода по § 8.2.
- •Расчет тока холостого хода по § 8.3
- •Глава девятая тепловой расчет трансформатора
- •9.1. Процесс теплопередачи в трансформаторе
- •Внутреннего перепада температуры;б – распределение перепада температуры по сечению обмотки
- •И направление конвекционных токов масла в трансформаторе с трубчатым баком:1 - обмотка; 2 - масло в баке; 3 - стенка трубы
- •Для гладкого и трубчатого баков и бака с радиаторами.
- •Трансформаторного масла с изменением его температуры
- •Масла трансформатора и ее превышения над температурой воздуха при изменении температуры охлаждающего воздуха.
- •9.2. Краткий обзор систем охлаждения трансформаторов
- •9.3. Нормы предельных превышений температуры
- •9.4. Порядок теплового расчета трансформатора
- •9.5. Поверочный тепловой расчет обмоток
- •9.6. Тепловой расчет бака
- •2. Минимальные расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака с1ис2— соответственно 0,085 и 0,10 м.
- •Числом труб 1x2x16-32
- •9.7.Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла
- •9.8. Приближенное определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора
- •9.9. Примеры расчета тепловой расчет трансформатора типа тм-1600/35
- •Глава десятая
- •Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний
- •Расчет обмотки нн (по § 6.3)
- •Расчет обмотки вн (по § 6.3)
- •Расчет параметров короткого замыкания
- •Расчет напряжения короткого замыкания (по § 7.2)
- •Расчет магнитной системы {по § 8.1—8.3)
- •Тепловой расчет трансформатора
- •10.2. Пример расчета обмоток трансформатора типа
- •10.3. Пример расчета трехфазного двухобмоточного трансформатора типа трдн-63000/110, 63 000 кВ·а, с рпн и пониженной массой стали магнитной системы
- •Глава одиннадцатая анализ влияния исходных данных расчета на параметры трансформатора
- •11.1. Влияние индукции на массы активных материалов и некоторые параметры трансформатора
- •11.2. Влияние потерь короткого замыкания, коэффициента заполнения kС и изоляционных расстояний на массу и стоимость активных материалов трансформатора
- •Глава двенадцатая проектирование серий трансформаторов
- •12.1. Выбор исходных данных при проектировании серии
- •12.2. Применение обобщенного метода к расчету серии трансформаторов
- •12.3. Выбор оптимального варианта при расчете серии трансформаторов
П.М. Тихомиров
Расчёт трансформаторов предисловие
Пятое издание книги «Расчет трансформаторов», переработанное и дополненное, выходит в свет через 10 лет после выхода четвертого издания.
При переработке книги для пятого издания автор старался дать читателю материалы для рационального проектирования силовых трансформаторов с учетом места трансформатора в сети, современных конструктивных решений отдельных частей и всего трансформатора, современных материалов и технологии изготовления некоторых узлов трансформатора. Соответствующие, минимально необходимые для расчетчика сведения о современных конструкциях магнитных систем и обмоток и отдельных технологических операциях приведены в тексте некоторых глав книги.
За прошедшее десятилетие изменились требования Государственных стандартов к основным материалам, применяемым в трансформаторостроении, - электротехническим сталям, медным и алюминиевым обмоточным проводам, изоляционным и другим материалам. Вследствие этого в новом издании переработаны практически все таблицы, содержащие справочные сведения об этих материалах, а также ряд других, косвенно с ними связанных.
Вопросы расчета основных размеров трансформатора выделены в особую главу (гл. 3). Изложенная в ней методика обобщенного расчета позволяет подойти к выбору основных размеров магнитной системы и обмоток трансформатора с одновременным учетом конструкции магнитной системы - плоской или пространственной и марки электротехнической стали; материала обмоток - медных или алюминиевых; получения заданных параметров холостого хода и короткого замыкания и некоторых других величин.
Для удобства пользования книгой все необходимые практические указания и справочные материалы расположены в тексте по мере изложения теории и методики расчета. Книга иллюстрируется примерами расчета.
Методика расчета трансформаторов, изложенная в гл. 3 и последующих главах, и справочные материалы, приведенные в книге, позволяют вести электрический, магнитный и тепловой расчеты силовых масляных и сухих трансформаторов общего назначения двух- и трехобмоточных различных мощностей от 4-10 кВ·А до 63-80 тыс. кВ•А классов напряжения до 110 кВ включительно.
Автор во всех расчетных формулах все линейные размеры выразил в метрах. Поскольку в современных государственных стандартах на материалы и некоторых других линейные размеры выражены в миллиметрах, во всех справочных таблицах все линейные размеры также выражены в миллиметрах, а в расчетные формулы введены коэффициенты перевода.
В практике проектных организаций и промышленных предприятий широко применяются современные ЭВМ, при помощи которых рассчитывается ряд технических, эксплуатационных и экономических параметров силовых трансформаторов. Использование ЭВМ позволяет рассчитывать параметры трансформаторов с значительно большей точностью и скоростью, чем при ручном расчете, но требует разработки сложных математических моделей и программ и в объем и задачу данной книги не входит.
Основное назначение книги - служить учебным пособием студентам высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Электрические машины», при курсовом и дипломном проектировании, а также при изучении курса «Проектирование электрических машин». Автор надеется, что книга может быть полезной и инженерам и техникам, работающим в области проектирования, производства, эксплуатации и ремонта трансформаторов.
Автор считает задачей книги дать читателю, и прежде всего специализирующемуся в области трансформаторостроения, необходимые представления об основах проектирования силовых трансформаторов. Читатель должен на собственном опыте, на основе ручного расчета, понять взаимосвязи размеров трансформатора, свойств активных материалов и его технических и экономических параметров с учетом места трансформатора в сети и технологии его производства. После усвоения этих основ будет возможен переход к комплексному решению задач проектирования с сознательным и полноценным использованием современных средств вычислительной техники.
При написании книги автор использовал многолетний опыт преподавания в Московском энергетическом институте, а также опыт Всесоюзного электротехнического института им. В. И. Ленина, Всесоюзного института трансформаторостроения и трансформаторных заводов Автор пользуется случаем выразить признательность работникам этих предприятий, оказавшим содействие в подборе материала для книги, канд. техн. наук Н. Н. Хубларову выполнившему большую работу по рецензированию рукописи, а также инж. Н.А. Акимовой, выполнившей примеры расчета для параграфов 10.1 и 10.3.
Автор с благодарностью примет все замечания читателей и просит направлять их в адрес Энергоатомиздата: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Автор