2. Для однофазных трансформаторов определять kд по мощности 1,5 s.

Масса металла обмоток

G_о= k_дР_к/( KJ²) (3.48)

При расчете отдельного трансформатора из серии предельное значение потерь короткого замыкания, как правило, бывает задано. При расчете новой серии обычно задаются несколькими значениями Р_к и затем просчитывают эти варианты. В том и другом случаях расчет начинается при определенном известном значении Р_к. Это обстоятельство налагает ограничение на выбор среднего значения плотности тока в обмотках и требует увязки выбираемого значения J с заданной мощностью Р_к и основными размерами магнитной системы. Связь между этими величинами (см. § 7.1) определяется для медного провода выражением

J_М= 0,746 k_д10⁴(3.49)

а для алюминиевого провода

J_А= 0,463 k_д104 (3.49а)

где S - мощность трансформатора, кВ·А; u_в - напряжение одного витка, В; k_д — коэффициент из (3.47).

В сухих трансформаторах вследствие худших условий охлаждения плотность тока во внутренней обмотке обычно принимают меньшей, чем в наружной. Плотности токов обмоток могут существенно отличаться от их среднеарифметического, что приводит к общему увеличению потерь короткого замыкания по сравнению со значением Р_к, подставленным в (3.49). Во избежание такого увеличения потерь рекомендуется для сухих трансформаторов плотность тока, полученную из (3.49) и (3.49а), умножить на 0,95.

Заменяя в (3.49) d₁₂ = aAx, u_в = 4,44В_сП_с, раскрывая П_с=(πd²/4)· k_с и подставляя вычисленное J в (3.48), получаем

G_о= C₁/x²(3.50)

где

(3.51)

здесь для медных обмоток

для алюминиевых обмоток

При частоте 50 Гц

(3.52)

где K_о—коэффициент, равный: для меди К_ом. =2,46·10^-2, для алюминия К_оа = 1,20·10^-2. Для сухого трансформатора следует принимать К_ом= 2,60·10^-2 и К_оа = 1,27·10^-2; u_а — активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

u_a= P_к/(10S).

По (3.50) можно подсчитать массу чистого металла обмоток на средней (номинальной) ступени напряжения обмотки ВН. Ввиду того что обмотки изготовляются из изолированного провода, действительная масса провода для обмотки G_пр находится умножением G_о на коэффициент, учитывающий массу изоляции, который в предварительном расчете можно принять равным 1,03 для медного и 1,10 для алюминиевого провода. Кроме того, обмотка ВН при обычном регулировании напряжения на ±2·2,5% имеет на ступени 5 % массу металла, повышенную на 5 % по отношению к номинальной ступени. Для двух обмоток (ВН и НН) это повышение составит около 3 %.

Для того чтобы учесть эти два фактора — изоляцию провода и регулирование напряжения, массу металла обмоток следует умножить на коэффициент k_и,р, равный 1,03·1,03=1,06 для медного провода и 1,10·1,03 = 1,13 для алюминиевого.

Общая стоимость активных материалов, руб., может быть представлена в виде

C_акт = c_ст(G_c + G_я) + c_о k_и,р G_о, (3.53)

где с_ст и с_о— цена 1 кг трансформаторной стали и 1 кг обмоточного провода.

Если с_ст и со определяются не по прейскурантам на эти материалы, а с учетом всех дополнительных затрат, связанных с изготовлением остова и обмоток, то по (3.53) можно рассчитывать стоимость не только активных материалов, но также и активной части трансформатора — остова вместе с обмотками с_а,ч.

Иногда для сравнения различных вариантов расчета бывает удобно выразить стоимость активной части трансформатора в условных единицах. Так, если за единицу принять 1 кг стали, то

C'а,ч = B1х3 + (B2 + А2) х2 + (3.54)

где

k_о,с = с'_о/с'_ст.

Коэффициент k_о,с зависит от цен на материалы обмоток и магнитной системы и изменяется с изменением марки стали и металла обмоток. Для алюминиевых обмоток, имеющих при прочих равных условиях относительно больший объем, требующих большего количества изоляционных материалов и большей затраты труда на намотку, k_о,с обычно имеет большее значение, чем для медных обмоток.