- •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
2. Минимальные расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака с1ис2— соответственно 0,085 и 0,10 м.
В изготовлении бак с радиаторами этого типа имеет преимущество перед баком с трубами, поскольку отпадает необходимость в гибке труб и сверлении или штамповке отверстий под трубы в заготовке стенки бака, возникает возможность замены ручной сварки труб со стенкой бака, автоматической сваркой труб с коллекторами и, главное, возможность выделить изготовление радиаторов в отдельное самостоятельное производство.
Радиаторы этого типа могут крепиться к баку приваркой патрубков коллектора к стенке бака (100—250 кВ·А) или с помощью разъемного соединения на фланцах (100— 6300 кВ·А).
Главным недостатком радиаторов с прямыми трубами является затруднение движения охлаждающего воздуха у горизонтальных коллекторов (рис. 9.16) и вытекающее отвода уменьшение удельной теплоотдачи с единицы поверхности при заданной разности температур поверхности радиатора и охлаждающего воздуха. Это уменьшение теплоотдачи учитывается в коэффициенте определяемом по табл. 9.6 для поверхностей различной формы.
Конструкция радиатора с прямыми трубами показана на рис. 9.16, справочные данные по ряду радиаторов приведены в табл. 9.9.
Навесные радиаторы с охлаждающими трубами, изогнутыми в той же форме, что и трубы, ввариваемые в стенку бака, используются как при естественном движении охлаждающего воздуха (вид охлаждения М), так и при его принудительном движении (вид охлаждения Д). Для дуться, т. е. для ускорения движения воздуха в каждом радиаторе, устанавливаются вентиляторы (см. рис. 9.6).
На рис. 9.17, а показаны принципиальная конструкция и основные размеры двойного трубчатого радиатора, нашедшего в СССР широкое применение на трансформаторах мощностью от 2500 до 63 000 кВ·А.
Рис. 9.17. Трубчатый радиатор с гнутыми трубами:
а —двойной радиатор с числом труб 2Х2X16-64; б —одинарный радиатор с
Числом труб 1x2x16-32
Радиатор состоит из четырех рядов круглых труб, по 16 труб в ряду, изогнутых по концам подобно трубам трубчатого бака и вваренных в два прямоугольных коллектора. Коллекторы на торцах снабжены двумя круглыми патрубками с фланцами, служащими для присоединения радиатора к баку трансформатора. При этом коллекторы располагаются радиально по отношению к поверхности бака. В радиаторах этой конструкции применяются те же трубы круглого сечения, что и в трубчатых баках, с теми же диаметром, толщиной стенки, поверхностью и массой 1 м, радиусом закругления, шагом труб в ряду и между рядами (см. табл. 9.7).
Радиаторы применяются как двойные описанной конструкции с четырьмя рядами труб, так и одинарные с двумя рядами труб, только с одной стороны коллекторов (рис. 9.17, б). Коллекторы одинарных радиаторов располагаются тангенциально к поверхности бака. Выпускаются радиаторы нескольких размеров, отличающиеся только общей длиной, характеризуемой расстоянием А между осями патрубков, служащих для присоединения радиатора к баку трансформатора. Основные данные нормальной серии одинарных и двойных радиаторов приведены в табл. 9.10. Выпускаются также двойные радиаторы с числом труб в ряду 18, 20 и 22.
Радиаторы описанной конструкции хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации, удельная теплоотдача с их поверхности выше, чем у радиатора с прямыми трубами, но конструкция прямотрубного радиатора, по мнению технологов, более технологична.
Таблица 9.10. Основные данные трубчатых радиаторов по рис. 9.17
Размер А, мм |
Одинарный радиатор |
Двойной радиатор | ||||
Пк.тр,м2 |
Gст, кг |
Gм, кг |
Пк.тр,м2 |
Gст, кг |
Gм, кг | |
1880 |
11,45 |
205 |
161 |
22,9 |
380 |
276 |
2000 |
12,1 |
215 |
169 |
24,15 |
401 |
291 |
2285 |
13,55 |
236 |
184 |
27,05 |
442 |
321 |
2485 |
14,55 |
249 |
94 |
29,1 |
468 |
341 |
2685 |
15,6 |
264 |
204 |
31,15 |
499 |
362 |
3000 |
17,2 |
285 |
219 |
34,35 |
540 |
93 |
3250 |
18,45 |
302 |
232 |
36,9 |
575 |
418 |
3750 |
21,0 |
337 |
258 |
42,0 |
644 |
469 |
4000 |
22,3 |
352 |
269 |
44,6 |
675 |
492 |
4250 |
24,6 |
373 |
284 |
47,2 |
716 |
521 |
Примечание. Поверхность коллектора Пк.одинарного радиатора 0,72, двойного 0,66 м2; Gст— масса радиатора без масла; Gм— масса масла в радиаторе.
При тепловом расчете бака с навесными радиаторами предварительно по (9.35а) приближенно определяется поверхность излучения бака применительно к основным размерам бака. Затем по (9.30) рассчитывается необходимая поверхность конвекции и по данным табл. 9.9 или 9.10 подбираются соответствующее число и размеры одинарных или двойных трубчатых радиаторов. При этом поверхности конвекции гладкого бака и крышки подсчитываются для реальных размеров бака, а поверхности конвекции труб и коллекторов радиаторов находятся по табл. 9.9 и 9.10. Для бака овальной формы
При подборе размеров радиаторов следует учитывать, что минимальное расстояние от дна или крышки бака до горизонтальной оси ближайшего патрубка радиаторов по рис. 9.17 должно быть не меньше 170 мм и, следовательно, размер А радиатора (см. рис. 9.13) должен удовлетворять неравенству м. Для радиатора с прямыми трубами эти размеры принимаются по рис. 9.16. При размещении радиатора на баке следует оставлять минимальные промежутки между трубами соседних радиаторов; при параллельном расположении коллекторов—160 мм для двойных и 100 мм для одинарных радиаторов; при размещении коллекторов под углом —100 мм для двойных и 70 мм для одинарных радиаторов. Полная поверхность конвекции бака с радиаторами определяется по (9.48) и должна быть равна поверхности, найденной по (9.30), или несколько превышать ее. Если при полном использовании боковой поверхности бака для размещения двойных радиаторов поверхность конвекции оказывается недостаточной, следует переходить от естественного охлаждения к дутьевому
(9.48)
Коэффициенты , учитывающие форму поверхности и условия теплоотдачи, могут быть приняты по табл. 9.6. После окончательного размещения радиаторов на баке поверхность излучения уточняется по реальным размерам бака и радиаторов.