
- •Введение
- •1.Задание на проектирование.
- •2. Предварительное оптимизационное проектирование и проектные исследования
- •2.1 Предварительное определение конструктивных и энергетических показателей трансформаторов
- •2.1.1. Конструктивные параметры магнитной системы и выбор величины индукции в стержне
- •2.1.2. Определение изоляционных промежутков
- •2.1.3. Определение коэффициента заполнения обмоток проводниковым материалом
- •2.1.4 Обмоточный конструктивный коэффициент -
- •2.1.5 Выбор коэффициента закрытия поверхности обмоток и удельной тепловой нагрузки обмоток
- •2.2. Критерии оптимальности трансформатора и определение начальных значений управляемых переменных.
- •2.2.1. Математическая модель критерия приведенных затрат на трансформацию электрической энергии.
- •2.2.2. Математическая модель критерия капитализированных затрат.
- •2.2.2.1. Оценка удельной капитализированной стоимости потерь холостого хода
- •2.2.2.2. Оценка капитализированной стоимости нагрузочных потерь
- •2.3 Основные уравнения расчетной математической модели трансформатора.
- •2.4. Алгоритм предварительного расчёта основных размеров и параметров трансформатора.
- •3. Методика применения программного комплекса “Аметист” для автоматизированного синтеза, анализа и оптимизации трансформаторов.
- •3.1. Общие сведения
- •Система управления сапр “Аметист”
- •3.2.3. Предварительный расчет
- •3.2.4. Оптимизация электромагнитных показателей
- •3.2.4.1. Оптимизация электромагнитных показателей по одной управляемой переменной
- •3.2.4.2. Оптимизация электромагнитных показателей по двум управляемым переменным
- •3.3. Синтез и оптимизация обмоток
- •4. Автоматизация процесса оптимизации параметров трансформаторов
- •4.2. Алгоритм процесса оптимизации методом циклического покоординатного спуска.
- •4.3. Методика автоматизированного синтеза и оптимизации трансформаторов на основе метода цпс.
- •5. Детальное проектирование трансформаторов.
- •5.1. Объём детального проектирования и его последовательность.
- •5.2. Раскладка, детальное конструирование и расчет обмоток.
- •5.2.1. Определение фазных напряжений и токов обмоток:
- •5.2.2. Определение чисел витков обмоток ( на одну фазу ):
- •Расчёт плотностей токов в обмотках нн и вн
- •Раскладка обмотки нн
- •5.2.5. Раскладка обмотки вн
- •5.2.6. Определение площади поверхностей охлаждения обмоток
- •5.2.7. Определение массы обмоток, расчёт основных и добавочных потерь короткого замыкания
- •5.3. Определение основных параметров мс, потерь в стали и тока холостого хода.
- •5.4. Расчёт механических напряжений в обмотках от радиальных усилий
- •5.5. Тепловой расчёт обмоток
- •5.6 Тепловой расчет бака.
- •5.7. Экономический расчёт
- •Пример предварительного оптимизационного расчёта трансформатора.
- •6.2. Предварительный расчет основных размеров и конструктивных показателей трансформатора.
- •Пример детального расчёта трансформатора.
- •7.1. Определение фазных напряжений и токов .
- •7.2 Определение конструктивных параметров мс и размеров изоляции в окне.
- •7.3 Определение числа витков обмоток:
- •7.4. Расчёт среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках нн и вн.
- •Расчёт обмотки вн.
- •7.7. Определение площадей поверхности охлаждения обмоток.
- •Определение массы обмоток, основных и добавочных потерь в обмотках, отводах, и баке. Проверка величины напряжения короткого замыкания.
- •7.9. Определение массы стали мс, определение потерь в стали и тока холостого хода.
- •7.10. Расчет механических напряжений в обмотках
- •7.11. Тепловой расчет обмоток
- •7.12. Тепловой расчет бака
- •7.13. Экономический расчет
- •Приложение а
- •Приложение б Основные данные обмоточных проводов круглого и прямоугольного сечений
- •Додаток в Форми вихідних даних для проектних досліджень Таблиця в1. Вихідні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в2. Конструктивні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в3. Техніко-економічні дані
Расчёт обмотки вн.
Предварительное значение площади сечения витка:
мм2
.
По таблице сортамента
круглого провода выбираем ближайшее
сечение провода
мм2
и диаметр неизолированного провода
мм.
Размеры и марка провода:
Марка провода
;
.
В расчёте принимаем:
мм
Диаметр изолированного
провода
мм.
По выбранному полному сечению витка уточняется действительная плотность тока в обмотке:
А/мм2
.
Произведём размещение проводников по слоям обмоток.
Число витков в слое:
.
Число слоёв обмотки:
.
Согласно схеме, изображённой на рис. 7.2 разделяем обмотку ВН каждой фазы на две катушки Г и Д. Количество слоёв в частях обмотки, отделённых каналом, выбирают пропорционально количеству охлаждающих поверхностей этих катушек. В нашем случае катушка Г имеет одну поверхность охлаждения, а катушка Д – две поверхности, поэтому катушка Г выполняется из 2-х слоёв, а катушка Д – из 4-х слоёв.
7.6.4. Толщина изоляции между слоями выбирается по суммарному рабочему напряжению двух слоев :
В
В качестве межслойной
изоляции принимаем (таблица 5.1) три слоя
кабельной бумаги толщиной по 0,12 мм.
Толщина межслойной изоляции
мм.
Радиальный размер обмотки (с каналом между слоями):
мм.
Радиальный размер катушки Г:
мм.
Радиальный размер катушки Д:
мм.
Радиальный размер обмотки без канала:
мм.
Внешний вид обмотки представлен на рис. 7.2.
Радиальные размеры и размещение обмоток в окне в мм (рис. 7.3):
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Расстояние между осями обмоток – МО = 283,7 мм.
Величина МО
отличается от заданной на
%, что допустимо.
Рисунок 7.2. Разделение обмотки ВН на катушки Г и Д.
Рисунок 7.3. Радиальные размеры и размещение обмоток в окне.
7.7. Определение площадей поверхности охлаждения обмоток.
7.7.1. Для обмотки НН и схемы (рис.5.4):
мм.
мм.
мм.
Площадь охлаждаемой поверхности обмоток НН:
7.7.2. Поверхность, закрытая рейками:
м2.
Эффективная поверхность охлаждения обмотки НН:
м2.
7.7.4. Для обмотки ВН:
;
мм.
мм;
мм.
Площадь охлаждающей поверхности обмоток ВН:
Поверхность, закрытая рейками:
м2.
7.7.5. Эффективная поверхность охлаждения обмотки ВН:
м2.
Определение массы обмоток, основных и добавочных потерь в обмотках, отводах, и баке. Проверка величины напряжения короткого замыкания.
7.8.1. Средний диаметр обмотки НН в мм:
мм.
7.8.2. Средний диаметр обмотки ВН в мм:
мм.
Средний диаметр канала рассеяния в см:
мм.
Масса обмотки НН в кг:
кг,
где
-
для алюминиевых обмоток.
Масса обмотки ВН в кг:
Общая масса обмоток:
кг.
7.8.7. Основные потери в обмотках НН и ВН в Вт:
Вт.
Вт.
7.8.8. Коэффициент Роговского:
.
7.8.9. Индукция потока рассеяния в Тл:
Тл.
Добавочные потери в обмотке НН в Вт:
Вт.
7.8.10. Добавочные потери в обмотке ВН:
Вт.
7.8.11. Добавочные потери в обмотке ВН:
7.8.12. Потерями в отводах ВН можно пренебречь за их малостью.
7.8.13. Потери в баке (приближённо) в Вт.
Вт.
7.8.14.Суммарные потери короткого замыкания:
7.8.15. Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
%.
7.8.16. Ширина приведенного канала рассеяния для обмотки ВН с экраном:
мм.
мм.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания в %:
%.
Увеличение реактивной составляющей за счёт поперечного поля рассеяния:
%.
7.8.17. Напряжение короткого замыкания:
%.
Отклонение от
заданного значения
:
%,
что находится в пределах допуска.