- •«Расчет трансформаторов»
- •1.000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000Задание на курсовую работу и схема расчета трансформатора
- •II. Введение
- •III.Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении.
- •IV. Конструкция магнитной системы
- •Расчет обмоток
- •Размеры провода без изоляции
- •По рабочему напряжению двух слоев по табл.20 выбирается величина δмсл
- •Наружный диаметр обмотки нн, м
- •Ширина канала а01 между обмоткой нн и стержнем определяется из условий изоляции обмотки по табл.15. Масса металла обмоток, кг, может быть найдена по формуле
- •2. Расчет обмотки высокого напряжения (вн)
- •Расчет параметров короткого замыкания Определение потерь короткого замыкания
- •Определение напряжения короткого замыкания
- •Расчет магнитной системы трансформатора Определение размеров магнитной системы
- •Определение потерь холостого хода трансформатора
- •Определение тока холостого хода трансформатора
- •Определение удельной тепловой нагрузки Удельная тепловая нагрузка
- •Расчет эксплуатационных характеристик трансформатора
Расчет магнитной системы трансформатора Определение размеров магнитной системы
При окончательном расчете магнитной системы, который производится после завершения полного расчета обмоток, параметров и токов короткого замыкания трансформатора, для плоской шихтованной магнитной системы определяются: число ступеней в сечении стержня и ярма, размеры пакетов – ширина пластин и толщина пакетов, расположение и размеры охлаждающих каналов, полные и активные сечения стержня и ярма, высота стержня, расстояние между осями стержней, масса стали стержней, ярм и углов магнитной системы и полная масса магнитной системы трансформатора. После установления всех размеров и массы стали частей магнитной системы определяются потери и ток холостого хода трансформатора.
Раскрой холоднокатаной анизотропной стали на пластины для плоской магнитной системы следует вести так, чтобы направление линий магнитной индукции в стержнях и ярмах совпадало с направлением прокатки стали. Для этого длинная сторона пластин должна располагаться вдоль полосы рулона, а их ширина – по ширине его полосы. Такой раскрой стали обеспечивается на современном технологическом оборудовании – на линиях продольной и поперечной резки стали. [9].
Ширина пакетов (пластины) в стержне и ярме магнитной системы должна выбираться так, чтобы при ширине полосы рулона 650,750,860 или 1000 мм с учетом обрезки кромки с двух сторон по 3-7 мм можно было получить раскрой стали с минимальными отходами. Ширина пластин (пакетов) в настоящее время нормализована, и пластины для силовых трансформаторов должны изготовляться шириной от 40 до 985 мм через 5 мм.
Выбор числа и размеров пакетов в сечении стержня плоской магнитной системы должен быть сделан так, чтобы площадь ступенчатой фигуры его поперечного сечения, вписанного в окружность, была максимально возможной. При увеличении числа ступеней коэффициент заполнения площади круга Ккр увеличивается, однако при этом увеличивается число пластин разных размеров и существенно усложняется их изготовление, складирование до сборки магнитной системы и ее сборка. Опыт проектирования магнитных систем для ряда серий силовых трансформаторов, положенный в основу рекомендаций табл. 6, позволяет выбирать рациональные значения числа ступеней и размеров пакетов для диаметров стержня, входящих в нормализованный ряд до 0,180 м. При этом учитываются оптимальное заполнение площади круга в поперечном сечении стержня магнитной системы, использования нормализованного ряда ширины пластин и приемлемая технология их изготовления. В этой таблице для современного нормализованного ряда диаметров стержня от 0.080 до 0,180 м приведены: число ступеней в сечении стержня и ярма, коэффициенты заполнения круга и размеры всех пакетов – ширина пластин и толщина пакетов.
Площадь ступенчатой фигуры поперечного сечения стержня, м2,
Активное сечение стержня
Пс = КзПф.с
Аналогично для ярма
,
Пя = КзПф.я
Рассчитанные по выше приведенным формулам точные площади ступенчатой фигуры поперечного сечения стержня Пф.с и ярма Пф.я для плоских шихтованных магнитных систем при диаметре стержня от 0,080 до 0,180 м приведены в табл. 24, где даны также объемы одного угла магнитной сиcтемы Vу.
Таблица 24. Площади сечения стержня Пф.с и ярма Пф.я и объем угла Vу. плоской шихтованной магнитной системы при размерах пакетов по табл. 6.
d,м |
Пф.с, см2 |
Пф.я, см2 |
Vу, см3 |
d,м |
Пф.с, см2 |
Пф.я, см2 |
Vу, см3 |
0,08 |
43,3 |
44,8 |
280,8 |
0,12 |
104,9 |
106,5 |
1050 |
0,085 |
50,8 |
51,6 |
356,4 |
0,125 |
112,3 |
115,3 |
1194 |
0,09 |
56,7 |
58,2 |
426,4 |
0,13 |
121,9 |
124,9 |
1299 |
0,095 |
62,9 |
63,7 |
488,0 |
0,14 |
141,5 |
144,0 |
1620 |
0,10 |
72,0 |
73,2 |
596,8 |
0,15 |
161,7 |
165,9 |
2040 |
0,105 |
79,3 |
80,1 |
683,0 |
0,16 |
183,5 |
188,3 |
2470 |
0,11 |
86,2 |
89,7 |
790,2 |
0,17 |
208,5 |
214,1 |
2908 |
0,115 |
93,2 |
95,4 |
812,8 |
0,18 |
232,8 |
237,6 |
3452 |
Прямоугольная форма сечения ярма не рекомендуется для плоских магнитных систем, собираемых из пластин холоднокатаной анизотропной стали, так как приводит к увеличению расхода стали и возрастанию добавочных потерь в магнитной системе. При использовании этой формы ярма в целях упрощения технологии изготовления пластин ярма площадь поперечного сечения ярма должна быть увеличена по отношению к площади поперечного сечения стержня в Кя раз при Кя = 1,15÷1,05 для трансформаторов мощностью 25 – 6300 кВ·А.
После определения полных сечений стержня и ярма для плоской шихтованной магнитной системы находят ее основные размеры – длину стержня lс и расстояние между осями соседних стержней С.
,
где и- расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма (рис. 5)
Рис. 5. К определению размеров плоской магнитной системы.
При отсутствии прессующих колец обмотки ивыбираются только из условий ее изоляции по табл. 9. или 10.
Расстояние между осями соседних стержней, м,
,
где Д1″ – внешний диаметр обмотки ВН, м; а22′ - расстояние между обмотками соседних стержней, определяемое по табл.9.
Масса стали в стержнях и ярмах плоской магнитной шихтованной системы определяется путем суммирования масс прямых участков и углов. Углом магнитной системы называется ее часть, ограниченная объемом, образованным пересечением боковых призматических или цилиндрических поверхностей одного из ярм и одного из стержней.
Для магнитных систем с размерами пакетов стержней и ярм по табл. 6 объем угла может быть принят по табл. 24. Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг,
Масса стали ярм может быть определена как сумма двух слагаемых: массы частей ярм, заключенных между осями крайних стержней, кг,
,
где С – число активных (несущих обмотки) стержней: для трехфазного трансформатора С=3; для однофазного С=2; Пя – активное сечение ярма, м2;- плотность трансформаторной стали, кг/м3 (применяемые в силовых трансформаторах марки стали имеют плотность: горячекатаная 7550, холоднокатаная 7650 кг/м3); массы стали в частях ярм, заштрихованных на рис. 5 [1], кг,
Gя “ =4Gу/2=2Gу
Полная масса двух ярм, кг,
Масса стали стержней при многоступенчатой форме сечения ярма определяется как сумма двух слагаемых
,
где масса стали стержней в пределах окна магнитной системы
;
где Пс – активное сечение стержня, м2;lс – в метрах.
Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма (места заштрихованные на рис. 8.4[1], кг
Полная масса стали плоской магнитной системы, кг,
Gст=Gс+Gя