5. Расчет обмоток высокого напряжения трансформатора

1 – экран; 2 – междуслойная изоляция; 3 – бортики из электрокартона; 4 – витковая изоляция

Рисунок 5 – Обмотка цилиндрическая многослойная из круглого провода

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении,

,

, принимаемw₂=1479.

Число витков для одной ступени регулирования напряжения,

,

, принимаемw_р=37.

Предварительная плотность тока в обмотке ВН,

.

( А/мм²).

Предварительное сечение витка обмотки ВН,

,

(мм²)

По предварительному сечению витка из сортамента круглого обмоточного провода для трансформаторов подбираем провод подходящего сечения.

Записываем размер подобранного провода:

.

Уточненная плотность тока обмотки ВН, применяемая в дальнейших расчетах ,

,

(А/мм²).

Число витков в слое,

,

, принимаемw_сл2=147.

Число слоев в обмотке,

,

, принимаемn_сл2= 11.

Рабочее напряжение двух соседних слоев,

.

(В).

Толщина изоляции между двумя слоями (см. рисунок 3) δ_м.сл= 0,36 мм.

Рисунок 7 – Многослойная цилиндрическая обмотка ВН

Радиальный размер обмотки ВН,

,

(см).

Внутренний диаметр обмотки,

,

(см).

Наружный диаметр обмотки,

,

(см).

Поверхность охлаждения обмотки ВН,

,

(м²).

5. Определение потерь короткого замыкания

Масса алюминиевой обмотки НН и ВН,

,

(кг).

(кг).

Коэффициент добавочных потерь зависит от геометрических размеров проводников обмотки и их расположения по отношению к полю рассеяния трансформатора и определяется для круглого провода:

Для прямоугольного провода:

где n– число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном к направлению потока рассеяния;

m – число проводников обмотки в направлении, параллельном потоку рассеяния;

l– общий размер обмотки (высота) в направлении потока рассеяния;

Рисунок 8- К определению добавочных потерь в обмотке

Обмотка НН:

,

.

Обмотка ВН:

.

Электрические потери в обмотке НН и ВН с учетом добавочных потерь,

,

(Вт).

(Вт)

Плотность теплового потока обмоток НН и ВН,

,

( Вт/м²),

( Вт/м²).

Расчет электрических потерь в отводах сводится к определению длинны проводников и массы металла в отводах.

Длина проводов отводов определяется по формулам:

(см),

(см).

Масса алюминия отвода НН и ВН,

,

(кг),

(кг).

Потери в отводах обмотки НН и ВН,

,

(Вт),

(Вт).

Потери в стенках бака и других стальных деталях:

,

(Вт).

Полные потери короткого замыкания,

,

(Вт).

1. Определение напряжения короткого замыкания

Активная составляющая напряжения короткого замыкания,

,

(%).

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,

Напряжение короткого замыкания трансформатора,

,

(%)

Отклонение вычисленного U_kот заданного не должно превышать5%.

2. Определение механических сил в обмотках

Установившийся ток короткого замыкания в обмотке НН и ВН,

(А),

(А).

Мгновенное максимальное значение ударного тока короткого замыкания обмотки НН и ВН,

,

где k_м– коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания:

(А),

(А).

Радиальная сила, действующая на обмотки НН и ВН,

(Н),

(Н).

Рисунок 9 – Действие радиальных сил на катушки обмоток

Напряжение сжатия от радиальной силы во внутренней обмотке НН

МПа,

МПа ≤МПа

Осевые силы,

,

(Н),

(Н).

Эта осевая сила является суммой элементарных осевых сил, приложенных к отдельным проводникам обмотки и направленных вниз в верхней половине и вверх в нижней половине каждой обмотки. Максимальное значение силы достигается на середине обмотки.

Рисунок 10 – Схема распределения сжимающих осевых сил

Напряжение сжатия на опорных поверхностях,

,

(МПа),

(МПа).

Конечная температура обмотки после возникновения короткого замыкания:

,

°C.

°C.

Время достижения 200 °С для алюминиевой обмотки:

(сек).

(сек)