РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Исходные данные:

Полная мощность трансформатора S = 1000 кВА;

Число фаз m = 3;

Номинальное линейное напряжение: ВН = 10 кВ; НН = 3кВ

Схема соединения: ВН 

НН  в зигзаг

U_к = 5,5 %;

Потери к/з Р_к = 12000 Вт, потери х/х Р_х = 5200 Вт;

Ток х/х i₀ = 0,9 %.

1. Расчет основных электрических величин

Мощность одной фазы трансформатора:

S_ф = S/m = 100010³/3 = 333333 ВА;

Номинальный (линейный) ток обмотки ВН, НН трансформатора:

I_ном = S/3 U; ВН: I_ном = 57,735 A, НН: I_ном = 192,45 A.;

Для трехфазного трансформатора фазный ток обмотки одного стержня при соединении обмоток в треугольник:

- ВН: I_ф = I_ном /3 = 57,7/3 = 33,3 А;

- НН: (в зигзаг) I_ф = I_ном = 192,45 А;

Фазные напряжения:

для НН (в зигзаг) U_ф= U_ном/3 = 1732 B;

для ВН (в треугольник) U_ф= U_ном = 1010³ = В.

Потери к/з определяют активную составляющую напряжения к/з, %

U_а = Р_к/S = 12000/100010³ = 1,2%;

Реактивная составляющая при заданном U_к

2. Определение основных размеров трансформатора

Диаметр стержня

при f = 50 Гц;

а_р – ширина приведенного канала рассеивания;

а_р = а₁₂ + (а₁ +а₂) /3 , а₁₂ = 20 мм (табл. приложение 2);

(а₁ +а₂) /3 = К_кр; К_кр = 0,51 – коэффициент канала рассеивания по табл. прил. 3;

S^’ – мощность обмоток одного стержня трансформатора;

S^’ = S/c = 333333 BA;

(а₁ +а₂) /3 = 12,7 мм ; а_р = 32,7 мм;

К_р = 0,95 – коэффициент Роговского;

₀ = 1,6  1,65 Тл – индукция в стержне;

К₀ = 0,9 – коэффициент заполнения сталью;

 = 1  1,35 – предел варьирования;

Тогда, D₀ = 207 мм;

По табл. ( приложение 5): d = 0,20 мм;

П_ф.с = 288,4 см²; П_ф.л = 296,2 см².

Активное сечение:

Пс=Пф.с.*Кз=288,4*0,95=273,98 см²;

Где Кз- коэффициент заполнения сечения стержня, (приложение 6);

Пф.с.- сечение ступенчатой фигуры стержня (приложение 5);

Электродвижущая сила одного витка:

Uв=4,44*f*Вс.*Пс.*10^-4=4,44*50*1,6*273,98*10^-4=9,7 В;

Высота обмотки трансформатора:

Но= D₁₂/ = 3,14*0,26/1,5=0,54 м;

Где D₁₂-средний диаметр между обмотками, находится по формуле:

D₁₂=а_ср*Dо=1,3*0,20=0,26 см;

а_ср=1,3…1,35-для медной обмотки;

3 Расчет обмотки

Число витков на одну фазу обмотки:

Wнн=Uф/Uв=1732/9,7=178,5=179;

Где Uв=Uф/Wнн=1732/179=9,67 В;

Действующая индукция на стержне:

Вс=Uв*10⁴/4,44*f*Пс=9,67*10⁴/4,44*50*273,98=1,58 Тл;

Ориентировочное сечение витка:

Пв=Iф/j=192,45/2,5=76,98 мм²;

Где j=2,2…3,5-средняя плотность тока (приложение 9);

Внутренний диаметр обмотки:

D1¹=Dо+2*а₀₁=207+2*15=237 мм;

Где а₀₁-ширина канала между обмотками НН и стержнем а₀₁=15 мм (приложение 9);

Осевой размер обмотки:

Но=n*в¹*(Wсл+1)*1,03;

Где n-число параллельных проводников;

в¹-ширина обмоточного провода с изоляцией;

Wсл-число витков в одном слое;

Wсл=Wнн=179-для однослойной обмотки;

Wсл=Wнн/2=89-для двухслойной обмотки;

Но=2*10,55*(179+1)*1,03=3911,9 мм -для однослойной обмотки;

Но=1955,97 мм – для двухслойной обмотки;

Ориентировочный размер витка:

hв= Но/(Wcл+1)=3911,9/(179+1)=21,7 мм – для однослойной обмотки;

hв=21,7 мм – для двухслойной обмотки;

По приложению 8 находим марку провода:

ПСД2

Осевой размер витка: в¹=hв=10,55 мм;

Радиальный размер обмотки:

а1=а¹=4,55 см (однослойная обмотка);

а1=2а¹+а11=9,5 см (двухслойная обмотка);

где а11-радиальный размер канала, при U1кВ, а110,4 см;

Число витков при номинальном напряжении:

Wном вн=Uфвн*Wнн/Uф=10*10³*179/1732=1034;

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН:

Wр=Uр/(*Uв)=1492;

Где Uр=Uном вн*2,5=10*10³*2,5=25000 В – напряжение на одной ступени регулирования обмотки;

Uв- напряжение одного витка обмотки, В;

Число витков при 4 ступенях:

На верхних ступенях Wвн=Wном вн+2*Wр= 1034+2*13=1060;

На нижних ступенях Wвн=Wном вн + Wр=1034+213=1047 ;

Где Wр=Wр вн/4=51,7/4=13;

Wр вн=0,05*Wном вн;

При номинальном U, Wвн=Wном вн = 1034;

Wвн=Wном вн-2Wр=1034-2*13=1008;

Wвн=Wном вн-Wр=1034-13=1021;

Основных витков 1021;

Из расчета получаем 4 регулирующие катушки по 13 витков – 52 витка;

77 основных катушек по 13 витков и одна основная катушка – 20 витков – всего 1021 витка; получаем 81 катушек : 1046 витка.

Плотность тока в обмотке ВН:

Jвн=2*j-jнн=2*2,5-2,5=2,5 А/мм²;

Где jнн=Iф нн/Пв нн=192,45/76,98=2,5 А/мм²;

Внутренний диаметр обмотки:

D2=D1¹+2*а12=237+2*20=277 мм;

Где а12- ширина между обмотками (приложение 2);

Наружный диаметр обмотки:

D2¹=D2+2*а2=277+2*21,5=300 мм;

Где а2-радиальный размер обмотки.

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт техники, технологии и управления

Кафедра УИТ

Факультет инженерно- строительный

Лабораторная работа

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Выполнила: ст. гр. УИТ- 53

Чарушина Л.А.

Проверила: преподаватель каф. УИТ

Рогова М. В.

Балаково 2001