Р /91 исунок 2 – Основні ізоляційні відстані

Діаметр стрижня Д₀, см

Д₀ = 16 ₄ , (8)

де β – коефіцієнт геометрії, орієнтовно приймається 1,4;

В_с – індукція у стрижні, Тл  1,6;

К_с – коефіцієнт сталі, який враховує наскільки площа круга заповнена активною сталлю, приймається рівним 0,9;

а_р – ширина зведеного каналу розсіювання, см;

К_р– коефіцієнт Роговського.

а_р = а₁₂ + К_кр , (9)

де К_кр– коефіцієнт канала розсіювання, приймається рівним 0,8;

а_р = 0,9 + 0,81 = 3,7

Реактивна складова напруги короткого замикання u_р, відсотки

, (10)

де u_а – активна складова напруги короткого замикання, відсотки

u_а = Р_к/(10 S), (11)

u_а = 5900/(10 400) = 1,475

Д₀ = 16 ₄ = 15,3

/92

Діаметр стрижня приймаємо за нормалізованою шкалою діаметрів Д_о = 16 см.

Згідно прийнятого діаметра та [1] приймаємо перерізи стрижня, ярма та об’єм кута:

П_ф.с. = 183,5 см²; П_ф.я. = 188,3 см²; V_к=2,42 дм³.

Активний переріз стрижня П_с , см²

П_с = П_ф.с. К_з , (12)

де К_з– коефіцієнт заповнення,який вказує заповнення ступеневої фігури активною сталлю, приймається рівним 0,96.

П_с = 183,5_. 0,96 = 176

Електрорушійна сила одного витка е_в, В

е_в = 4,44 f В_с П_с 10^-4, (13)

е_в = 4,44 50 1,6 176 10^-4 = 6,26

Висота обмотки Н₀, см

Н₀ = π d₁₂/β, (14)

де d₁₂– середній діаметр канала розсіювання між обмотками, см

d₁₂ = а Д₀, (15)

де а  коефіцієнт для алюмінієвих проводів приймається від 1,4 до 1,45.

d₁₂ = 1,4 16 = 22,4

Н₀ = π 22,4/1,2 = 59

Для подальшого розрахунку задаємось висотою обмотки Н₀ = 59 см.

Д

/93

алі наведений розрахунок обмоток нижчої та вищої напруги.

2.2 Вибір конструкції і розрахунок обмоток нижчої та вищої напруги

Тип та конструкція обмоток вибираються із врахуванням механічної, електричної міцності і нагрівостійкості.

В якості провідникового матеріалу вибирається алюміній, враховуючи його дешевизну, легкість та невеликий опір.

Розрахунок обмотки НН

Орієнтовне значення числа витків в обмотці НН

W_НН = U_ф.НН/е_в, (16)

W_НН = 231/6,26 = 36,908

Приймається W_НН = 36 витки

Уточнюється ЕРС одного витка е_в, В

е_в = U_ф.НН/ W_НН, (17)

е_в =231/ 36 = 6,42

Дійсна індукція у стрижні В_с, Тл

В_с = е_в 10⁴/(4,44 f П_с), (18)

В_с =6,42 10⁴/(4,44 50 176) = 1,64

Густина струму в алюмінієвих обмотках силових трансформаторів складає 1,2...2 А/мм ².

Задається густина струму в обмотці НН J_НН = 1,8 А/мм ².

Орієнтовний переріз витка П_в.НН, мм ²

П_в.НН = І_ф.НН / J_НН, (19)

/94

П_в.НН = 577/ 1,8 = 321

Із врахуванням експлуатаційних та економічних вимог обираються обмотки: НН – гвинтова одноходова; ВН – циліндрична багатошарова. В обмотках НН передбачається транспозиція елементарних проводів (дві – групові, одна - загальна). Обмотка НН намотується на восьми рейках, обмотка ВН на чотирнадцяти рейках. Канал охолодження в обмотці ВН виконується гофрованим циліндром. Вигляд обмоток відображено на рисунку 3.

Орієнтовне значення висоти одного витка h_в, см

h_в= , (20)

де h_к– осьовий розмір охолоджуючого канала між витками, см

h_в= = 0,9

Після вибору конструкції обмотки до отриманих орієнтовних значень П_в та h_в по сортаменту обмоткових проводів підбираються перерізи проводів.

Обирається провід алюмінієвий із ізоляцією на обидва боки 0,5 мм, розмірами голого проводу а і b і перерізом П₁, мм²

АПБ – , П₁, (21)

де n_пр – кількість елементарних проводів витка;

а – радіальний розмір проводу, мм;

b – осьовий розмір проводу, мм;

а`– радіальний розмір ізольованого проводу, мм;

b`– осьовий розмір ізольованого проводу, мм.

/95

АПБ – , П₁ = 39,64

а) б)

а) гвинтова, б) багатошарова

Рисунок 3 – Вигляд обмоток.

Уточнюється переріз витка обмотки НН П_в.НН, мм²

П_в.НН = n_пр П₁, (22)

П_в.НН = 8 39,64 = 317

Уточнюється густина струму обмотки НН J_НН, А/мм²

J_НН = І_ф.НН /П_в.НН, (23)

J_НН =577/317=1,82

Уточняється висота обмотки НН Н_{0. НН} , см

Н_0.НН = b`(W_НН + 4) + К_ус h_к (W_НН +3), (24)

де К_ус – коефіцієнт усадки прокладок обмоток в осьовому напрямку при сущінні та пресуванні.

/96

Н_0.НН = 0,95(36 + 4) + 0,95 0,5 (36 +3) = 58

Приймається Н_0.НН = 58 см.

Радіальний розмір обмотки а₁, см

а₁ = 1,03 n_пр а , (25)

а₁ = 1,03 0,5 8 = 4,12

Внутрішній діаметр обмотки НН Д₁^', см

Д₁^' = Д₀ + 2а₀₁, (26)

Д₁^' = 16 + 2 0,4= 16,8

Середній діаметр обмотки НН Д_сер.1, см

Д_сер.1 = Д₁^ + а₁, (27)

Д_сер.1 = 16,8 + 4,12 = 20,92

Зовнішній діаметр обмотки НН Д₁^'' , см

Д₁^'' = Д₁^' + 2а₁, (28)

Д₁^'' = 16,8+ 2 4,12 = 25

Розрахунок обмоток ВН починається із визначення числа витків, потрібного для отримання номінальної напруги та напруги всіх відгалужень при діапазоні регулювання ± 5%.

Число витків при номінальній напрузі W_ном.ВН

W_ном.ВН = W_НН (U_ф.ВН/U_ф.НН), (29)

W_ном.ВН = 36 (3464/231) = 540

приймається W_ном.ВН = 540 витків.

Число витків на одну ступень регулювання W_р

W_р = (2,5 W_ном.ВН)/100, (30)

W_р = (2,5 540)/100 = 13,5

Приймається W_р=14 витка.

Число витків обмотки на відгалуженнях при чотирьох ступенях регулювання:

• на верхніх ступенях регулювання:

W_ВН = W_ном.ВН + 2W_р ; (31)

W_ВН = 540 + 2 13,5 = 567

W_ВН = W_ном.ВН + W_р ; (32)

W_ВН = 540 + 13,5 = 554

• на номінальній напрузі W_ном.ВН =540

• на нижніх ступенях регулювання:

W_ВН = W_ном.ВН  W_р ; (33)

W_ВН = 540 – 13,5 = 527

W_ВН = W_ном.ВН - 2W_р ; (34)

W_ВН = 540 – 2 13,5 = 513

Орієнтовне значення густини струму в обмотці ВН J_ВН, А/мм ²

J_ВН = 2J – J_НН , (35)

J_ВН = 2 1,8 – 1,821 = 1,779

Орієнтовний переріз витка П_в.ВН, мм²

П_в.ВН = І_ф.ВН/ J_ВН, (36)

П_в.ВН = 38,5/1,779 = 21,631

Згідно основних властивостей та меж застосування вибирається багатошарова циліндрична обмотка із прямокутного проводу, рисунок 3.

Обирається провід алюмінієвий із ізоляцією на обидва боки 0,5 мм, розмірами голого проводу а і b і перерізом П₂, мм ²

АПБ – , П₂ , (37)

АПБ – , П₂ = 21,84

Уточнюється переріз витка обмотки ВН П_в.ВН, мм ²

П_в.ВН = n_пр П₂, (38)

П_в.ВН = 1 21,84= 21,84

Уточнюється густина струму обмотки ВН J_ВН, А/мм ²

J_ВН = І_ф.ВН /П_в.ВН , (39)

J_ВН = 38,5/21,84 = 1,762

/99

Висота витка h_В, см

h_в = b`, (40)

h_в = 1,05

Число витків в одному шарі обмотки W_ш

W_ш = , (41)

W_ш = = 54

Кількість шарів у обмотці n_ш

n_ш =W₂/W_ш , (42)

n_ш = 567/54 = 10,46

Приймається 11 шарів.

Напруга двох шарів U_2ш ,В

U_2ш = 2е_в W_ш , (43)

U_2ш = 2 6,42 54 = 695

Відповідно до напруги двох шарів приймається 6 шарів кабельного паперу товщиною 0,012 см.

Висота обмотки ВН Н_0.ВН , см

Н_0.ВН = h_В (W_ш + 1) + (0,5…1,5см), (44)

Н_0.ВН = 1,05 (54 + 1) + 0,5 = 58

Приймається Н_0.ВН = 58 см.

Радіальний розмір обмотки ВН без екрану а₂, см

а₂ = а`/10 n_ш +2 δ_м.ш.( n_ш – 1) + а₁₁ ^nкан, (45)

а₂ = 2,74/10 11+2 0,012(11-1)+0,5 1=3,75

Радіальний розмір обмоки з екраном,см

a02 = а₂+0,3, (46)

a02=3,75+0,3=4,05

Розташування каналу а₁₁ після намотування 1/3 всіх шарів, тому що внутрішні шари гірше охолоджуються.

Внутрішній діаметр обмотки ВН Д₂^', см

Д₂^' = Д₁^'' + 2а₁₂ , (47)

Д₂^' = 25 + 2 0,9 = 27,54

Середній діаметр обмотки ВН Д_сер.2, см

Д_сер.2 = Д₂^' + а₂ , (48)

Д_сер.2 = 27,54+ 3,75= 31,29

Зовнішній діаметр обмотки ВН Д₂^'' , см

Д₂^'' = Д₂^' + 2а₂ , (48)

Д₂^'' = 27,54+ 2 4,05= 35,65

Маса обмоток НН та ВН М_НН, М_ВН, кг

М_і = 8,47 * с *Д_сер.і *W_і * П_в.і *10^-5, (49)

де с– кількість активних стрижнів

М_НН = 8,47*3*20,92*36*317*10^-5 = 60,7

М_ВН = 8,47*3*31,29*567*21,84*10^-5 = 95

На рисунку 4 зображено побудову обмоток НН та ВН.

Далі приведено розрахунок характеристик короткого замикання.