Расчет трансформатора ТМ1000/35
Федеральное
агентство по образованию РФ
ГОУ ВПО УГТУ
– УПИ
кафедра
«Электрические машины»
Курсовая
работа
Расчёт
трансформатора ТМ 1000/35
Каменск –
Уральский
2009г.
Ведение
Трансформаторы – это наиболее
распространённые устройства в современной электротехнике. Трансформаторы
большой мощности составляют основу систем передачи электроэнергии от
электростанций в линии электропередачи. Они повышают напряжение переменного
тока, что необходимо для экономной передачи электроэнергии на значительные
расстояния. В местах распределения энергии между потребителями применяют
трансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителей значений.
Наряду с этим, трансформаторы являются элементами электроустановок, где они
осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений необходимых
для работы последних.
Трансформатором называется
статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более обмоток
связанных индуктивно, и предназначенные для преобразования посредством
электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну
или несколько других систем переменного тока. Обмотку, присоединённую к
питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка
– вторичной. Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке
трансформатора помечают индексом 1, а относящиеся к вторичной – индексом 2.
Первичную обмотку трансформатора
подсоединяют к питающей сети переменного тока. Ток первичной обмотки I1
имеет активную и индуктивную составляющие. При разомкнутой вторичной обмотке
(холостой ход), вследствие действия индуктивной составляющей тока IОм,
возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник. Активная
составляющая тока I определяется потерями, возникающими, в местах стали, при
перемагничивании сердечника. наибольшая часть потока Ф1 сцеплённого
с первичной обмоткой, сцеплена также со всеми обмотками фазы и является потоком
взаимоиндукции между обмотками, или главным рабочим потоком Ф. другая часть
полного потока Ф1 сцеплена не со всеми витками первичной и вторичной
обмоток. Её называют потоком рассеивания.
ЭДС обмотки пропорциональна числу её
витков. Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом
трансформации, который пропорционален отношению чисел витков первичной и
вторичной обмоток.
Устройство силовых трансформаторов
Трансформаторы имеют
магнитопроводящие сердечники и токопроводящие обмотки. Для лучшего охлаждения
сердечники и обмотки мощных трансформаторов погружаются в бак, наполненный
маслом. Сердечники трансформаторов состоят из стержней, на которых размещаются
обмотки, и ярм, которые служат для проведения потока между стержнями. Различают
два вида сердечников: стержневой и броневой.
Броневой сердечник имеет разветвлённую магнитную
систему, вследствие этого поток в ярме составляет половину от потока стержня,
на котором расположены обмотки.
Трёхфазные трансформаторы выполняются
обычно стержневыми. Их сердечники состоят из расположенных в одной плоскости
трёх стержней, соединённых ярмами. Магнитная система таких трансформаторов
несколько несимметрична, так как магнитная проводимость потока крайних стержней
и среднего – является неодинаковой.
Вследствие изменения потока, в
контурах стали сердечника индуктируется ЭДС, вызывающая вихревые токи, которые
стремятся замкнуться по контуру стали, расположенному в поперечном сечении
стержня. Для уменьшения вихревых токов, сердечники трансформатора набираются
(шихтуются) из изолированных прямоугольных пластин электротехнической стали
толщиной 0.5мм или 0.35мм. Для уменьшения зазоров в местах стыков, слои
сердечника, набранные различными способами, чередуются через один. После
сборки, листы верхнего ярма вынимаются и на стержнях устанавливаются обмотки,
после чего ярмо вновь зашихтовывается. Листы сердечника изолируются лаком или
бумагой, имеющей толщину 0.03мм, и стягиваются при помощи изолированных шпилек.
По способу охлаждения трансформаторы
разделяются на масляные, обмотки которых погружены в масло и сухие,
охлаждаемые воздухом. мощные силовые трансформаторы имеют масляное охлаждение.
Трансформатор в большинстве случаев не является полностью твёрдым телом, а
содержит большое количество жидкого масла, которое оказывает значительное
влияние на теплопередачу.
В большинстве случаев в
трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки,
которые имеют вид размещённых концентрически полых цилиндров (одна в другой).
Обычно ближе к сердечнику размещается обмотка низшего напряжения, требующая
меньшей толщины изоляции сердечника.
В трансформаторах мощностью до 560 кВА
концентрическая обмотка выполняется по типу цилиндрической обмотки, в
большинстве случаев имеющей два слоя. Слои обмотки выполняются из провода
круглого или прямоугольного сечения. Провод наматывается впритык по винтовой
линии вдоль образующей цилиндра.
В трансформаторах больших мощностей
концентрическая обмотка низшего напряжения выполняется по типу винтовой, в
которой между двумя соседними по высоте витками оставляется канал.
В трансформаторах на напряжение 35 кВ
и более применяют концентрическую обмотку, выполненную по типу непрерывной, в
которой, отличие от винтовой, каждый виток состоит из нескольких концентрически
намотанных витков обмотки. Катушки этой обмотки наматываются непрерывно одним
проводом без пайки. При воздействии осевых сжимающих усилий, возникающих при
внезапных коротких замыканиях, наиболее надёжными являются непрерывные обмотки.
задачи:
1. определение основных электрических
величин;
2. определение основных размеров и
изоляционных промежутков;
3. выбор конструкции и расчет обмоток
трансформатора;
4. расчет параметров короткого
замыкания;
5. расчет магнитопровода;
6. расчет параметров холостого хода;
7. расчет бака;
8. тепловой расчет;
9. конструирование и разработка
технической документации (конструкторская проработка выполняется одновременно с
проектированием на каждом этапе).
Вариант
Тип
трансформатора
Ном.
мощность
S,
кВА
Напряжение ВН,
кВ
Напряжение НН,
кВ
Схема и группа
соединений
Напряжение
короткого замыкания
uК, %
Потери короткого замыкания РК, кВт
потери холостого хода
Р0, кВт
Ток холостого хода
i0, %
11/28
ТМ-1000/35
1000
35
10,5
Y/ D-11
6,5
12,2
2,75
1,5
РАСЧЕТ электрических ВЕЛИЧИН
Расчет электрических величин является
первым этапом проектирования трансформатора. Результаты, полученные на этом
этапе, определяют выбор основных размеров, электромагнитных нагрузок на
последующих этапах. Ниже приводится перечень этих электрических величин и
соотношения для их расчета.
1.1. Мощность на один стержень
магнитопровода
, кВА
(1.1)
где mст — число стержней магнитопровода. Для рассматриваемого трансформаторов
m=mст=3.
1.2. Номинальный (линейный) ток
обмотки низкого напряжения (НН)
,А
(1.2)
1.3. Номинальный (линейный) ток
обмотки высокого напряжения (ВН)
,А
(1.3)
1.4. Номинальные фазные токи при
соединении фаз обмотки в Y/ D
, A
(1.4)
1.5. Фазные напряжения Y/ D
при соединении фаз обмотки в , кВ
(1.5)
1.6. Испытательные напряжения обмоток.
Испытательные напряжения ( U1
ИСП , U2 ИСП ) выбираются в зависимости от номинального
напряжения обмоток, которое определяет класс напряжения трансформатора. Для
выбора испытательного напряжения руководствуюсь данными табл. 1.1.
Таблица.1.1
Испытательные напряжения
промышленной частоты для масляных силовых трансформаторов
Класс
напряжения, кВ
3
6
10
15
20
35
110
150
220
330
500
Наибольшее
рабочее напряжение, кВ
3,6
7,2
12,0
17,5
24,0
40,5
126
172
252
363
525
Испытательное
напряжение, кВ
18
25
35
45
55
85
200
230
325
460
680
U1исп = 35кВ U2исп
= 85кВ
1.7. Активная составляющая напряжения
короткого замыкания
, %
(1.6)
1.8. Реактивная составляющая
напряжения короткого замыкания
, %
(1.7)
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ основных РАЗМЕРОВ
ТРАНСФОРМАТОРА
.
Рис.1. Основные размеры трансформатора
2.1 Изоляционные промежутки (рис 1)
между обмотками и магнитопроводом выбираются в соответствии с номинальной мощностью
трансформатора и испытательными напряжениями по табл. 2.2, 2.3. выбранные
величины изоляционных промежутков сведены в табл. 2.1.
Таблица.2.1
значения изоляционных
промежутков трансформатора
Расстояние
обмотки НН
от стержня
мм
Расстояние
между
обмотками
ВН и НН,
мм
Расстояние
между
обмотками
ВН,
мм
Расстояние
обмотки НН
от ярма,
мм
Расстояние
обмотки ВН
от ярма,
мм
a01
a12
a22
l01
l02
15
27
30
15
75
Таблица.2.2
минимально допустимые изоляционные
расстояния для обмоток НН
Мощность
трансформатора
S , кВА
Испытательное
напряжение
U1 исп
, кВ
Расстояние
от
от стержня
a01
, мм
Расстояние
от
от ярма,
l01,
мм
25 — 250
5
4
15
400 — 630
5
5
**
1000 — 2500
5
15
**
630 — 1600
18, 25, 35
15
**
2500 — 6300
18, 25, 35
17.5
**
630 и более
45
20
**
630 и более
55
23
**
Все
мощности
85
30
**
примечание: ** Принимается равным l02
по табл. 2.3.
Таблица.2.3
минимально допустимые изоляционные
расстояния для обмотки ВН
Мощность
трансформатора
S , кВА
Испытательное
напряжение
U2 исп
, кВ
между
обмотками
ВН и НН,
a12
, мм
между
обмотками
ВН,
a22
, мм
Расстояние
от
от ярма,
l02
, мм
25 — 100
18, 25, 35
9
8
20
160 — 630
18, 25, 35
9
10
30
1000 — 6300
18, 25, 35
20
18
50
630 и более
45
20
18
50
630 и более
55
20
20
50
160 — 630
85
27
20
75
1000 — 6300
85
27
30
75
10000 и более
85
30
30
80
2.2 Предварительное значение
приведенной ширины обмоток НН и ВН. Приведенная ширина обмоток НН и ВН
(1.8)
определяется по следующей формуле
, мм
(1.9)
где коэффициент ka находится из табл. 2.4, Sст (кВА).
Принимаем ka=4.6
Таблица.2.4
значения коэффициента ka в формуле 4.2
Мощность трансформатора Sном, кВА
Медные обмотки
алюминиевые обмотки
U2ном, кВ
10 кВ
35 кВ
10 кВ
35 кВ
до 100
8.0-6.0
—
10.0-7.5
—
160-630
6.5-5.2
6.5-5.8
8.1-6.5
8.1-7.3
1000-6300
5.1-4.3
5.4-4.6
6.4-5.4
6.8-6.0
10000-80000
—
4.8-4.6
—
6.0-5.8
2.3. Ширина приведенного канала рассеяния
, мм
(2)
2.4 диаметр стержня магнитопровода d
определяется выражением, полученным в [4]:
, мм
(2.1)
Как видно из (2.1) для нахождения диаметра
стержня трансформатора необходимо предварительное определение двух величин :
— основного геометрического
коэффициента
— расчетной индукции стержня Вр.
2.4.1. .
(2.2)
влияет на массогабаритные и
стоимостные показатели трансформатора. При выборе его можно руководствоваться
рекомендациями табл. 2.5. принимаем Значение параметра = 1.5
Таблица.2.5
Рекомендуемые значения для
масляных трансформаторов
Металл
обмоток
при
мощности S , кВА
25 -630
1000 — 6300
10000 — 80000
Медь
1,2 — 3,6
1,5 — 3,6
1,2 — 3,0
Алюминий
0,9 — 3,0
1,2 — 3,0
1,2 — 3,0
2.4.2. Предварительное
, (2.3) где Вс — индукция в kЗ — коэффициент заполнения пакета kкр — коэффициент заполнения круга Предварительные значения . (2.4) Таблица.2.6 Таблица.2.7 индукция в стали стержня Таблица 2.8 Рекомендуемая индукция в стержнях Марка стали мощность до16 25-100 160 и более 3411,3412, 1.45-1.50 1.50-1.55 1.55-1.60 3404, 3405, 1.50-1.55 1.55-1.60 1.55-1.65 По таблице 2.8 принимаем марку стали Значит Получим диаметр стержня 2.5 Нормализованный диаметр стержня Таблица.2.9 Нормализованный диаметр стержня (мм) 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 Принимаем dН = 230 мм. При этом корректируется величина измененное (2.5) 2.6. Предварительное значение сечения , (2.6) 2.7. Средний диаметр обмоток , мм (2.7) где коэффициент kd принимаем 2.8 Высота обмоток трансформатора , мм (2.8) 2.9 Предварительное для медной обмотки , А/мм2 (2.9) для алюминиевой обмотки , (2.10) Здесь Pк (Вт) и S d12 – средний диаметр обмоток (мм), определяемый на этапе kд — коэффициент, учитывающий наличие uв — ЭДС одного витка обмоток (В), определяемая соотношением , (2.11) где Bc — индукция в стержне магнитопровода Пс – сечение стержня Таблица. 2.10 Мощность 35 — 110 110 — 2000 2000-5000 5000-20000 kд 0,99 0,99-0,97 0,95-0,90 0,90-0,89 0,88-0,75 По таблице 2.9 принимаем kд = 0,95 Получим А/мм2 полученное по (2.8) значение 2.10. Сечение витка обмотки первичной (НН) , мм2 (2.12) вторичной (ВН) , (2.13) где Iф — ток фазы обмотки , А, Dср – средняя плотность тока обмоток (А/мм2). Таблица.4.11 Сводная таблица Расстояние a01 мм 15 Расстояние a12 мм 27 Расстояние a22 мм 30 Расстояние l0 мм 75 Высота l мм 609,25 Средний d12 мм 313.72 Средняя Dср А/мм2 3.325 Сечение П1 мм2 9.546 Сечение П2 мм2 4,96 ЭДС uв В 12.066 диаметр d мм 230 Сечение Пс мм2 индукция Вс Тл 1,55 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБМОТОК Проектирование обмоток трансформатора 1. 2. 3.1 краткие сведения об обмотках Конструкции обмоток трансформаторов Классом напряжения обмотки По расположению на стержне обмотки Основным элементом каждой обмотки Катушки называют «правыми», если
Рис 3.1. Концентрические и Рис. 3.2. Направления намотки Силовые трансформаторы должны — регулирование напряжения путем — регулирование напряжения под В масляных трансформаторах мощностью 3.2 Выбор типа обмоток Проектирование обмоток трансформатора Производственные требования сводятся к оптимизации затрат материалов К эксплуатационным требованиям Механическая прочность обеспечивается Для достижения необходимой Основные параметры для выбора типа 1. Мощность трансформатора (S, кВА). 2. Ток фазы обмотки (Iф, А). 3. Номинальное напряжение (Uном , кВ) . 4. Сечение витка обмотки (П, мм2 5. Схема регулирования напряжения первые четыре параметра определены На выбор схемы регулировочных ответвлений — схема соединения обмоток; — тип обмотки; — механическая прочность при коротких — напряжение между частями обмотки. На рис. 3.3 показаны наиболее Рис. 3.3. различные схемы При соединении обмоток в звезду При соединении обмоток треугольником Схемы регулирования по рис. 3.3, а, Для снижения механических усилий, действующих При регулировании напряжения по указанные выше соображения позволяют основные свойства и пределы Таблица 3.1 Тип обмотки Применение основные достоинства Диапазон (ориентировочно) Число схема Мощность S, кВА Сечение П, мм2 ток на стержень, Линейное U, кВ Цилиндрическая одно- и НН (ВН) Технологичность, хорошее Малая М До 630 5-250 15-800 До 6 1-8 А До 630 7-300 10-650 До 6 1-8 Цилиндрическая многослойная из ВН (НН) Технологичность, хорошее Меньшая М 630 — 80000 5-400 15-1200 10, 35 1-8 а,б А 16000 7-500 10-1200 10, 35 1-8 Цилиндрическая многослойная из круглого ВН (НН) Технологичность Ухудшение М До 630 0.11-42 0.3-100 До 35 1-2 а,б А До 630 1 — 50 2-135 До 35 1 винтовая одно- и многоходовая НН Механическая Высокая М 160 и выше 75 и более 300 и более До 35 4-16 — А 100 и выше 75 и более 150 и более До 35 4-16 Непрерывная катушечная (спиральная) ВН (НН) электрическая повышенная М 160 и выше 5 и более 15 и более 3-220 1-5 в,г А 100 и выше 7 и более 10 и более 3- 220 1-5 3.3. Расчет обмоток 3.3.1. Число витков в фазе обмотки НН (3.1) полученное по (3.1) значение w1 округляется до ближайшего целого числа При этом корректируется ЭДС одного , (3.2) 3.3.2. Число витков обмотки ВН при (3.3) 3.3.3. Напряжение одной ступени , (3.4) 3.3.4. Число витков одной ступени (3.5) полученное по ( 3.5 ) значение w2р округляется до ближайшего целого 3.3.5. Полное число витков обмотки ВН (3.6) 3.3.6. Число витков основной части (3.7) 3.3.1 многослойная цилиндрическая Обмотка этого типа может применяться Рис. 3.6.Сечение витка обмотки Рис. 3.7. многослойная 3.3.16. По сечению витка (П, мм2) . Для обмотки ВН Для обмотки НН 3.3.17. Высота витка Для обмотки ВН , (3.171) Для обмотки НН , (3.172) где b/ — размер провода в изоляции в осевом направлении (мм), nв – число параллельных проводов в витке. 3.3.18 Число витков в слое Для обмотки ВН , (3.181) Для обмотки НН , (3.182) где l – высота обмотки (мм), предварительно определенная на полученное значение wсл округляется до целого числа. 3.3.19. Число слоев обмотки Для обмотки ВН (3.191) Для обмотки НН (3.192) округляется до большего целого числа. 3.3.20. Уточненный осевой размер Для обмотки ВН , (3.201) Для обмотки НН , мм (3.202) 3.3.21. Для расчета радиального Для обмотки ВН , (3.211) Для обмотки НН , (3.212) По табл.3.2 выбирается число слоев и Таблица 3.2. Междуслойная изоляция в многослойной прямоугольного провода 3.3.22. радиальный размер обмотки с Для обмотки ВН , (3.221) Для обмотки НН , (3.222) где a/ — радиальный размер провода в изоляции (мм). Этот размер (a) не должен превышать предельного Если размер (a) превышает предельное значение, то Для обмотки ВН , мм (3.231) Для обмотки НН , мм (3.232) где n – число катушек 3.3.23. Полное сечение витка из nв параллельных проводов Для обмотки ВН , (3.241) Для обмотки НН , (3.242) где П/ — сечение выбранного 3.3.24. Уточненная плотность тока Для обмотки ВН , (3.251) Для обмотки НН , (3.252) 3.3.25. поверхность охлаждения обмотки Для обмотки ВН , (3.261) Для обмотки НН , (3.262) где k – коэффициент, учитывающий закрытие части обмотки рейками и другими 3.4.Окончательные размеры обмоток 3.41.Внутренний диаметр обмотки (3.50) 3.42. наружный диаметр обмотки (3.51) 3.43.Внутренний диаметр обмотки (3.52) 3.44. Наружный диаметр обмотки (3.53) где а1 , а2 , Вес обмотки (кг) определяется для медного провода , кг (3.54) где mcт — число стержней магнитопровода; П — сечение витка обмотки; w — число витков обмотки. Dср — средний диаметр обмотки. Вес обмотки медной обмотки(кг): Для обмотки НН Для обмотки ВН Таблица 3.4. основные параметры обмоток Параметр Обмотка НН Обмотка ВН Тип обмотки многослойная многослойная Число
Число — Число — 42 количество 2 2 Число — — Число — — Число
Провод
Сечение 9.912 5.94 Сечение 9.546 4,96 Плотность
Осевой
радиальный
Диаметр
Вес
Примечание * для катушечной обмотки ** для цилиндрических обмоток Таблица 3.5. размеры и сечения прямоугольного b, мм Сечения, мм2, 1,35 1,56 1,68 1,81 2,1 2,26 2,44 2,63 2,83 3,05 3,28 3,53 3,8 4,4 4,7 5,1 5,5 3,8 5,72 4,4 5,73 6,65 7,75 8,76 10,2 12,0 13,9 15,1 5,1 6,68 7,75 8,36 9,02 10,2 11,9 13,9 16,2 18,9 21,5 5,5 15,1 20,4 5,9 5,76 8,99 9,7 10,5 11,9 13,9 16,2 18,9 21,9 29,2 6,4 9,77 11,4 12,9 15,1 17,6 19,0 20,5 23,8 27,3 31,7 6,9 10,6 11,4 12,3 14,0 16,3 19,0 22,1 25,7 29,5 34,3 7,4 20,4 22,1 8,0 12,3 13,2 14,4 16,3 17,6 19,0 20,5 22,1 23,9 25,7 29,9 34,3 39,9 43,1 8,6 39,5 9,3 14,3 16,6 19,0 22,2 24,0 25,8 27,9 30,0 34,8 40,0 46,5 10,0 23,9 25,8 32,3 37,5 43,1 50,1 54,1 10,8 19,3 22,2 25,9 30,1 34,9 37,6 40,5 46,6 54,2 58,5 11,6 43,6 58,3 12,5 25,8 30,0 34,9 37,6 40,5 43,6 47,0 62,9 Примечание. Толщина изоляции на две Таблица 3.6. размеры и сечения прямоугольного b, мм Сечения, мм2 1,8 2,00 2,24 2,50 2,80 3,00 3,15 3,35 3,55 3,75 4,00 4,25 4,50 4,75 5,00 5,30 5,60 4,00 6,84 7,64 8,60 9,45 10,65 4,50 7,74 8,64 9,72 12,05 12,95 13,63 5,00 8,64 9,64 10,84 11,95 13,45 14,45 15,20 16,20 17,20 5,60 9,72 10,84 12,18 13,45 15,13 16,25 17,09 18,21 19,33 20,14 21,54 6,30 10,98 12,24 13,75 15,20 17,09 18,35 19,30 20,56 21,82 22,77 24,34 25,92 27,49 7,10 12,42 13,84 15,54 17,20 19,33 20,75 21,82 23,24 24,66 25,77 27,54 29,32 31,09 32,87 34,64 8,00 14,04 15,64 17,56 19,45 21,85 23,45 24,65 26,25 27,85 29,14 31,14 33,14 35,14 37,11 39,24 41,54 43,94 9,00 15,84 17,64 19,80 21,95 24,65 26,45 27,80 29,60 31,40 32,89 35,14 37,39 39,64 41,84 44,14 46,84 49,54 10,00 17,64 19,64 22,04 24,45 27,45 29,45 30,95 32,95 34,95 36,64 39,14 41,64 44,14 46,64 49,14 52,14 55,14 10,60 18,72 20,84 23,38 25,95 29,13 32,84 37,08 41,54 46,84 52,14 58,50 11,20 24,73 27,45 30,81 33,05 34,73 36,97 39,21 41,14 43,94 46,74 49,54 52,34 55,14 58,50 61,86 11,80 26,07 28,95 32,49 36,72 41,34 46,34 52,24 58,14 65,22 12,50 27,64 30,70 34,45 36,95 38,83 41,33 44,83 46,02 49,14 52,27 55,39 58,52 61,64 65,39 69,14 13,20 32,45 36,41 41,03 46,31 51,94 58,54 65,14 73,06 14,00 34,45 38,65 41,45 43,55 46,35 49,15 51,95 55,14 58,64 62,14 65,64 69,14 73,34 77,54 15,00 36,95 41,45 46,70 52,70 59,14 66,64 74,14 83,14 16,00 44,25 47,45 49,85 53,05 56,25 59,14 63,14 67,14 71,14 75,14 79,14 83,94 88,74 17,00 47,05 53,00 59,80 67,14 75,64 84,14 94,34 18,00 53,45 56,15 59,75 63,35 66,64 71,14 75,64 80,14 84,64 89,14 94,54 99,94 Примечание. Толщина изоляции на две 4. РАСЧЕТ параметров КОРОТКОГО 4.1 Потери в обмотке Pобм определяются плотностью тока, Обмотка НН:, Обмотка ВН: , (4.1) где D — уточненная плотность тока в обмотке; k – коэффициент, учитывающий плотность kдоп – коэффициент, учитывающий 4.2 Общие потери короткого замыкания , Вт (4.2) где kотв –учитывает потери в отводах обмоток, в стенках бака, других 4.3. Активная составляющая напряжения , % (4.3) 4.4. Реактивная составляющая ,% (4.4) здесь ширина приведенного канала (4.5) Принимаем = (4.6) Коэффициент kр учитывает реальное распределение потоков рассеяния (kр = 0,93-0,98). 4.5.Полное напряжение короткого , (%). (4.7) 5. РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА Основные размеры и данные стержня При окончательном расчете Размеры пакетов стержня следует Форма поперечного сечения ярма Шихтованные магнитопроводы собирают — с прямыми стыками; — с косыми стыками; — с комбинированными стыками. Для магнитопроводов из Рис. 5.1. Поперечное сечение Рис. 5.2. Схемы шихтовки магнитопровода 5.1 Определение числа и размеров Таблица 5.1. стержень d, мм nс kкр с1*b1, мм с2*b2, мм с3*b3, мм с4*b4, мм с5*b5, мм с6*b6, мм с7*b7, мм с8*b8, мм 230 8 0.933 220*32 205*19 185*16 165*12 145*9 130*5 115*5 90*6 5.2. Сечение стержня магнитопровода , мм2. (5.1) 5.3 Определение числа и размеров Таблица 5.2. ярмо d, мм nя с1*b1, мм с2*b2, мм с3*b3, мм с4*b4, мм с5*b5, мм с6*b6, мм с7*b7, мм с8*b8, мм 230 6 220*32 205*19 185*16 165*12 145*9 130*5 Таблица 5.3. стержень ярмо d, мм nс kкр с1*b1, мм мм с3*b3, мм с4*b4, мм с5*b5, мм с6*b6, мм с7*b7, мм с8*b8, мм nя ся, мм 80 4 0.863 75*14 65*9 55*6 40*5 3 55 85 5 0.895 80*14 70*10 60*6 50*4 40*4 4 50 90 5 0.891 85*15 75*10 65*6 55*4 40*4 4 55 95 5 0.887 90*15 80*10 65*9 50*5 40*4 4 50 100 6 0.917 95*16 85*10 75*7 65*5 55*4 40*4 5 55 105 6 0.912 100*16 90*11 80*7 65*7 50*4 40*4 5 50 110 6 0.905 105*16 95*11 85*7 75*6 65*4 40*7 5 65 115 5 0.903 105*25 95*9 85*6 65*9 40*3 4 65 120 6 0.928 115*18 105*11 90*10 75*8 60*6 40*4 5 60 125 6 0.915 120*18 105*16 95*6 85*6 65*7 40*6 5 65 130 6 0.918 125*18 110*16 100*8 80*9 65*5 40*6 5 65 140 6 0.919 135*19 120*17 105*10 85*9 65*7 40*5 5 65 150 6 0.915 145*19 135*13 120*13 105*9 85*8 55*7 5 85 160 6 0.913 155*20 135*23 120*10 105*7 85*7 55*7 5 85 170 6 0.927 160*28 145*17 130*10 110*10 85*8 50*8 5 85 180 6 0.915 175*21 155*25 135*13 120*8 95*9 65*8 5 95 190 7 0.927 180*30 165*17 145*14 130*8 115*7 100*5 75*7 5 100 200 7 0.918 195*22 175*26 155*15 135*11 120*6 105*5 75*7 5 120 210 7 0.922 200*32 180*22 160*14 145*8 130*6 110*8 90*6 5 130 220 8 0.929 215*23 195*28 175*15 155*12 135*9 120*5 105*4 75*7 6 120 230 8 0.933 220*32 205*19 185*16 165*12 145*9 130*5 115*5 90*6 6 130 240 8 0.927 230*34 215*19 195*17 175*12 155*9 138*8 120*5 95*6 6 135 250 8 0.929 240*34 220*24 200*16 180*12 155*11 140*6 120*6 100*5 6 140 260 8 0.924 250*35 230*25 215*13 195*13 175*10 155*8 120*9 105*6 6 155 270 8 0.930 260*35 240*25 215*20 195*13 170*11 155*5 135*7 105*8 6 155 280 8 0.927 270*36 250*26 230*17 215*9 195*11 175*6 135*13 105*7 6 175 290 8 0.927 280*37 260*27 235*21 210*15 180*13 165*12 145*6 115*8 6 165 300 8 0.930 295*28 270*37 250*18 230*13 215*8 175*18 135*12 105*7 6 175 5.4. Сечение ярма магнитопровода , мм2. (5.2) 5.5. Уточненное
, (5.3) где kЗ — 5.6.
, Таблица 5.4. Коэффициент заполнения пакета стержня Толщина листов жаростойкое однократное лаковое двухкратное лаковое 0,27 0,93 0,9 0,89 0,3 0,94 0,91 0,9 0,35 0,95 0,93 0,91 0,5 0,96 0,95 0,93 5.7. Длина стержня магнитопровода , (5.5) 5.8. Высота ярма , (5.6) 5.9. Высота магнитопровода , (5.7) 5.10. Расстояние между осями стержней , (5.8) 5.11. Ширина пакета магнитопровода , (5.9) 5.12. Магнитопровод трансформатора , мм3 (5.10) Тогда весь объем магнитной системы — двух ярем , мм3 (5.11) — трех стержней , мм3 (5.12) 5.13. Вес стали магнитопровода , кг (5.13) 6. РАСЧЕТ параметров ХОЛОСТОГО ХОДА 6.1. Потери холостого хода , Вт 6.1 где pс — удельные потери в стали стержней pя — удельные потери в стали ярем kд — коэффициент добавочных потерь (kд =1.1) Удельные потери в (6.1) можно pс=1,134 Вт/кг qс pя=1,295 Вт/кг qя = 645 ВА/кг 6.2. Полная намагничивающая мощность , м3 м3 , м2. , ВА (6.2) где qс — удельная намагничивающая мощность qя — удельная намагничивающая мощность qя — удельная намагничивающая мощность 6.3. Реактивная составляющая тока , % (6.3) 6.4. Активная составляющая тока , % (6.4) 6.5. ток холостого хода. , % (6.5) Таблица 6.4 Удельные потери и намагничивающая B, p, q, qз, ВА/м2 1.500 1.100 570 16600 1.520 1.134 585 17960 1.540 1.168 600 19320 1.560 1.207 615 20700 1.580 1.251 630 22100 1.600 1.295 645 23500 1.620 1.353 661 25100 1.640 1.411 677 26700 1.660 1.472 695 28600 1.680 1.536 709 30800 1.700 1.600 725 33000 7. РАСЧЕТ БАКА размеры бака определяются габаритами Таблица 7.1. минимальное расстояние от крышки до класс напряжения обмотки ВН, кВ минимальное расстояние от крышки до класс напряжения обмотки ВН, кВ минимальное расстояние от крышки до 6 270 35 47 10 300 110 50 20 300 Таблица 7.2. минимальное расстояние от отвода до испытательное толщина минимальное 85 2 50 230 20 190 минимальное расстояние от отвода до испытательное толщина минимальное 25 2 20 35 2 20 25 2 25 85 2 50 230 20 95 7.1. Диаметр отвода обмотки ВН , мм (7.1) 7.2. Длина бака (7.2) Где 7.3 Ширина бака (7.3) 7.4 Высота бака (7.4) Рис 7.1. 7.2 По рассчитанным размерам бака 8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ Тепловое состояние электрической такая оценка может быть получена на , Вт (8.1) где P — мощность, выделяемая в объеме нагреваемого тела; Похл — площадь поверхности тела, через a — коэффициент Q — Qос — При этом предполагается, что весь Для проведения тепловых расчетов , оС (8.2) В нашем случае мощность Р в уравнении , (8.3) Для масляного трансформатора Таблица 8.1. Области применения баков различной тип бака вид охлаждения мощность кВА Бак с М 25-40 Бак со М 40-630 Бак с М 100 -6300 Бак с М 2500-10000 8.1. Коэффициент теплоотдачи с , Вт/(м2 . оС) (8.4) где kф — коэффициент формы поверхности (для 8.2. Предварительное значение общей , мм2 (8.5) Величину перегрева в (8.5) принять 8.3. поверхность охлаждения , мм2 (8.6) где kф = 1.3 — коэффициент формы 8.4.Используя табл. 8.2, выбрать Рис. 8.1. размеры радиатора Таблица 8.2. Основные данные трубчатых радиаторов Размер А, мм поверхность Прад, м2 Вес, кг стали масла С одним труб 710 0,746 12,9 8,5 900 0,958 15,35 10,9 С двумя рядами труб 710 2,135 34,14 24 900 2,733 41,14 30 1150 3,533 50,14 38 1400 4,333 53,94 46 1615 4,961 67,14 53 1800 5,613 73,94 57 2000 6,253 81,98 64 2200 6,893 89,18 72 2400 7,533 95,68 78 ПРИМЕЧАНИЯ: 1. 2. 3. Принимаем трубчатые радиаторы с Размер А, мм Поверхность Прад, м2 Вес, кг стали масла С двумя рядами труб 2000 6,253 81,98 64 ЛИТЕРАТУРА 1. Вольдек А. И. Электрические машины. 2. Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., 3. Лейтес Л.В.. Электромагнитные 4. Тихомиров П.М. Расчет 5 . Сапожников А.В. Конструирование 6. Аншин В.Ш., Хадяков З.Т. Сборка 7. Боднар В. В. Нагрузочная 8. испытания мощных трансформаторов и 9. ГОСТ 11 677-85. Трансформаторы
стали магнитопровода;
активной сталью.
ступенчатой фигурой.
коэффициентов в (2.7)
магнитопровода определяется маркой электротехнической стали и мощностью
трансформатора. В настоящее время для изготовления магнитопроводов
трансформаторов применяется холоднокатанные анизотропные стали, для которых
рекомендуемые уровни индукций приведены в табл. 2.8
силовых масляных трансформаторов
трансформатора S, кВА
3413
3406, 3407, 3408
3411 или 3412 или 3413 и Вс=1.55.
магнитопровода
магнитопровода. определяется округлением рассчитанного по ( 2.1 ) диаметра
стержня магнитопровода до ближайшего значения по нормализованной шкале dН
( табл. 2.9).
значение
стержня магнитопровода (мм2), определяемое диаметром (d, мм)
мм2
трансформатора
на этом этапе для медной обмотки — kd =1,39.
А/мм2
(кВА) — мощность короткого замыкания и полная мощность трансформатора, заданные
в техническом задании;
расчета главных размеров;
добавочных потерь и приближенно определяемый полной мощностью трансформатора по
табл. 2.10;
В,
(Тл), определяемая маркой стали при расчете главных размеров;
магнитопровода (мм2).
трансформатора, S, кВА
До 35
плотности тока укладывается в следующие пределы: — для медной обмотки -1.8-4.5
А/мм2;
предварительно может быть определено следующим образом:
мм2
обмотки НН от стержня
между обмотками ВН и НН
между обмотками ВН
обмок от ярма
обмоток
диаметр обмоток
плотность тока в обмотках
витка первичной обмотки НН
витка вторичной обмотки ВН
витка
стержня магнитопровода
стержня магнитопровода
в стали
ТРАНСФОРМАТОРА
выполняется после выбора главных размеров трансформатора. задачи, решаемые на
этом этапе:
Выбор типа
обмоток и схемы регулирования напряжения.
Расчет и выбор
обмоточного провода и определение размеров обмоток.
трансформаторов
могут существенно различаться в зависимости от мощности и напряжения.
Определяющими конструктивное исполнение обмотки являются число витков, сечение
витка и класс напряжения.
трансформатора называют ее длительно допустимое рабочее напряжение. Класс
совпадает с номинальным напряжением электрической сети, в которую обмотка
включается. Каждому классу напряжения соответствуют определенные испытательные
переменные напряжения при промышленной частоте и импульсные. Классом напряжения
трансформатора считают класс напряжения обмотки ВН.
подразделяют на концентрические (рис. 3.1, а) и чередующиеся
(рис. 3.1, б). При использовании концентрических обмоток в силовых
трансформаторах обмотка НН располагается внутри, а ВН — снаружи.
является виток, который состоит из одного или нескольких параллельных
проводников. Совокупность витков, соединенных последовательно, образует
катушку. Обмотка может состоять из одной или нескольких катушек. Витки,
вплотную намотанные на цилиндрической поверхности, образуют слой.
обход вдоль витков совершается по часовой стрелке, и «левыми», если обход идет
против часовой стрелки (по аналогии с обозначением резьбы винта) От направления
намотки витков зависит направление ЭДС, индуцированной в катушке, и направление
магнитных силовых линий. По соображениям удобства изготовления большинство
обмоток трансформаторов выполняют с левой намоткой.
чередующиеся обмотки
катушек
позволять регулировать напряжение на нагрузке в небольших пределах. Такое
регулирование напряжения осуществляется изменением коэффициента трансформации.
С этой целью одна из обмоток (обмотка ВН) должна иметь несколько отпаек. В
силовых трансформаторах предусматривается два вида регулирования напряжений
силового трансформатора:
переключения ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после отключения всех
обмоток трансформатора от сети;
нагрузкой (РПН), без отключения обмоток трансформатора от сети.
от 25 до 200000 кВА с ПБВ стандартами ГОСТ 12022-66; 11920-73 и 12965-74
предусмотрено выполнение на обмотках ВН четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5 и
-5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением.
осуществляется с учетом производственных и эксплуатационных требований,
предъявляемых к ним.
и труда на производство трансформатора. Это обеспечивается выбором
рационального типа обмотки, материала обмоточного провода, компактным
размещением и распределением витков и катушек чтобы ограничить расход
обмоточного провода и обеспечить наилучшее заполнение окна магнитопровода.
относятся механическая прочность при воздействии сил короткого замыкания и
ограниченный нагрев обмоток в номинальном режиме работы.
рациональным расположением витков и катушек так, чтобы ограничить возникающие
электромагнитные усилия.
нагревостойкости следует обеспечить эффективную теплоотдачу от обмотки в
охлаждающую среду путем создания развитой охлаждающей поверхности и выбором
рациональной плотности тока. Требование эффективной теплоотдачи ограничивает
радиальный размер обмотки между двумя охлаждающими поверхностями.
обмоток следующие:
).
(для обмоток ВН).
техническим заданием, либо предыдущим этапом проектирования (выбор главных размеров).
влияет ряд факторов:
замыканиях;
употребительные схемы выполнения регулировочных ответвлений в обмотках ВН трансформаторов
и стандартные обозначения начал, концов и ответвлений обмоток ВН
выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения
ПБВ.
наиболее целесообразны схемы рис. 3.3, а, б, в, поскольку допускают
применение наиболее простого и дешевого переключателя — одного на три фазы
трансформатора. В этих схемах рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышает 10%
линейного напряжения трансформатора. Схема по рис. 3.3, г требует или
трех отдельных переключателей для каждой фазы или одного трехфазного переключателя.
В последнем рабочее напряжение между отдельными его частями может достигать 50%
номинального напряжения обмотки, однако и такие переключатели находят широкое
применение.
наиболее целесообразна схема по рис. 3.3, г. В схемах регулирования, регулировочные
витки каждой фазной обмотки присоединяются к линейному зажиму соседней фазы и
рабочее напряжение между контактами различных фаз на переключателе достигает
100% номинального напряжения обмотки. Схема по рис. 3.3, в при
соединении обмотки в треугольник не применяется.
б могут быть реализованы в цилиндрических обмотках, а по рис. 3.3, в, г
— в катушечных. особенностью схемы по рис. 3.3, в является то, одна
половина обмотки мотается правой, а другая левой намоткой.
на обмотку при коротком замыкании, рекомендуется размещать симметрично
относительно середины высоты обмотки, например по схемам рис. 3.3, б, в, г.
Схема по рис. 3.3 а для регулирования напряжения при многослойной
цилиндрической обмотке применяется в трансформаторах мощностью до 160 кВА.
схемам на рис. 3.3, в и г в месте разрыва обмотки в середине ее высоты
образуется изоляционный промежуток в виде горизонтального радиального масляного
канала. иногда этот канал заполняется набором шайб, изготовленных из
электроизоляционного картона. Размер этого промежутка по схеме рис. 3.3, в
определяется половиной фазного напряжения обмотки, а при схеме по рис. 3.3 г — примерно 0,1 фазного напряжения. Увеличение этого промежутка нежелательно, так как
приводит к существенному увеличению осевых механических сил в обмотках при
коротком замыкании, возрастающих также и с ростом мощности трансформатора.
именно это обстоятельство ограничивает применение схемы по рис. 3.3, в
напряжением не свыше 38,5 кВ и мощностью не более 1000 кВА.
выбрать тип обмоток (первичной и вторичной) по табл. 3.1.
применимости обмоток разных типов
Основные
недостатки
значений критериев выбора
параллельных проводов в витке
регулирования напряжения рис.4.3
трансформатора,
витка,
I, А
напряжение,
двухслойная из прямоугольного провода
охлаждение
механическая прочность
прямоугольного провода
заполнение окна магнитопровода
поверхность охлаждения (по равнению с обмотками, имеющими радиальные каналы)
-25000
провода
теплоотдачии уменьшение механической прочности при большой мощности
прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение
стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой
и механическая прочность, хорошее охлаждение
сложность технологии (необходимость перекладки катушек)
витка
В
номинальном напряжении
регулирования
В.
регулирования при соединении обмотки ВН в звезду
числа. w2р = 42
(при четырех ступенях регулирования)
обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)
обмотка из прямоугольного провода
в качестве обмотки высокого напряжения (в некоторых случаях низкого напряжения)
в масляных трансформаторах класса напряжения 10 и 35 кВ мощностью свыше 1000
кВА.
цилиндрическая обмотка (nсл = 7, n = 2)
выбирается провод из сортамента обмоточного провода по табл.3.5, 3.6 (в один
провод или несколько параллельных проводов). размеры выбранного провода
записываются в следующем виде:
мм ,
мм ,
этапе выбора главных размеров.
обмотки:
мм
размера обмотки необходим выбор междуслойной изоляции, которая определяется
напряжением двух слоев
В
В
общая толщина (dмсл) для
междуслойной изоляции.
цилиндрической обмотке из
учетом междуслойной изоляции
мм ,
мм ,
значения (между двумя охлаждающими каналами) по допустимой плотности теплового
потока, определяемого по рис.4.13 (для масляного трансформатора q=1200-1500 Вт/м2).
обмотка делится на 2 (или более) катушки с осевым каналом между ними . Ширина
канала aк = 0,01 l, но не
менее 5 мм. Принимаем aк = 5 мм. При этом радиальный размер обмотки увеличивается на ширину канала (или каналов) :
мм2
мм2
провода, мм2.
А/мм2 .
А/мм2 .
мм2
мм2
изоляционными деталями (k =
0,75).
низкого напряжения
низкого напряжения
высокого напряжения
высокого напряжения
а01 , a12 — изоляционные промежутки
(табл.4.1)
соотношением:
цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
витков обмотки
витков в основной части обмотки ВН
витков в регулировочной ступени ВН
катушек
витков в катушке (основной)
витков в катушке (регулировочной)*
витков в слое**
(марка, размеры), мм
провода, мм2
витка, мм2
тока, А/мм2
размер обмотки, мм
размер обмотки, мм
обмотки ,мм : наружный
внутренний
обмотки, кг
медного провода (Марка ПББО)
при а, мм
стороны: нормальная 0,5 мм, усиленная 1,0 ; 1,4 ; 2,0 мм
алюминиевого провода (Марка АПБ)
, при а, мм
стороны : нормальная 0,50 мм ; усиленная 1,06 ; 1,50 ; 2,07 мм
ЗАМЫКАНИЯ
материалом и весом обмоточного провода
Вт
Вт
и электропроводность материала обмотки (для медного провода k=2,4 , для алюминиевого провода k=12,75);
дополнительные потери в обмотке (приближенно можно принять kдоп = 1,09 ).
элементах конструкции от потоков рассеяния (ориентировочно можно принять kотв=1,1).
короткого замыкания
напряжения короткого замыкания
рассеяния (aр) и параметр b определяются реальными размерами спроектированной обмотки:
замыкания
магнитной системы—его диаметр и высота, активное сечение — приближенно
определяются в начале расчета трансформатора до расчета обмоток. Окончательный
расчет магнитной системы обычно проводится после того, как установлены размеры
обмоток трансформатора и главных изоляционных промежутков и проверены некоторые
параметры трансформатора—потери и напряжение короткого замыкания.
определяются: размеры пакетов стержня и ярма, расположение охлаждающих каналов,
схему шихтовки, активные сечения стержня и ярма, число пластин стали в пакетах,
высота стержня, расстояние между осями стержней, полный вес стали в
трансформаторе. после окончательного установления всех размеров определяются
потери и ток холостого хода.
выбирать с таким расчетом, чтобы площадь поперечного сечения (ступенчатой
фигуры) стержня была максимально возможной (рис.5.1, а).
несколько отличается от формы сечения стержня. В средней своей части по размеры
пакетов ярма и стержня делают одинаковыми, а крайние пакеты выполняются более
широкими путем объединения двух-трех пакетов в один (рис. 5.1 б). Это делается
с целью улучшения прессовки ярма ярмовыми балками, более равномерного распределения
давления но ширине пакетов и уменьшения веера пластин на углах пакетов.
перекладывая пластины стержней и ярем в переплет, благодаря чему уменьшаются
воздушные зазоры. Форма стыка пластин стержней и ярм определяет схему шихтовки
магнитопровода (рис. 5.2):
холоднокатанных сталей применяются схемы с косыми и комбинированными стыками.
стержня и ярма магнитопровода
пакетов стержня производится по табл 5.3. в зависимости от диаметра стержня
магнитопровода. Результаты занесены в табл. 5.1.
пакетов ярма производится по табл 5.3. в зависимости от диаметра стержня
магнитопровода. Результаты занесены в табл. 5.2.
Тл,
коэффициент заполнения пакета активной сталью, выбираемый по табл. 5.4. Принимаем kЗ =
0,95
Тл.
сталью
мм.
мм.
мм.
мм.
мм.
представляет собой сложную пространственную фигуру. Для определения объема
стали магнитопровода удобно ввести понятие объема угла магнитопровода
можно определить как сумму объемов
определить по табл. 6.4. по величине индукции в стержне и ярме.
=
585 ВА/кг qзс =17890 ВА/м2
в стали стержней
в стали ярем
в области стыков стержней и ярем.
холостого хода.
холостого хода.
мощность стали 3404 толщиной 0.35 мм
Тл
Вт/кг
ВА/кг
активной части и минимальными изоляционными расстояниями от обмоток и отводов
до стенок бака. Эти расстояния определяются по табл. 7.1 -7.2
ярма h2
ярма, мм
ярма, мм
обмотки s1, s3
напряжение обмотки, кВ
изоляции отвода, мм
расстояние от отвода до обмотки, мм
стенки бака s2, s4
напряжение обмотки, к которой присоединен отвод, кВ
изоляции отвода, мм
расстояние от отвода до стенки бака, мм
необходимо определить поверхность охлаждения бака Пбак —
площадь крышки и боковой поверхности.
машины является важным фактором ее работоспособности. Это связано, прежде
всего, с тем, что работа любой электрической машины связана с наличием изоляции
между токоведущими частями. В качестве изоляции электрических машин чаще всего
используются материалы органического происхождения (в трансформаторе это бумага
и масло), в которые быстро разрушаются при относительно небольших температурах
— около 200о С. помимо этого в таких материалах происходят
естественные процессы старения, резко ускоряющиеся при повышении температуры.
Так в диапазоне температур 80-120о С увеличение температуры на
каждые 6о приводит у снижению срока службы изоляции в два раза. Так
при сроке службы изоляции трансформатора около 20 лет длительное увеличение
температуры на 30о выше допустимой приведет к сокращению срока
службы до полугода, а на 40о — до двух месяцев. Таким образом машина,
правильно спроектированная в электромагнитном отношении, может оказаться совершенно
неработоспособной в тепловом. Указанные обстоятельства обусловливают чрезвычайную
значимость тепловых расчетов электрических машин. Однако, ввиду того, что,
учебный план специальности составлен так, курсы по теории нагрева читаются
позже выполнения проекта, то тепловой расчет трансформатора резко упрощен и
представляет собой лишь приблизительную оценку теплового состояния
трансформатора.
основе закона Ньютона-Рихмана, описывающий процесс конвективного переноса
теплоты
которую происходит охлаждение;
теплоотдачи с поверхности;
температура нагреваемого тела;
температура окружающей среды.
внутренний объем трансформатора представляет собой однородное тело с идеальной
теплопроводностью.
удобно ввести величину перегрева — превышения температуры охлаждаемой
поверхности на температурой охлаждающей среды
(8.1) — это мощность потерь холостого хода и короткого замыкания, которые были
определены на этапе электромагнитного расчета, и таким образом, на этапе
теплового расчета являются заданной величиной. Величина перегрева определяется
классом применяемой изоляции и потому также известна. Поэтому тепловой расчет
сводится к определению поверхности охлаждения, обеспечивающей допустимые
значения перегрева при заданной мощности потерь
поверхностью охлаждения является поверхность бака. С увеличением габарита
трансформатора мощность потерь растет быстрее, чем объем а следовательно и
поверхность бака. Для уменьшения габаритов в этом случае применяют баки с
волнистой поверхностью, радиаторы, обладающие развитой поверхностью охлаждения.
Ориентировочно, тип бака можно определить по табл. 8.1.
конструкции
гладкими стенками
стенками в виде волн
навесными радиаторами с прямыми трубами
навесными радиаторами с гнутыми трубами
плоской поверхности;
гладкой стенки kф=1)
поверхности охлаждения
равной DQ=65оС.
радиаторов
поверхности для радиаторов.
необходимое количество и тип радиатора.
с прямыми трубами.
минимальное
расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака и — соответственно 0,085 и 0,10 м.
Ширина радиатора
(В) 354 мм для однорядного и 505 мм для двухрядного.
Длина радиатора
(С) 158 и 253 мм соответственно.
прямыми трубами со следующими параметрами
Л: Энергия, 1978, 832 с.
Акимова Н.А. электрические машины: Трансформаторы: Учеб. пособие для
электромех. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1989 — 352 с.
расчеты трансформаторов и реакторов. М.:Энергия, 1981. 392 с.
трансформаторов: Учеб. пособие для вузов, 5 -е изд., перераб. и доп. М.:
Энергоатомиздат, 1986. 528 с.
трансформаторов. -М. — Л: Госэнергоиздат. 1959.360с.
трансформаторов и их магнитных систем. М.: Высш. шк. 1895. 272 с..
способность силовых масляных трансформаторов. М.: Энергоатоминздат, 1983. 176
с.
реакторов /Г. В. Алексенко, А.К.Ашрятов, Е.В.Веремей, Е.С.Фрид. М-: Энергия,
1978. 519 с.
силовые масляные.
Учебная работа. Расчет трансформатора ТМ1000/35