Проектирование трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора

       5.2.4 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания 

        = 8.081 %

                

       5.2.5 Напряжение короткого замыкания, U_k 

        = 8.186 % 

              

       Отклонение  расчётного напряжения короткого замыкания от гарантий-

ного: 

        = 2.33 % 

       При расчёте не следует допускать  отклонение расчётного значения нап-

ряжения короткого замыкания от гарантийного более чем на 10 %. В противном случае необходимо заменить u_k в нужном направлении за счёт изменения реак-

тивной составляющей.

       5.3 Расчёт механических сил в обмотках

       5.3.1 Установившийся ток короткого замыкания обмотки ВН

        = 407.181 А

        

            5.3.2 Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания обмотки ВН 

         =  1.601    

        = 922.148 А  

       5.3.3 Радиальная сила, действующая на обмотку ВН 

        =  

             = 5.738 · 10⁵ Н

          

       5.3.4 Растягивающее в проводе обмотки ВН и сжимающее в проводе обмотки   НН напряжения 

        = 5.61 МПа    

               

        = 6.224 МПа 

           

    Проверяем условие    σ_сж = 6.224  должно быть  меньше 15 МПа для аллюминия. Условие выполняется, но мы допускаем в данной работе некоторую погрешность.

       5.3.5 Осевые силы, обусловленные конечным соотношением высоты и ширины обмоток, F_oc

        = 2.458 · 10⁴ Н

        

       5.3.6 Максимальные сжимающие силы в обмотке 

       F_сж2 = F_oc = 2.458 · 10⁴ Н   

       F_сж1 = F_сж2= 2.458 · 10⁴ Н

        

       5.3.7 Напряжение сжатия на опорных поверхностях

       -число прокладок по окружности обмотки:  

       n₀ = 12   

        

       - ширина прокладки:  

       b_пр = 50 мм 

        = 1.0267 МПа 

                  

       Проверяем условие σ_сжат = 1.0267 < 20 МПа

       5.3.8 Температура обмоток через t_k = 4с после возникновения короткого замыкания

            Для аллюминия К_t = 5.5 

        = 112.686 ⁰С 

            Температура обмоток не должна превышать 200 ⁰С для аллюминия.

           6 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ, ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА 

       6.1 Определение размеров магнитной системы

       При окончательном расчете магнитной  системы, который производится после  завершения полного расчёта обмоток, параметров и токов короткого за-

мыкания трансформатора, для плоской шихтованной магнитной системы опре-

деляют: число ступеней в сечении стержня и ярма, размеры пакетов – ширину пластин и толщину пакетов, расположение и размеры охлаждающих каналов, полные и активные сечения стержня и ярма, высоту стержня, расстояние между осями стержней, массу стали стержней, ярм и углов магнитной системы и пол-

ную массу магнитной системы определяются потери и ток холостого хода трансформатора.

       Выбор правильной формы и размеров поперечного сечения ярма, осо-                         бенно в магнитных системах, собираемых из холоднокатаной текстурованной стали, играет существенную роль. Наиболее рациональна многоступенчатая форма сечения ярма с числом ступеней, равным или несколько большим актив-

ного сечения стержня. Форма поперечного сечения ярма в средней части по размерам пакетов повторяет сечение стержня. Крайние пакеты, в целях улуч-

шения прессовки ярма ярмовыми балками более равномерного распределения давления по ширине пакетов и уменьшение веера пластин на углах, делаются более широкими объединением двух – трёх в один. 

       6.1.1 Размеры пакетов стержня и ярма

       Ширина  пластин:

        

        (215 195 175 155  135 120 105 75) мм 

       Толщина пакетов:  

       b_i = (23 18 15 12 9 5 4 7) мм 

       

                       Рисунок 4 - Сечение стержня. 

       Общая толщина пакета стержня (ширина ярма):  

       

             = 0.092 м 

       Ширина  наибольшей пластины: 

         = 0.215 м 

       6.1.2 Площади ступенчатой фигуры сечения стержня, ярма и объём угла 

       П_фс(d_H) = 353 см² 

       П_фя(d_H) = 360.5 см² 

             V_y(d_H) = 6460 см³

            Активное сечение стержня: 

        = 0.034 м² 

       Активное  сечение ярма: 

        = 0.035 м² 

       Объём стали угла магнитной системы: 

        = 0.0063 м³ 

       6.1.2 Длина стержня

            Приращение расстояния: 

       dl = 25 мм  

       Длина стержня: 

        = 0.759 м

        

       6.1.4 Расстояние между осями соседних стержней 

        = 0.527 м  

           

       6.1.5 Проставление полученных размеров магнитопровода на эскизе

       Выбираем конструкцию шихтованного магнитопровода с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на среднем стержне. 

                         

                           Рисунок 5 - Эскиз магнитопровода. 

       Плотность холоднокатаной стали: 

         кг/м³ 

       6.1.6 Масса стали угла магнитной системы 

        = 47.936 кг  

         6.1.7 Масса стали ярем 

        = 659.525 кг   

             

       6.1.8 Масса стали стержней 

         

            = 621.59 кг 

       6.1.9 Общая масса стали магнитной системы 

       G_ст = G_я + G_c = 659.525+621.59 = 1.281 · 10³ кг    

       6.2 Определение потерь холостого хода

       Магнитная индукция в стержнях и ярмах плоской шихтованной магнит-

ной системы определяется для рассчитанного напряжения витка обмотки и окончательно установленных значений активных сечений стержня и ярма.

       6.2.1 Индукция в стержне 

        = 1.65 Тл

                 

       6.2.2 Индукция в ярме 

        = 1.616 Тл

                 

       6.2.3 Индукция в косом стыке 

        = 1.167 Тл

        

       6.2.4 Потери холостого хода

       Удельные  потери:

       - в стали стержня: 

       р_с = 1.443 Вт/м² 

       - в зоне стыка стержня 

       р_c3 = 686.736 Вт/м² 

       - в стали ярма: 

       р_я = 1.34 Вт/кг 

       - в зоне стыка ярма: 

       р_яз = 657.438 Вт/м² 

       - в зоне косого стыка: 

       р_кос = 355.863 Вт/м² 

       Коэффициент перешихтовки К_пш зависит от мощности трансформатора: 

       К_пш = 1.05 

       К_пя = 1 – коэффициент формы сечения ярма 

       К_пп = 1.03 – коэффициент прессовки 

            Потери холостого хода: 

                                           

            = 

       = 2178.4 Вт

                      

        = 137.81 Вт  

        = 2.505 · 10³ Вт 

       Заданные  потери холостого хода: 

       P_х = 2.2 · 10³ Вт 

       В расчёте следует выдерживать  потери холостого хода в пределах нормы соответствующего ГОСТ плюс 15 %: 

        = 13.885 % 

       6.3 Определение тока холостого хода

       6.3.1 Полные удельные намагничивающие мощности

       Полные  удельные намагничивающие мощности в стали, q: 

       q_c = 2.345 В · А/кг 

       q_я = 1.16 В · А/кг 

       q_кос = 3.221 В · А/кг 

          q_сз = 2.764 · 10⁴ В · А/кг 

           q_яз = 1.34 · 10⁴ В · А/кг 

       6.3.2 Намагничивающая мощность

       

       

            = 8170 В · А