Расчет силового трансформатора

   Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма 

                                                     k_я = 1.015  

индукция  в зазоре:

                                          В_я = В_с/К_я = 1.6/1.015 = 1.576 Тл

Число зазоров магнитной системы на косом стыке = 4, на прямом = 3. Индукция в зазоре на прямом стыке:

                                    В_з^`` = В_с = 1.6 Тл

На косом  стыке:

                                    В_з^` = В_с/ = 1.6/ = 1.132 Тл

Удельные  потери в стали р_с = 1.295 Вт/кг; р_я = 1.242 Вт/кг.

Удельная  намагничивающая мощность q_c = 1.795 ВА/кг, q_я = 1.655 ВА/кг,

Для зазоров  на прямых стыках q^``_з = 23500 ВА/кг,

для зазора на косых стыках q^`_p = 3000 ВА/м² .

  

По таблице 3.6 (Л-1) находим коэффициент учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, к_q =0.91 и по таблице 3.4 и 3.5 (Л-1) находим постоянные коэффициенты для медных обмоток a = 1.40 и b = 0.31.

Принимаем К_р £ 0.95.

Диапазон  изменения b от 1.5 до3.8, оптимальный вариант b=1.8.

Диаметр стержня d=0.32 м. 

Расчёт  основных коэффициентов.

А = 0.507 = 0.507 = 0.2467

По таблице 3.12 (Л-1)    

b = 1.8¸2.4

                       d = Ax Þ  x = d/A = 0.32/0.2467 = 1,3

b = x⁴ = 2,8 – принадлежит диапазону 1.8 ≤ β ≤ 2.4 

Определение основных размеров.

Диаметр стержня:  d = Ax = 0.32 м

Активное  сечение стержня:

     П_с = 0.785k_ca²x² = 0.785 ´ 0.8965 ´ 0.2774² ´ 1.1535² = 0.0721 м².

Средний диаметр обмоток:

                       d₁₂ = ad = 1.40´0.32 = 0.448 м.

Высота  обмоток:

                       l = pd₁₂/b = 3.14´0.448/1.77 = 0.8 м

Высота  стержня:

                       l_c = l+2l₀ = 0.8+2´0.05 = 0.9 м

Расстояние между осями стержней:

                С = d₁₂+a₁₂+bd+a₂₂ = 0.448+0.02+0.31+0.32+0.02 = 0.5872 м

ЭДС одного витка

                u_в = 4.44fП_СВ_С = 4.44´50´0.0721´1.6 = 25.6 В 

Расчёт  обмоток НН.

Число витков обмоток НН:

                                       w₁ = U_ф1/U_в = 690/25.6 = 27

Напряжение  одного витка U_в = U_ф1/w₁ = 690/27 = 25.5 В

Средняя плотность тока в обмотках :

     J_ср = 10⁴´0.76k_gP_кU_в/Sd₁₂ = 10⁴´0.746´0.91´26000´25.5/25000´0.448 =     

    = 401.86´10⁴ А/м² = 3.67 МА/м²

Сечение витка ориентировочно:

     П₁ = П^`_в = I_ф1/J_ср = 1208/3,67´10⁶ = 329.15´10^-6 м² = 330 мм²

По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току на один стержень 1208 А, номинальному напряжению одной  обмотки 690 В и сечению витка 330 мм² – выбираем конструкцию винтовой обмотки.

Размер радиального канала предварительно: h_к = 5 мм.

Число реек по окружности обмотки – 12.

Ширина  между витковых прокладок: b_пр.=40 мм

Ориентировочный осевой размер витка:

     h_в1 = + h_к = – 0.005 = 0.0208 м = 20.8 мм

        Ввиду того, что h_в1>15 мм и по графикам рис. 5.34(а) (Л-1) при максимальном размере медного провода b=15 мм и плотности тока J=3.50 МА/м² плотность теплового потока q=2400, что при естественном масляном охлаждении не допускается, выбираем двух ходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределённой транспозицией.

        По полученным ориентировочным  значениям П₁ и h_в1 в таблице 5.2 подбираем значение сечения витка из 12-ти параллельных проводов:

                               ПБ12´

Разделённых на две группы по шесть проводов с каналами по 5 мм между группами витка и между витками (рис.2).

     Для частичной компенсации разрыва  в обмотке ВН при регулировании  напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН шесть радиальных каналов по 10 мм.

Полное  сечение витка:        П₁ = 12´27.8 = 333.6 мм² = 333.6´10^-6 м²

Плотность тока:        J₁ = 1208´10⁶/333.6 = 3.62 МА/м²

По графику  рис.5.34(а) (Л-1), находим, что для J=3.6 МА/м² и b=9,5 мм,

                                           q=1600 Вт/м²

Высота  обмотки:

  l₁ = (27+1)´2´9.5´10^-3+[(27´2+1-6)´5+10´6]´0.95´10^-3 = 532´10^-3+289,75´10^-3   

  » 0.82 м

    Радиальный размер обмотки:     а₁ = 6´3.65´10^-3 = 0.022 м.

    По таблице 4.4 (Л-1) для U_исп.1=5 кВ, S=2500 кВА и винтовой обмотки находим а₀₁=15 мм, обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размером

                                     ´0.0,93 м

      3,65                                

                                

                                   9,5

                                       5                   Рис. 2 Сечение витка обмотки НН.

                                   9,5

         22 

Внутренний  диаметр обмотки:

                                    D^`₁ = d+2a₀₁ = 0.32+2´0.015 = 0.35 м

Внешний диаметр обмотки по (7.19):

                                    D^``₁ = D^`₁+ 2f₁ = 0.35+2´0.022 = 0.394 м

Плотность теплового потока на поверхности  обмотки по (7.19)

   q = ´10^-10 = ´10^-10 » 780 Вт/м²

        В обмотке предусматривается  равномерно распределённая транспозиция  параллельных проводов-12 транспозиций  по принципиальной схеме рис. 5.29 (Л-1). Первая транспозиция после первого витка, 11 последующих с шагом в два витка, т.е. после третьего витка, пятого витка и т.д. .

Масса метала обмотки по (7.6) (Л-1):

     G₀₁ = 28´10³cD_срw₁П₁ = 28´10³´3´0.372´27´333.6´10^-6 = 281.5 кг

Масса провода по таблице 5.5 (Л-1)

     G _пр1 = 281.5 ´1,02 = 287,13 кг     

Расчёт  обмотки ВН.

Выбираем  схему регулирования по рис. 3 (6.14) (Л-1) с выводом концов всех трёх фаз обмотки к одному трёх фазному переключателю. Контакты переключателя рассчитываются на рабочий ток 41,24 А. Наибольшее напряжение между контактами переключателя в одной фазе:

рабочее:

%U_2, т.е. 2020 В

испытательное:

%U₂, т.е. 4040 В.

для получения  на стороне В различных напряжений необходимо соединять

 

 

Число витков в обмотке ВН при номинальном  напряжении: