Расчет силового трансформатора

V_у.ст = k_з´ V_у = 0,97´0,020144 = 0,019539 м³

Длина стержня:

l_с = 0,820+2´0,075 = 0,97 м

Высота  ярма прямоугольного сечения:

h_я = = = 0,316

Расстояние  между осями стержней:

С = D₂`` + a₂₂`´10^-3 = 0.498+0.030 = 0.528 м

Массы стали в стержнях и ярмах  магнитной  системы рассчитываем по (8,6), (8,8)–(8,13) (Л-1):

Масса стали угла магнитной системы:

G_у = V_у.ст.´g_ст ; где  g_ст = 7650 кг/м³

G_у = 0,019539´7650 = 149,5 кг

Масса стали ярм:

G_я = G_я` + G_я`` = 2П_я ´2Сg_ст + 2G_у = 2´0,07395 + 2´0,528´7650 + 2´149,5 = 1194,79+299 = 1493,79 » 1493,8 кг

Масса стали стержней:

G_с = G_с` + G_с`` = 1611,3 + 66,45 = 1677,75 кг

где G_с` = 3´l_с´П_с´g_ст = 3´0,97´0,07238´7650 = 1611,3 кг

      G_с``= 3´(П_с´а_1я´g_ст – G_у) = 3 (0,07238´ 0,31´7650 – 7650 –149,5) = 66,45 кг

Общая масса стали:

G_ст = G_я + G_с  = 1493,8 + 1677,75 = 3137,5 кг

Расчёт  потерь холостого  хода.

Расчёт потерь холостого хода производим по параграфу 8.2

Индукция  в стержне:

В_с = = =1,59 Тл

Индукция  в ярме:

В_я = = =1,56 Тл

Индукция  на косом стыке

В_кос. = = = 1,124 Тл

  Площади сечения немагнитных зазоров  на прямом стыке среднего стержня  равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.

  Площадь сечения стержня на косом стыке:

П_кос. = П_с = 1,41´0,07238 = 0,1024 м²

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по табл. 8.10 (Л-1) для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:

При В_с = 1,59 Тл, р_с = 1,269 Вт/кг; р_з = 974 Вт/м²

При В_я = 1,56 Тл, р_я = 1,207 Вт/кг; р_з = 934 Вт/м²

При В_кос. = 1,124 Тл, р_кос = 445 Вт/м²

Для плоской  магнитной системы с косыми стыками  на крайних стержнях и прямыми  стыками на среднем стержне, с  многоступенчатым ярмом, без отверстий  для шпилек, с отжигом пластин  после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь применим выражение (8,32) (Л-1).

     На основании параграфа 8,2 и  табл. 8,12 принимаем:

k_п.р. = 1,05;  k _п.з. = 1;_. k _п.я. =  1; k _п.п. =  1,03; k _п.ш. = 1,05.

По таблице 8,13 (Л-1) находим коэффициент k _п.у. = 10,18.

Тогда потери холостого хода:

Р_х = [k_п.р´ k _п.з.´(р_сG_с + р_яG_я` – 4р_яG_у + ´ k _п.у.´ G_у) + 4´П_кос.´р_кос + + 1´П_с´р_з + 2´П_я´р_з] ´ k _п.я ´ k _п.п. ´ k _п.ш.

    Р_х = [1,05´1´( 1,269´1677,75+1,207´1194,79-4´1,207´149,5+ ´ 

´10,18´149,5) + 4´0,1024´445+1´0,07238´974+2´0,07395´934] ´1´1,03´1,05 =       = [1,05´5094,4+182,272+70,5+ +138,14] ´ 1,0815 = 5740´1,0815 = 6207,8 Вт

Или ´100 = 159 % от заданного

Расчёт  тока холостого хода.

Расчёт  тока холостого хода производим по параграфу 8.3.

По таблице 8,17 (Л-1) находим удельные намагничивающие мощности:

При В_с = 1,59 Тл, q_с = 1,715 ВA/кг; q_с.з = 18480 ВA/м²

При В_я = 1,56 Тл, q_я = 1,575 ВA/кг; q_я.з = 20700 Вт/м²

При В_кос. = 1,124 Тл, q_кос = 2620 ВА/м²

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления используем (8.43), в котором по параграфу 8.3 и таблице 8.12 и 8.21 принимаем коэффициенты:

k_т.р. = 1,18;    k _т.з. = 1,0;   k _т.пл. = 1,20;   k _т.я. =  1,0;   k _т.п. = 1,05; 

k _т.ш. = 1,06.

По таблице 8,20 (Л-1) находим коэффициент  k _п.у. = 10,18.

Q_х = [k_т.р´ k _т.з.´ (q_сG_с + q_яG_я` – 4q_яG_у + ´ k _т.у.´k _т.пл.´G_у)+4_.´q_кос´ ´П_з.кос + 1´П_с´q_с.з + 2´П_я´q_я.з] ´ k _т.я ´ k _т.п. ´ k _т.ш.

   Q_х = [1,18´1´(1,715´1677,75+1,575´1194,8-4´1,575´149,5+ ´ ´42,45´1,20´149,5) + 4´2620´0,1024+1´18480´0,07238+2´20700´0,07395]´ ´1´1,05´1,06 = [1,18´(2877,34125+1881,81-941,85+50110,1874)+1073,152+ +1337,5824+3061,53]´1,113 = [1,18´53927,48865+5472,2644]´1,113 = 69106,701007´1,113 = 16915,75822079 » 76 915,8 ВА

Ток холостого  хода

i₀ = Q_x/10S = 76915,8/10´2500 = 3,077 %

или = 279 % заданного значения.

Активная  составляющая тока холостого хода:

i_0а = = 0,248 %

Реактивная  составляющая тока холостого хода:

i_0р = = 3,067 % 

Тепловой  расчёт обмоток.

Тепловой  расчёт обмоток производится согласно параграфу 9.5 (Л-1).

Внутренний  перепад температуры

   Обмотка НН по (9.9) и по рис. 9.9 (Л-1).

Q₀₁ = = = 1,15° С

где d – толщина изоляции провода на одну сторону, d = 0,25´10^-3 м;

      q – плотность теплового потока на поверхности обмотки;

      l_из – теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода по табл. 9.1 (Л-1), l_из = 0,17 Вт/(м´°С);

    Обмотка ВН по (9.9) и рис 9.9 (Л-1);

Q₀₂ = = = 1,06° С 

  

Перепад температуры на поверхности обмоток:

    Обмотка НН:

Q_{о, м1} = k₁´ k₂´ k₃´0,35´q^0,6 = 1´1,1´0,8´0,35´780^0,6 = 16,7° С

где k₁ = 1 – для естественного масляного охлаждения;

      k₂ = 1,1 – для внутренней обмотки НН;

      k₃ = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для h_k/a = 5/22 = 0.23.

     Обмотка ВН:

Q_{о, м2} = k₁´ k₂´ k₃´0,35´q^0,6 = 1´1´0,85´0,35´719^0,6 = 15,4° С

где k₁ = 1 – для естественного масляного охлаждения;

      k₂ = 1,1 – для внешней обмотки ВН;

      k₃ = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для h_k/a = 4,5/25 = 0.18.

Полный  средний перепад температуры  от обмотки к маслу: