Расчет трехфазного масляного трансформатора

Содержание 
 

1 Исходные  данные 4

2 Расчет  основных электрических величин 5

3 Расчет  основных размеров трансформатора 7

4 Расчет  обмотки НН 9

5 Расчет  обмотки ВН 12

6 Расчет  параметров короткого замыкания 16

7 Расчет магнитной цепи 20

8 Тепловой  расчет 25

9 Заключение 30

10 Список  использованных источников 31

1. Исходные  данные

Тип трансформатора и схема соединения обмоток ТМ Δ/Y

Частота питающей сети: 

Номинальная мощность трансформатора: 

Номинальное линейное напряжение обмотки высшего  напряжения (ВН): 

Номинальное линейное напряжение обмотки низшего  напряжения (НН): 

Материал  обмоток - аллюминий 

2. Расчет  основных электрических  величин

Номинальный линейный ток обмотки ВН, А: 

Номинальный линейный ток обмотки НН, А: 

Номинальный фазный ток обмотки ВН (действующее  значение), А: 

Номинальный фазный ток обмотки НН (действующее  значение), А: 

Фазное  напряжение обмотки ВН (действующее  значение): 

Фазное  напряжение обмотки НН (действующее  значение): 

Нормированные испытательные напряжения обмоток  трансформатора  определяется по величине заданных линейных напряжений.  Изоляционные расстояния в трансформаторе выбираются в зависимости от испытательных  напряжений   по ГОСТ 1516.1-76.  
 

Выбираем  изоляционные расстояния обмоток ВН и НН.

Таблица 2.1 - Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН, мм.

 

Таблица 2.2 - Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН, мм

 

Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН (1, табл. 4.4) 

Вид изоляции - воздушный промежуток и картон  2 х 0,5 мм (1, с. 183) 

Вид изоляции - опорная изоляция из дерева или  электрокартона

Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН (1, с. 184) 

Вид изоляции - воздушный промежуток с бумажно-бакелитовым  цилиндром толщиной 2,5 мм 

Вид изоляции - опорная изоляция из электрокартона  

Рисунок 2.1 - Главная изоляция обмоток ВН и НН 

3. Расчет  основных размеров трансформатора

Мощность  обмоток одного стержня  

Основные  размеры связаны между собой  коэффициентом, представляющим собой  отношение средней длины окружности канала между обмотками  к высоте обмотки. Этот коэффициент определяет соотношение между шириной и  высотой трансформатора, между весом  стали и меди, оказывает влияние  на стоимость трансформатора, а также  на такие его технические характеристики, как потери и ток холостого  хода, механическая прочность и нагревостойкость обмоток.

Соотношение средний длины витка к длине  обмотки принимаем по [1, табл. 3.12] 

Ширина  приведенного канала рассеяния, м 

где а12 – размер канала между обмотками  ВН и НН

Приведенная ширина двух обмоток   в предварительном  расчете определяется по формуле 

где коэффициент  k определяется по [1, табл. 3.3] 

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния  к реальному полю (коэффициент Роговского) приближено принимается в предварительном расчете [1, с. 162] 

Активная  составляющая напряжения, определяемая по формуле 

Реактивная  составляющая напряжения короткого  замыкания, % 

Индукция  в стержне для материала магнитопровода стали 3405 и заданной мощности трансформатора 

Коэффициент заполнения стержня (или ярма) сталью [1, табл. 2.3]

Коэффициент заполнения активным сечением стали  площади круга, описанного около  сечения стержня, Кс зависит от выбора числа ступеней в сечении стержня, способа прессовки стержня и  размеров охлаждающих каналов, толщины  листов стали и вида междулистовой  изоляции. Общий коэффициент заполнения определится [1, табл. 2.5] 

Коэффициент заполнения активным сечением стали  площади круга, описанного около  сечения стержня 

Диаметр стержня, м 

полученный  диаметр необходимо округлить до ближайшего по нормализованной шкале 
 
 

Средний диаметр канала между обмотками  d12  в предварительном расчете приближенно определяется по формуле 

Радиальный  размер обмотки НН, м 
 

Высота  обмотки, м 

Активное  сечение стержня,  

Электродвижущая сила одного витка 

4. Расчет  обмотки НН

Принимаем значение средней плотности тока по рекомендации [1, табл.5.7] 

Ориентировочное сечение витка 

Принимаем в качестве обмотки НН цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода  по [1, табл. 5.8]

Число витков на одну фазу 
 

Уточняем  ЭДС одного витка, В 

Уточнение индукции в стержне, Тл 
 

Число витков в одном слое 

Размер  радиального канала предварительно 

Ширина  междувитковых прокладок при  числе реек по окружности обмотки 12 

Ориентировочный осевой размер витка 

По полученным ориентировочным значениям по [1, табл. 5.2] подбираем сечение провода 
 

принимаем алюминиевый провод марки АПБ  c намоткой плашмя с размерами 

Расчетная толщина изоляции на две стороны 

Размеры провода с учетом изоляции 
 

Полное  сечение витка 

Рисунок 4.1 - Схема витка обмотки НН

Осевой  размер витка обмотки по рисунку 3.1 

Уточняем  плотность тока 

Высота  обмотки 

Радиальный  размер обмотки 

где радиальный размер канала между слоями 

Внутренний  диаметр обмотки 

Внешний диаметр обмотки 

Средний диаметр обмотки 

Полная  охлаждаемая поверхность обмотки  НН представляет собой две цилиндрические и две кольцевые поверхности. Кроме того на обеих цилиндрических поверхностях имеются рейки заданной ширины. Исходя из этого найдем поверхность охлаждения 
 
 

Масса металла обмотки НН [1, с. 306] 
 

Масса провода обмотки 

Плотность теплового потока на поверхности  обмотки по [1,7.17] 
 
 

5. Расчет  обмотки ВН

Число витков при номинальном напряжении 
 

Принимаем, что трансформатор снабжен устройством  ПБВ на стороне ВН.

Диапазон  регулирования ±2·2,5 = ±5 %

Число витков на одной ступени регулирования 

где напряжение на одной ступени регулирования 

где 2,5% одна ступень регулирования трансформатора

Число витков обмотки на ответвлениях:

        верхняя ступень 

        при номинальном напряжении 

        нижняя ступень 

Плотность тока в обмотке ВН, А/кв.м 

Ориентировочное сечение витка обмотки ВН 

Принимаем в качестве обмотки ВН цилиндрическую обмотку из круглого провода. По ориентировочному сечению витка обмотки из [1, табл. 5.1] выбираем подходящий провод  
 
 
 

тогда толщина провода в изоляции 
 

Полное  сечение витка 

Уточняем  плотность тока 

Число витков в одном слое 

Число  слоев в обмотке 

Рабочее напряжение двух слоев 

По [1,  табл. 4.7]  выбирается число слоев  и общая толщина кабельной  бумаги в изоляции между двумя  слоями обмотки.

Таблица 5.1 - Номинальная междуслойная изоляция в многослойных цилиндрических обмотках