Проектирование силового трехфазного трансформатора

 

Примечание:  **  Принимается равным  l₀₂  по табл. 4.3.

Таблица.4.3

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

 

4.2. Предварительное значение  приведенной ширины обмоток НН  и ВН. Приведенная ширина обмоток НН и ВН

мм

(4.1)

определяется по следующей  формуле

мм

(4.2)

где коэффициент k_a находится из табл. 4.4, S_ст (кВА).

И принимаем k_a=6

Таблица.4.4

Значения коэффициента k_a 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

 

4.3. Ширина приведенного  канала рассеяния

мм

(4.3)

4.4. Диаметр стержня  магнитопровода d определяется выражением, полученным в [4]:

мм

(4.4)

Как видно из (4.4) для  нахождения  диаметра стержня трансформатора необходимо предварительное определение двух величин:

- основного геометрического коэффициента b;

- расчетной индукции стержня В_р.

4.4.1. Значение параметра b

.

(4.5)

влияет на массогабаритные  и стоимостные показатели трансформатора. При выборе его можно руководствоваться  рекомендациями табл. 4.5.

 

 

 

 

 

 

Таблица.4.5

Рекомендуемые значения b для масляных трансформаторов

 

Металл  обмоток	b   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

Принимаем b=2

4.4.2. Предварительное значение расчетной  индукции в стержне магнитопровода 

(4.6)

где В_с - индукция в стали магнитопровода;

      k_З - коэффициент заполнения пакета активной сталью.

      k_кр - коэффициент заполнения круга ступенчатой фигурой.

Предварительные значения коэффициентов в (4.6)

.

Индукция в стали стержня магнитопровода определяется маркой электротехнической стали и мощностью трансформатора. В настоящее время для изготовления магнитопроводов трансформаторов применяется холоднокатаные анизотропные стали, для которых рекомендуемые уровни индукций приведены в табл. 4.6.

 

Таблица 4.6

Рекомендуемая индукция в стержнях силовых масляных трансформаторов

 

Марка стали	мощность трансформатора   S, кВА
	до16	25-100	160 и более
3411,3412, 3413	1.45-1.50	1.50-1.55	1.55-1.60
3404, 3405, 3406, 3407, 3408	1.50-1.55	1.55-1.60	1.55-1.65

Принимаем В_с=1,6 Тл

4.5. Нормализованный диаметр  стержня магнитопровода  определяется  округлением рассчитанного по ( 4.4 ) диаметра стержня магнитопровода  до ближайшего значения по нормализованной шкале d_Н ( табл. 4.7).

 

Таблица.4.7

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

D_Н=200 мм

При этом корректируется величина b. Измененное значение

(4.7)

4.6. Предварительное значение  сечения стержня магнитопровода (мм²), определяемое диаметром (d, мм)

мм2

(4.8)

4.7. Средний диаметр  обмоток трансформатора

мм

(4.9)

где коэффициент k_d можно принять на этом этапе для медной обмотки - k_d =1,39

4.8. Высота обмоток  трансформатора 

мм

(4.10)

4.9. Предварительное значение  средней плотности тока обмоток D_ср (А/мм²)

для медной обмотки:  А/мм2

(4.11)

Здесь P_к (Вт) и S (кВА) - мощность короткого замыкания и полная мощность трансформатора, заданные в техническом задании;

d₁₂ – средний диаметр обмоток (мм), определяемый на этапе расчета главных размеров;

k_д - коэффициент, учитывающий наличие добавочных потерь и приближенно определяемый полной мощностью трансформатора по табл. 4.8;

u_в - ЭДС одного витка обмоток (В), определяемая соотношением

В

(4.12)

где  B_c - индукция в стержне магнитопровода (Тл), определяемая маркой стали при расчете главных размеров;

П_с – сечение стержня магнитопровода (мм²).

 

Таблица. 4.8

Коэффициент k_д учета добавочных потерь в формуле (3.11) и (3.12)

 

Мощность трансформатора, S, кВА	До 35	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

 

Полученное по (4.11, 4.12) значение плотности тока должно укладываться следующие пределы:

- для медной обмотки  -1.8-4.5 А/мм²;

4.10. Сечение витка обмотки  предварительно может быть определено  следующим образом:

 

 

первичной (НН)

мм2

(4.14)

вторичной (ВН)

мм2

(4.15)

 

где I_ф - ток фазы обмотки, А,

D_ср – средняя плотность тока обмоток (А/мм²).

Таблица.4.9

Сводная таблица

Расстояние обмотки  НН  от стержня	a01	мм	5
Расстояние между обмотками ВН и НН	a12	мм	9
Расстояние между обмотками ВН	a22	мм	10
Расстояние обмок от ярма	l0	мм	30
Высота обмоток	l	мм	456,5
Средний диаметр обмоток	d12	мм	278
Средняя плотность тока в обмотках	Dср	А/мм2	3,27
Сечение витка первичной обмотки НН	П1	мм2	177
Сечение витка вторичной  обмотки ВН	П2	мм2	6,73
ЭДС витка	uв	В	9,34
Диаметр стержня магнитопровода	d	мм	200
Сечение стержня магнитопровода	Пс	мм2	26282
Индукция в стали	Вс	Тл	1,6

 

5. Проектирование обмоток трансформатора

 

Проектирование обмоток трансформатора выполняется после выбора главных размеров трансформатора. Задачи, решаемые на этом этапе:

1. Выбор типа обмоток и схемы регулирования напряжения.
2. Расчет и выбор обмоточного провода и определение размеров обмоток.

5.1. Краткие сведения об обмотках трансформаторов

 

Конструкции обмоток  трансформаторов могут существенно  различаться в зависимости от мощности и напряжения. Определяющими  конструктивное исполнение обмотки  являются число витков, сечение витка и класс напряжения.