Проектирование силового трехфазного трансформатора

При окончательном расчете  определяются: размеры пакетов стержня  и ярма, расположение охлаждающих  каналов, схему шихтовки, активные сечения  стержня и ярма, число пластин  стали в пакетах, высота стержня, расстояние между осями стержней, полный вес стали в трансформаторе. После окончательного установления всех размеров определяются потери и ток холостого хода.

Размеры пакетов стержня  следует выбирать с таким расчетом, чтобы площадь поперечного сечения (ступенчатой фигуры) стержня была максимально возможной (рис.7.1, а).

Форма поперечного сечения  ярма несколько отличается от формы  сечения стержня. В средней своей  части размеры пакетов ярма и  стержня делают одинаковыми, а крайние  пакеты  выполняются более широкими путем объединения двух-трех пакетов в один (рис. 7.1 б). Это делается с целью улучшения прессовки ярма ярмовыми балками, более равномерного распределения давления по ширине пакетов и уменьшения веера пластин на углах пакетов.

Шихтованные магнитопроводы  собирают перекладывая пластины стержней и ярем в переплет, благодаря чему уменьшаются воздушные зазоры. Форма стыка пластин стержней и ярм определяет схему шихтовки магнитопровода (рис. 7.2):

- с прямыми стыками;

- с косыми стыками;

- с комбинированными  стыками.

Для магнитопроводов  из холоднокатаных сталей применяются схемы с косыми и комбинированными стыками.

 

Рис. 7.1. Поперечное сечение  стержня и ярма магнитопровода

 

Рис. 7.2. Схемы шихтовки магнитопровода

 

7.1. Определение числа  и размеров пакетов стержня производится по табл. 7.3. в зависимости от диаметра стержня магнитопровода. Результаты необходимо занести в табл. вида 7.1.

Таблица 7.1.

стержень
d, мм	nс	kкр	с1*b1, мм	с2*b2, мм	с3*b3, мм	с4*b4, мм	с5*b5, мм	с6*b6, мм	с7*b7, мм	с8*b8, мм
200	7	0,918	195*22	175*26	155*15	135*11	120*6	105*5	75*7	-

 

 

7.2. Сечение стержня магнитопровода

(7.1)

7.3. Определение числа  и размеров пакетов ярма производится  по табл. 7.3. в зависимости от  диаметра стержня магнитопровода.

Таблица 7.2.

ярмо
d, мм	nя	с1*b1, мм	с2*b2, мм	с3*b3, мм	с4*b4, мм	с5*b5, мм	с6*b6, мм	с7*b7, мм	с8*b8, мм
200	5	195*22	175*26	155*15	135*11	120*18

 

Таблица 7.3.

стержень											ярмо
d, мм	nс	kкр	с1*b1, мм	с2*b2, мм	с3*b3, мм	с4*b4, мм	с5*b5, мм	с6*b6, мм	с7*b7, мм	с8*b8, мм	nя	ся, мм
80	4	0.863	75*14	65*9	55*6	40*5					3	55
85	5	0.895	80*14	70*10	60*6	50*4	40*4				4	50
90	5	0.891	85*15	75*10	65*6	55*4	40*4				4	55
95	5	0.887	90*15	80*10	65*9	50*5	40*4				4	50
100	6	0.917	95*16	85*10	75*7	65*5	55*4	40*4			5	55
105	6	0.912	100*16	90*11	80*7	65*7	50*4	40*4			5	50
110	6	0.905	105*16	95*11	85*7	75*6	65*4	40*7			5	65
115	5	0.903	105*25	95*9	85*6	65*9	40*3				4	65
120	6	0.928	115*18	105*11	90*10	75*8	60*6	40*4			5	60
125	6	0.915	120*18	105*16	95*6	85*6	65*7	40*6			5	65
130	6	0.918	125*18	110*16	100*8	80*9	65*5	40*6			5	65
140	6	0.919	135*19	120*17	105*10	85*9	65*7	40*5			5	65
150	6	0.915	145*19	135*13	120*13	105*9	85*8	55*7			5	85
160	6	0.913	155*20	135*23	120*10	105*7	85*7	55*7			5	85
170	6	0.927	160*28	145*17	130*10	110*10	85*8	50*8			5	85
180	6	0.915	175*21	155*25	135*13	120*8	95*9	65*8			5	95
190	7	0.927	180*30	165*17	145*14	130*8	115*7	100*5	75*7		5	100
200	7	0.918	195*22	175*26	155*15	135*11	120*6	105*5	75*7		5	120
210	7	0.922	200*32	180*22	160*14	145*8	130*6	110*8	90*6		5	130
220	8	0.929	215*23	195*28	175*15	155*12	135*9	120*5	105*4	75*7	6	120
230	8	0.933	220*32	205*19	185*16	165*12	145*9	130*5	115*5	90*6	6	130
240	8	0.927	230*34	215*19	195*17	175*12	155*9	138*8	120*5	95*6	6	135
250	8	0.929	240*34	220*24	200*16	180*12	155*11	140*6	120*6	100*5	6	140
260	8	0.924	250*35	230*25	215*13	195*13	175*10	155*8	120*9	105*6	6	155
270	8	0.930	260*35	240*25	215*20	195*13	170*11	155*5	135*7	105*8	6	155
280	8	0.927	270*36	250*26	230*17	215*9	195*11	175*6	135*13	105*7	6	175
290	8	0.927	280*37	260*27	235*21	210*15	180*13	165*12	145*6	115*8	6	165
300	8	0.930	295*28	270*37	250*18	230*13	215*8	175*18	135*12	105*7	6	175

7.4. Сечение ярма магнитопровода

(7.2)

7.5. Уточненное значение  индукции в стержне магнитопровода

Тл,

(7.3)

 

где k_З - коэффициент заполнения пакета активной сталью. k_З=0,93

Покрытие однократное  лаковое

 

7.6. Значение индукции в ярме магнитопровода

Тл.

(7.4)

Таблица 7.4.

Коэффициент заполнения пакета стержня сталью

 

Толщина	kз   при изоляционном покрытии
листов	жаростойкое	однократное лаковое	двухкратное  лаковое
0,27	0,93	0,9	0,89
0,3	0,94	0,91	0,9
0,35	0,95	0,93	0,91
0,5	0,96	0,95	0,93

 

7.7. Длина стержня магнитопровода

мм.

(7.5)

7.8. Высота ярма

мм.

(7.6)

7.9. Высота магнитопровода

мм.

(7.7)

7.10. Расстояние между осями стержней

мм.

(7.8)

7.11. Ширина пакета магнитопровода

мм.

(7.9)

7.12. Магнитопровод трансформатора  представляет собой сложную пространственную  фигуру. Для определения объема  стали магнитопровода удобно  ввести понятие объема угла магнитопровода

(7.10)

Тогда весь объем магнитной  системы можно определить как  сумму объемов

- двух ярем

мм3

(7.11)

- трех стержней 

(7.12)

7.13. Вес стали магнитопровода

кг

(7.13)

 

8. Расчет параметров холостого хода

 

8.1. Потери холостого  хода

(8.1)

где p_с - удельные потери в стали стержней

      p_я - удельные потери в стали ярем

      k_д - коэффициент добавочных потерь (k_д =1.1)

Удельные потери в (8.1) можно определить по табл. 8.1. по величине индукции в стержне и ярме.

Таблица 8.1.

Удельные потери и  намагничивающая мощность стали 3404

толщиной 0.35 мм

B, Тл	p, Вт/кг	q, ВА/кг	qз, ВА/м2
1.500	1.100	5,70	1660
1.520	1.134	5,85	1796
1.540	1.168	6,00	1932
1.560	1.207	6,15	2070
1.580	1.251	6,30	2210
1.600	1.295	6,45	2350
1.620	1.353	6,61	2510
1.640	1.411	6,77	2670
1.660	1.472	6,95	2860
1.680	1.536	7,09	3080
1.700	1.600	7,25	3300

 

8.2. Полная намагничивающая  мощность

(8.2)

где q_с - удельная намагничивающая мощность в стали стержней

      q_я - удельная намагничивающая мощность в стали ярем

       q_я - удельная намагничивающая мощность в области стыков стержней и ярем.

8.3 Реактивная составляющая тока холостого хода.

%

(8.3)

8.4 Активная составляющая тока холостого хода.

%

(8.4)

8.5 Ток холостого хода.

%

(8.5)

 

9. Расчет бака

 

Размеры бака определяются габаритами активной части и минимальными изоляционными расстояниями от обмоток и отводов до стенок бака. Эти расстояния определяются по табл. 9.1 -9.3.

 

Таблица 9.1.

минимальное расстояние от крышки до ярма h₂

класс напряжения обмотки ВН, кВ	минимальное расстояние от крышки до ярма,    мм	класс напряжения обмотки ВН, кВ	минимальное расстояние от крышки до ярма,    мм
6	270	35	47
10	300	110	50
20	300

h₂ = 300 мм

Таблица 9.2.

минимальное расстояние от отвода до обмотки s₁, s₃

испытательное напряжение обмотки, кВ	толщина изоляции отвода, мм	минимальное расстояние от отвода до обмотки, мм
85	2	50
230	20	190

S₁=S₃=50 мм

Таблица 9.3.

минимальное расстояние от отвода до стенки бака s₂, s₄