Ориентировочная плотность тока
.
Ориентировочное сечение витка
По т. 5.8 выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из круглого провода.
По сортаменту медного провода (т. 5.1) выбираем провод марки ПБ, с изоляцией на две стороны 
.
марка провода х число параллельных проводов х
или 
, 
, сечением 
Плотность тока 
При J2=2.41 
и b = 7 мм по графикам рис. 9 находим
Число катушек с полным числом каналов на одном стержне ориентировочно
,
Число витков в катушке ориентировочно 
В двух верхних и двух нижних катушках обмотки каждой фазы применяем провод того же размера с усиленной изоляцией.
Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 4,5 мм между всеми катушками. Две крайние катушки вверху и внизу отделены каналами по 7,5 мм Канал в месте разрыва обмотки hКР = 7,5 мм (см. табл. 4.9[1]). Осевой размер катушки 7
Общее распределение витков по катушкам:
31 основных катушек Б по 9 витков 279
4 основных катушек В по 8 виткаов32
4 регулировочные катушки Г по 10 витков 40
4 катушки с усиленной изоляцией Д по 9 витков 36
Всего 69 катушек (414 витков).
Осевой размер обмотки
l = ∑hКАТ + ∑hКАН = (7 · 43+ 0,95 · (12 + 4 · 7,5 + 37 · 4,5)) · 10-3 = 0,499 м. Радиальный размер
a' = 4.8 · 1 · 9 = 43.2 ≈ 43 мм
Найдем радиальные размеры катушек
Ар2р= a'2*Wкат*0.001=4.8*10=0.048м
Aр2в=4.8*8=0.0384мм
Ар2б=4.8*9=0.043м
А2у=4.9*9=0.044м
– внутренний диаметр обмотки.
Наружные диаметры катушек обмотки, м
|
|
|
У-D2y=0.374+2А2у=0.374+0.088=0.462
Р-D2p=0.374+2Аp2p=0.374+0.096=470
B-D2в=0.374+2Аp2в=450
Б-D2б=0.374+2Аp2б=460
Средние диаметры катушек обмотки ,м
У-D2yср=(0.374+D2y)/2=0.418
Р-D2pср=422
B-D2вср=412
Б-D2бср=417
Масса метала обмотки
G1M = 28 · 103 · c · DСР · w1 · П1
G2=G2y+G2p+G2в+G2б.
Где:
G2y - 28 · 103 *3*0,418*36*0,000023=29,7
G2p=32,5
G2в=25,4
G2б=224,7
G2=312,3
Масса
Масса провода обмотки ВН: 
Данные катушек обмотки ВН трансформатора.
Таблица 2.1.
| Данные | Б | В | Г | Д | Всего |
| Назначение катушки | Основная | Основная | Регулировочная | С усиленной изоляцией | - |
| Катушек на стержень | 31 | 4 | 4 | 4 | 43 |
| Число витков в катушке | 9 | 8 | 10 | 9 | - |
| Всего | 279 | 32 | 40 | 36 | 414 |
| Размеры провода без изоляции, мм | 4.4×6.6 | 4.4×6.6 | 4.4×6.6 | 4.4×6.6 | - |
| Размеры провода с изоляцией, мм | 4.8×7 | 4.8×7 | 4.8×7 | 4.8×7 | - |
| Сечение витка, мм2 | 23.9 | 23.9 | 23.9 | 23.9 | 23.9 |
| Плотность тока, МА/м2 | 2.39 | 2.39 | 2.39 | 2.39 | 2.39 |
| Радиальный размер, мм | 43 | 38 | 48 | 44 | 43 |
| Осевой размер, мм | 499 | 499 | 499 | 499 | 499 |
Основные размеры обмоток трансформатора.
Мас 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
штаб 1:2 |
|
|
Расчет параметров короткого замыкания.
Потерями короткого замыкания двухобмоточного
трансформатора согласно ГОСТ 16110-82 называются потери,
возникающие в трансформаторе при номинальной частоте
и установлении в одной из обмоток тока,
соответствующего ее номинальной мощности, при замкнутой накоротко
второй обмотке. Предполагается равенство номинальных
мощностей обеих обмоток.
Потери короткого замыкания Рк в трансформаторе
могут быть разделены на следующие составляющие: 1)
основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим
током обмоток, Pochi и Росн2*, 2) добавочные потери в
обмотках НН и ВН, т.е. потери от вихревых токов,
наведенных полем рассеяния в обмотках РА\ и Рд2; 3) основные
потери в отводах между обмотками и вводами
(проходными изоляторами) трансформатора PGtbi и Р0тв2; 4)
добавочные потери в отводах, вызванные полем рассеяния
отводов, Ротв,Д1 и Ротв,Д2; 5) потери в стенках бака и других
металлических, главным образом ферромагнитных,
элементах конструкции трансформатора, вызванные полем
|
|
|
рассеяния обмоток и отводов, Рб.
Потери короткого замыкания
Основные потери
Основные потери обмотки НН:
PОСН1 = 2,4 · J12 · GМ = 2,4 · 2.512· 212,5 = 3205.4 Вт.
Основные потери обмотки ВН:
PОСН2 = 2,4 · J12(G2y+G2p/2+G2в+G2б)=2.4*2.392*296=4057.87
Добавочные потери
Обмотка НН 
, где
,
– размер проводника в направлении параллельном линии индукции магнитного поля рассеивания;
– размер проводника в направлении перпендикулярном линии индукции магнитного поля рассеивания;
– общий размер обмотки в направлении линии индукции магнитного поля рассеивания;
– число проводников обмотки направленных параллельно линии магнитной индукции поля рассеивания;
– коэффициент приведения поля рассеивания.
, где 
, 
Обмотка ВН
,
где
, 
– диаметр круглого провода;
– общий размер обмотки
Основные потери в отводах:
Отводы НН
Длина проводов приблизительно (для соединения в звезду)
;
Масса отводов 
;
-плотность металла отводов для меди.
Потери при 
,
.
Отводы ВН
Длина проводов приблизительно (для соединения в звезду)
;
Масса отводов 
;
Потери при ,
.
Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно 
при 
, 
; 
.
|
|
|
Полные потери;
или 
заданного значения.
Расчет напряжения короткого замыкания
Активная составляющая
.
Реактивная составляющая по (7.32)
;
где 
, 
при 
, 
,
, 
,
,
.
Напряжение короткого замыкания
или 
заданного значения.
ГОСТ допускает отклонение 
5%. Изменение 
может быть достигнуто за счет изменения 
, путем увеличения 
и 
при соответствующем уменьшении 
или изменением напряжения одного витка 
(уменьшением) за счет уменьшения диаметра стержня магнитной системы d или индукции Вс в стержне.
Расчет магнитной системы
Определение размеров магнитной системы и массы стали.
Примем конструкцию трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираем из пластин холоднокатаной текстурированной стали марки 3405, толщиной 0,35 мм.
Стержни магнитной системы, ярма с прессующими ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по т. 8.3 для стержня диаметром 0,25 м без прессующей пластины.
Число ступеней в сечении стержня 8, в сечении ярма 6.
Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. 8.3[1].
| № пакета | Стержень, мм | Ярмо (в половине поперечного сечения), мм |
| 1 | 240×35 | 240×35 |
| 2 | 220×24 | 220×24 |
| 3 | 200×16 | 200×16 |
| 4 | 180×12 | 180×12 |
| 5 | 155×11 | 155×11 |
| 6 | 140×6 | 140×6 |
| 7 | 120×6 | - |
| 8 | 100×5 | - |
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,223 м. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. 8.7[1].
Площадь сечения стержня:
Площадь сечения стержня:
ПФ.С = 456,2 см2 = 0,04562 м2.
Площадь сечения ярма:
ПФ.Я = 462,6 см2 = 0,04626 м2.
Активное сечение стержня 
.
Активное сечение ярма 
.
Объем угла магнитной системы:
VУ = 9532см3 = 0,009532 м3.
Длина стержня 
.
Расстояние между осями стержней 
.
Массы стали в стержнях и ярмах магнитной системы.
Масса стали угла магнитной системы
, где 
.
Масса стали ярм:
GЯ = G'Я + G''Я = 2 · ПЯ · 2 · C · γСТ + 2 · GУ =
= 2 · 0,0446 · 2 · 0,536 · 7650 + 2 · 70.36= 872,2 кг.
Масса стали стержней:
GС = G'С + G''С = 522.06+26.4=548.46
где G'С = 3 · lС · ПС · γСТ = 3 · 0,517 · 0,044 · 7650 = 522.06 кг;
G''С = 3 · (ПС · a1Я · γСТ - GУ) = 3 · (0,044· 0,24 · 7650 – 70.36) = 26,4 кг.
Общая масса стали:
GСТ = 872.2+548.46=1420.66 кг.
Расчет потерь холостого хода
Индукция в стержне 
.
Индукция в якоре 
.
Индукция на косом стыке 
.
Площадь сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.
Площадь сечения на косом стыке
.
Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по т. 8.10, для стали марки 3405, толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины;
при 
, 
, 
;
при 
, 
, 
;
при 
, 
;
Потери холостого хода
,
где 
, 
, 
, 
, 
(т. 8.13), 
(т. 8.12),
от заданного значения.
В правильно рассчитанном трансформаторе отклонение действительных
потерь от расчетных составляет в среднем не более 
Расчет тока холостого хода
По т. 8.17 находим удельные намагничивающие мощности
при , 
, 
;
при 
, 
, 
;
при , 
;
Намагничивающая мощность холостого хода
где 
, 
, 
по, 
, 
, 
, 
по т. 8.20,
ток холостого хода 
, или 
заданного значения.
Активная составляющая тока холостого тока:
.
Реактивная составляющая тока холостого хода
Ток холостого хода для ВН:
,
, 
.
Расчитаем КПД
КПД=(1-Рк+Рх/1000S+ Рк+Рх)*100%=99%
Тепловой расчет трансформатора
Во время работы трансформатора в его активных
материалах — металле обмоток и стали магнитной системы —
возникают потери энергии, выделяющиеся в виде тепла.
Вследствие выделения тепла обмотки и магнитная система
трансформатора начинают нагреваться, постепенно повышая
свою температуру. Вместе с ростом температуры возникает
температурный перепад между обмоткой или магнитной
системой и окружающей средой — трансформаторным
маслом или воздухом и вследствие этого теплоотдача от
активных материалов к окружающей среде. Таким образом, часть
тепла, выделяющегося в активных материалах, идет на их
нагревание и вторая часть отводится в окружающую среду,
В масляных трансформаторах вслед за активными
материалами нагреваются масло и металлический бак и
устанавливается температурный перепад между внешней
поверхностью бака и воздухом, окружающим трансформатор. По
мере роста температуры накопление тепла постепенно
уменьшается, а теплоотдача увеличивается, в конечном
итоге при длительном сохранении режима нагрузки повышение
температуры прекращается и все выделяющееся тепло
отдается в окружающую среду.
Тепловой расчет обмоток
Внутренний перепад температуры:
Обмотка НН:
,
где 
, 
, 
, 
– теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода т. 9.1;
- толщина изоляции провода на одну сторону 
- плотность теплового потока на поверхности обмотки
;
.
Перепад температур на поверхности обмоток:
Обмотка НН:
,
где 
– для естественного масляного охлаждения;
– для внутренней обмотки НН;
– при 
т. 9.3;
Обмотка ВН:
,
где 
– для естественного масляного охлаждения;
– для внутренней обмотки НН;
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 181; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!