Файл: Розрахунок основних електричних величин 6 Попередній розрахунок трансформатора з використанням еом 8.docx

wсл1 = w1 /2 = 50 /2 = 25. (3.6)

В силових масляних трансформаторах зазвичай застосовується провід з нормальною товщиною ізоляції 2 = 0,5.

Необхідна висота витка для отримання обмотки висотою l:

, (3.7)

(мм).

В загальному випадку виток може складатися з nв1 паралельних проводів. Розрахунок слід починати з nв1 = 1 як для самого простого випадку. Якщо при цьому не вдається підібрати один стандартний провід необхідної висоти та перерізу, то переходять до варіанту nв1 = 2 і т.д.

Необхідна висота одного проводу:

– з ізоляцією

, (3.8)

– без ізоляції

(мм), (3.9)

(мм).

З таблиці 2.1 [1] видно, що стандартний алюмінієвий провід з таким розміром однієї сторони існує і він буде остаточним варіантом.

Остаточно вибираємо один провід з розмірами: b = 3 (мм), а = 11,2 (мм), Ппр = 33,1 мм2,

записуємо їх у вигляді:

АПБ . (3.10)

Дійсне значення висоти витка і його переріз:

hв1 = nв1b, (3.11)

hв1 = 43,5 =14 (мм),

П1 = nв1Ппр, (3.12)

П1 = 433,1 = 132,4 (мм2).

Дійсна висота обмотки:

l1 = 0,1hв1(wсл1 + 1) + 1, (3.13)

l1 = 0,114(25 + 1) + 1 = 37,4 (см),

де 1 см враховує технологічний допуск при виготовленні обмотки.

Дійсна густина струму в обмотці:

1 = І1фн /П1 (3.14)

1 = (А/мм2).

Дійсна висота l1 та густина струму 1 обмотки не повинні відрізнятися від значень l та 1доп попередніх значень більш ніж на 5 %.

Відхилення значення густини струму:

, (3.15)



Бачимо, що отримана похибка знаходиться в межах норми.

Відхилення значення висоти обмотки:

, (3.16)

.

Радіальний розмір обмотки:

а1 = 0,2а + а11, (3.17)

а1 = 0,211,7 + 0,55 = 2,89 (см),

де а11 – ширина каналу між шарами (а11 = 0,55 см).

Внутрішній та зовнішній діаметри обмотки:

D1 = d + 2a01, (3.18)

D1 = 14 + 20,4 = 14,8 (см).

D1 = D1 + 2a1, (3.19)

D1 = 14,8 + 22,89 = 17,69 (см).

---

Повна площа поверхні охолодження обмотки (усіх фаз), намотаної на рейки (обидва шари охолоджуються з двох сторін):

П01 = 6К(D1+ D1)l110-4, (3.20)

П01=60,753,14(14,8 +17,69)37,410-4 = 1,718 (м2).

де К – коефіцієнт, який враховує перекриття частини поверхні обмотки рейками та іншими ізоляційними деталями (К = 0,75 ).

---

3.3 Розрахунок обмотки ВН

Для ВН обрали багатошарову циліндричну обмотку. Ця обмотка намотується одним або двома однаковими паралельними проводами круглого перерізу або прямо на циліндр, або на вертикальні рейки, розташовані між циліндром та витками обмотки. Між шарами прокладається ізоляція з декількох шарів кабельного паперу, яка приклеюється до бортиків з електрокартону. При великій кількості шарів внутрішні шари будуть перегріватися, тому з метою врівноваження умов охолодження всієї обмотки її зазвичай виконують у вигляді двох концентричних котушок, розділених осьовим масляним каналом а11 на стороні НН та а22 на стороні ВН.

При виборі та розрахунку обмотки ВН слід враховувати необхідність виконання в обмотці відводів для регулювання напруги. Обмотка ВН повинна мати відгалуження, які відповідають /1,05; 1,025; 1,0; 0,975; 0,951/ від номінальної напруги.

Число витків обмотки, що відповідає номінальній напрузі:

w2н= , (3.21)

w2н=

Число витків, що відповідає одному ступеню регулювання:

wр = 0,025w2н, (3.22)

wр = 0,025735 = 18,375.

Округлюємо wр до 18 витків.

Числа витків, що відповідають регулюючим відгалуженням:

1,05Uн – w2н + 2wр = 735 + 218 = 771,

1,025Uн – w2н + wр = 735+ 18 = 753,

1Uн – w2н = 735, (3.23)

0,975Uн – w2н – wр = 735 – 18 = 717,

0,95Uн – w2н – 2wр = 735 - 218 = 699.

Густина струму в обмотці ВН, при якій будуть забезпечені задані в ній втрати при допустимому нагріванні:

2доп = 0,95ср, (3.24)

2доп = 0,951,71 = 1,624 (А/мм2).

Необхідний переріз витка обмотки:

П2тр = , (3.25)

П2тр = (мм2).

Конструкція та технологія намотування обмотки нічим не відрізняється від відповідної обмотки НН. На відміну від першої, обмотка ВН повинна мати регулюючі відгалуження, розташовані в кінці кожної фази, тобто поблизу нульової точки зірки. При цьому напруга між відводами сусідніх фаз є малою, що дозволяє знизити габаритні розмірі перемикача.

Розрахунок обмотки виконується в тому ж порядку, як і обмотки НН.

По необхідному перерізі витка підбирається один або два стандартних алюмінієвих круглих проводи марки АПБ з табл.2.2 [1]:dпр = 4 мм; Ппр=12,55мм2. В проектованих трансформаторах слід використовувати розрахункову двосторонню товщину ізоляції проводу 2 = 0,4 мм.

---

Діаметр проводу з ізоляцією:

d'пр = dпр + 2, (3.26)

d'пр = 4 + 0,4 = 4,4 (мм).

Число проводів nb2 = 1.

Дійсний переріз витка і густина струму:

П2 = nb2Ппр2, (3.27)

П2 = 112,55 = 12,55 (мм2).

2 = = = 1,227 (А /мм2). (3.28)

Порівняємо отримане значення густини струму з 2доп:

, (3.29)

.

Для того, щоб втрати короткого замикання відповідали заданим, така похибка допускається.

Кількість витків в шарі:

wсл2 = l2 /(0,1nb2dпр) – 1, (3.30)

wсл2 = 37,4/(0,114,4) –1 = 84.

Приймаємо l2 = l1.

Кількість шарів обмотки:

nсл2 = (w2н + 2wp)/wсл2, (3.31)

nсл2 = (735 + 218)/84 = 9.

Радіальний розмір обмотки з екраном, який складається з двох котушок:

а2 = 0,1dпрnсл2 + 0,1мс(nсл2 – 1) + а22, (3.32)

де а22 – ширина осьового каналу між внутрішньою і зовнішньою котушками, рівна 0,5…0,6 (см) при l1 = 30…50 см, приймаємо а22 = 0,55 см.

мс – товщина міжшарової ізоляції, яка вибирається з табл. 2.3 [1] по робочій напрузі двох шарів обмотки (мс =0,24)

Uмс = 2wсл2uв = 2184.73= 794.46 (В), (3.33)

мс = 20,12 = 0,24 (мм), (3.34)

а2 = 0,14.418 + 0,10,2417 +0,55=4,702 (см).

Радіальний розмір зовнішньої котушки:

а2н = 0,1(dпрnсл2н + мс(nсл2н – 1)), (3.35)

де nсл2н – кількість шарів зовнішньої котушки:

nсл2н = (nсл2 – nсл2в), (3.36)

nсл2н = 9– 3 =6,

nсл2в  (1/3…2/5)nсл2, (3.37)

де nсл2в – кількість шарів внутрішньої котушки, округлена до найближчого цілого числа.

nсл2в = (3…3,6).

Округлюємо nсл2в до 3 шарів.

а2н = 0,1(4,49 + 0,24(3 – 1)) = 4,08 (см). (3.38)

Внутрішній та зовнішній діаметри обмотки:

D2 = D1 + 2a12 = 17,96+ 20,9 = 19,49 (см), (3.39)

D2 = D2 + 2a2 = 19,49 + 24,702 = 28,894 (см). (3.40)

Повна площа поверхні охолодження обмотки:

П02 = 3nk(D2 + D2)l210–4. (3.41)

Для обмотки, яка намотана прямо на циліндр n = 1,5,k = 0,83.

П02 = 31,50,833,14(19,49 + 28,894)37,410-4 = 2,123 (м2). (3.42)

---

3.4 Розрахунок характеристик короткого замикання

Після конструювання обмоток розраховуються дійсні параметри трансформатора, що відповідають його реальним розмірам і які повинні задовольняти проектному завданню в межах припустимих відхилень.

Втрати короткого замикання.

Маса металу обмоток:

G01 = 1,5К(D1 + D1)w1П110-5, (3.43)

G01= 1,58.47(14,8 +17,69)25132,4 10-5 = 26,78 (кг),

G02 = 1,5К(D2 + D2)w2нП210-5, (3.44)

Для алюмінію К 8,47.

G02 = 1,58,47(19,49 + 28,89)73512,5510-5 = 56,703 (кг).

Загальна маса металу обмоток:

G0 = G01 + G02 , (3.45)

G0=26,78 + 56,703  (кг).

Основні електричні втрати в обмотках:

Рэл10 = КG01 = 12,751,744226,78 = 1038,823 (Вт), (3.46)

Рэл20 = КG02 = 12,751,227256,703 = 1088,044 (Вт). (3.47)

Для алюмінію К = 12,75.

Крім основних електричних втрат, в обмотках з’являються додаткові втрати, які залежать від розташування провідників по відношенню до поля розсіювання і які враховуються коефіцієнтом Кд, який розраховується за виразом :

– для обмотки НН з прямокутного проводу

Кд = 1 + 1,732 a4(n2 – 0,2)10-4, (3.48)

0,1 ; (3.49)

– для обмотки ВН з круглого проводу

Кд = 1 + 0,82  (n2 – 0,2)10-4, (3.50)

0,1 , (3.51)

де питомий електричний опір алюмінію (0,0344 );

a, b, dпр – розміри прямокутного та круглого проводів;

l – висота відповідної обмотки;

n, m – число окремих провідників обмотки, укладених відповідно в радіальному та осьовому напрямку.

Для двошарової циліндричної обмотки n = 2.

m = nв1wсл1 = 425= 100, (3.52)

Для багатошарової циліндричної обмотки n = nсл2 = 9;

m = nв2wсл2 = 184= 84. (3.53)

Для НН:

0,1 ,

Кд1 = 1 + 1,730,7622

---