Файл: Мет КРЭМ.doc

6. Плотность теплового потока обмотки НН (потери в обмотке НН, от­несенные к единице охлаждаемой поверхности), Вт/м²

q₁ = илиq₁ = .

7. Плотность теплового потока обмотки ВН, Вт/м²

q₂ = илиq₂ =

8.Расчет электрических потерь в отводах сводится к определению длины проводников и массы металла в отводах:

а) сечение отвода принимается равным сечению витка, мм ,

П_ОТВ = П_ОБМ ;

б) длина проводов отводов (рис. 17) ,см

при соединении в звезду

при соединении в треугольник

,

где - высота обмотки;

в) масса металла проводов отводов, кг

G_отв = ,

где V_М = 8900 кг/м³, V_A = 2700 кг/м³;

г) электрические потери в отводах

P_отв1 = k · ;

P_отв2= k · ;

где k — коэффициент, зависящий от материала обмоток,

медь — k = 2,4;

алюминий — к =12,75.

Добавочными потерями в отводах пренебрегают.

Рис. 17. К определению длины отводов:

а — г - схемы соединения обмоток

9. Потери в стенках бака и других стальных деталях - потери на гисте­резис и вихревые токи от полей рассеяния обмоток и отводов трансформатора. Поскольку при рациональной конструкции трансформатора потери в ферромагнитных конструктивных деталях составляют сравнительно небольшую часть потерь короткого замыкания, определение этих потерь для трансформаторов общего назначения проводится по приблизительной формуле:

где S - полная мощность трансформатора кВ·А;

к- коэффициент, определяемый по табл. 22.

Таблица 22

Значения коэффициента k

10. Полные потери короткого замыкания, Вт,

Р_к = Р_М1 + Р_М2 + Р_отвМ1 + Р_отвМ2 +

или

Р_к = Р_А1 + Р_А2 + Р_отвА1 + Р_отвА2 +

Глава 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Напряжение короткого замыкания U_k% может отличаться от заданного значения не более чем ± 5 %.

1. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %

U_a = ,

где S - полная мощность трансформатора, кВ-А;

Р_к - расчетные полные потери короткого замыкания, Вт.

2. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %

U_p =

где к_р , β, а_p, — значения уточняются для реальных размеров обмоток трансформатора по формулам:

β = ;

a_p = a₁₂ + ;

k_p = I - .

3. Напряжение короткого замыкания трансформатора, %

U_k =

Как уже отмечалось, отклонение от заданной величины не должно быть более ±5 %.

В тех случаях, когда полученное значение U_k % отличается более чем на ±5 % от заданной величины, то его изменение в нужном направлении может быть достигнуто за счет изменения его реактивной составляющей U_p.

Небольшие изменения U_p можно получить, изменяя осевой размер обмотки i при соответствующем изменении радиальных размеров обмоток.

Более резкое изменение U_p достигается изменением ЭДС одного витка U_e и числа витков, которое может быть достигнуто изменением диаметра стержня магнитной системы d или индукции В_с в нем. Изменять в этих целях изоляционное расстояние a₁₂ не рекомендуется.

Глава 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ В ОБМОТКАХ

Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в об- мотках с магнитным полем рассеяния, создают механические напряжения в обмотках и частично передаются на элементы конструкции трансформатора.

При нормальной работе трансформатора эти силы не велики, однако в режиме короткого замыкания, которое сопровождается увеличением токов в обмотках в десятки раз по сравнению с номинальными токами, эти силы воз­растают в сотни раз и способны привести к разрушению обмотки, к дефор­мации или разрыву витков, или к разрушению опорных конструкций.

Силы, действующие на обмотки трансформатора, как показано на рис. 18, можно разделить на радиальные и осевые. Радиальные силы F_p возникают в результате взаимодействия различных обмоток. Эти силы внешнюю обмотку растягивают, а внутреннюю — сжимают. Осевые силы F_oc возникают в ре­зультате взаимодействия элементов одной обмотки и сжимают обмотку в од­ном направлении. Как видно из рис. 18, осевые силы зависят от взаимного расположения обмоток. Осевые силы оказывают давление на межкатушечную, межвитковую и опорную изоляцию обмотки, для которой должна быть обеспечена прочность на сжатие. Прочность металла проводов при сжатии в этом случае считается достаточной.

Рис. 18. Действие осевых и радиальных сил на обмотки двухобмоточного трансформатора:

а) - при одинаковой высоте обмоток; б) - при укороченной наружной обмотке; в) - радиальных сил на катушки обмоток

Радиальные силы, как уже отмечалось, оказывают различное воздейст­вие на наружную и внутреннюю обмотки трансформатора. Они наиболее опасны для проводов внутренней обмотки, испытывающих сжатие и изги­бающихся под действием радиальных сил в пролетах между рейками, на ко­торых намотана обмотка.

Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыка­нии включает:

а)определение наибольшего установившегося и наибольшего ударного

тока;

б) определение механических сил взаимодействия между обмотками и их частями;

в) определение механических напряжений в изоляционных опорных и междукатушечных конструкциях и в проводах обмоток;

г)определение температуры обмоток при КЗ.

1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания для трансформаторов мощностью менее 1 MB·А определяется по прибли­женной формуле, А,

I_к.у. = I_ф ·

где 1ф — номинальный фазный ток соответствующей обмотки.

2. Мгновенное максимальное значение ударного тока короткого замы­кания,А,

i_kт = ·k_т · I_ку .

где к_т - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания:

k_т = 1 +

3. Радиальная сила, действующая на обмотки НН и ВН, Н,

F_p = 0,628 · (i_кт w)² · k_p ·β · 10^-6

где w — полное число витков соответствующей обмотки (для обмотки ВН на средней ступени);

i_кт ^— мгновенное максимальное значение тока этой обмотки;

β - отношение средней длины витка обеих обмоток к их высоте, уточ­ненное при расчете и_р;

к_р —рассчитанный выше коэффициент Роговского.

4. Напряжение сжатия от радиальной силы во внутренней обмотке НН,МПа,

где Wj —число витков обмотки НН;

TIj — площадь поперечного сечения одного витка обмотки НН, мм².

Для обеспечения стойкости обмотки СУ_сжр не должна быть в медных обмот­ках более 30, а в алюминиевых более 15 МПа.

5. Осевая сила, Н,

· F_p

Осевая сила является суммой элементарных осевых сил, прило­женных к отдельным проводникам обмотки и направленных вниз в верхней половине и вверх в нижней половине каждой из обмоток (рис. 19). Макси­мального значенияF'_oc достигает на середине высоты обмотки

6. Осевая сила, Н,

· F_p

где т -коэффициент, зависящий от схемы регулирования напряжения (рис. 20);

— расстояние, между крайними витками с током при работе транс­форматора на низшей ступени обмотки ВН (рис. 20), см;

- средняя приведенная длина индукционной линии поперечного рас­сеяния.