Файл: Курсовой проект по дисциплине Электромеханика.doc

2.2 Выбор материала и конструкции обмоток (предварительно)

Электролитическая медь, как проводниковый материал, по сравнению с алюминием имеет примерно в 1,5 раза меньше удельное электрическое сопротивление, большую механическую прочность, легко обрабатывается, более стойка к коррозии. Но из-за дефицитности меди алюминиевые обмотки также находят весьма широкое использование.

Поэтому все новые серии трансформаторов общего применения мощностью до 16000 кВ·А проектируются исключительно с алюминиевыми обмотками.

Поскольку рассматриваемый трансформатор рассчитан на мощность S_Н=100 кВА, то обмотки будут выполняться из алюминия.

2.3 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток

Силовой трансформатор может быть представлен состоящим из трёх систем:

- системы частей, находящихся при включенном трансформаторе под напряжением (обмотки, контакты переключателей ступеней напряжения, отводы, проходные шины и шпильки вводов, защитные экраны);

- системы заземлённых частей (магнитная система со всеми металлическими деталями, бак и система охлаждения);

- системы изоляции, разделяющей первые две системы и отдельные части, находящиеся под напряжением.



Рисунок 2.2 – Размеры главной изоляции обмоток
Изоляция подразделяется на главную и продольную. Главная изоляция отделяет токоведущие части от заземлённых, а продольная служит для изоляции разных точек токоведущих частей (витков, слоёв обмотки и т.п.).

В трансформаторах используется маслобарьерная главная изоляция, состоящая из комбинации масляных каналов или промежутков с барьерами в виде бумажно-бакелитовых, электрокартонных и кабельно-бумажных цилиндров, плоских и угловых шайб.

Размеры выступов цилиндров за высоту обмоток (

---

и ) обеспечивают отсутствие разрядов по поверхности цилиндра между обмотками и с обмоток на стержни магнитопровода. Значения размеров главной изоляции обмоток НН и ВН указаны в таблице 2.4 и 2.5.

Таблица 2.4 - Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН

Мощность трансформатора, кВ·А	Uисп для обмоток НН, кВ	Обм. НН от ярма l01, мм	Обм. НН от стержня, мм
			δ01	ац1	а01	lц1
25-250	5	15	Картон 20,5	-	4	-

Таблица 2.5 - Главная изоляция. Минимальные изоляционные расстояния ВН

Мощность трансформатора кВ·А	для ВН, кВ	ВН от ярма, мм		Между ВН и НН, мм		Выступ цилиндра , мм	Между ВН и НН, мм
25-100	85	75	-	27	5	50	20	3

---

2.4 Определение основных размеров трансформатора

Магнитная система и обмотки трехфазного двухобмоточного трансформатора с плоской трехстержневой магнитной системой изображены на рисунке 2.3.



Рисунок 2.3 - Активная часть трёхфазного двухобмоточного трансформатора с плоской трёхстержневой магнитной системой
Расчет основных размеров активной части трансформатора следует начинать с определения диаметра стержня магнитопровода:

,

где – ширина приведенного канала рассеянья трансформатора:



Значение выбирается по таблице 2.5:

=27 мм.

На этом этапе расчета размеры и неизвестны; поэтому рассчитывается по приближенной формуле:

;

0,813 =0,0195 м.

где – коэффициент, зависящий от мощности трансформатора, металла обмоток, класса напряжения обмоток ВН и мощности потерь короткого замыкания; значения выбираются из таблицы 2.7:

к=0,651,25=0,813.

Ширина приведенного канала рассеянья трансформатора равна:

а_р=2710^-3+0,0195 = 0,047 м.
Таблица 2.6 - Значение коэффициента к для масляных трёхфазных двухобмоточных трансформаторов с ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ 12022-76 и ГОСТ 11920-85

---

Мощность трансформатора, кВ·А	Класс напряжений, кВ
	35	110
до 250	0,58-0,65	0,68 – 0,58

Примечание - для обмоток из алюминиевого провода значение , найденные из таблицы 2.6 увеличить в 1,25 раза. Для трансформаторов класса напряжения 110 кВ с РПН значения к умножить на 0,7
 – отношение средней длины окружности канала между обмотками НН и ВН к высоте обмотки:

,

Таблица 2.7 - Рекомендуемые значения  для масляных трансформаторов

Мощность, кВ·А	Алюминий		Медь
	6, 10 кВ	35 кВ	6, 10 кВ	35 кВ
25-100	1,2 – 1,6	1,2 – 1,5	1,8 – 2,4	1,8 – 2,4

Примечание:

1. Рекомендуемые значения приведены для трёхфазных масляных трансформаторов классов напряжений 6, 10 и 110 кВ, отвечающих требованиям ГОСТ 12022 – 76 и ГОСТ 11920 – 85.

2. Применяемые марки стали 3404 и 3405 при толщине листа 0,35 и 0,30 мм при индукциях .

где =1,2 (из таблицы 2.7);

к_р – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского); значение к_р при концентрическом расположении обмоток и равномерном расположении витков по их высоте колеблется от 0,93 до 0,98; при определении основных размеров можно принять к_р 0,95;

– частота питающей сети (по заданию);

В_С– индукция в стержне магнитной системе; для выбранной марки стали для трансформатора в заданной мощности предварительное значение принимается из таблицы 2.1;

к_С– коэффициент заполнения сталью

---

; значения выбираются из таблицы 2.2 и 2.3, а – из таблицы 2.4:

к_КР =0,92;

к_з=0,96;

к_с=0,920,96=0,883.

Определяем диаметр стержня магнитопровода:

;

=0,122 м.

Если полученный диаметр d отличается от нормализованного значения (см. пп. 2.1), то следует принять ближайший диаметр по нормативной шкале - d_Н и пересчитать значение на это значение по формуле:

;

=1,391.

Поскольку значение рассчитанного диаметра d соответствует стандартному, то пересчет делать не будем.

Средний диаметр канала между обмотками d₁₂ определяется по формуле

d₁₂=d_н+2а₀₁+2а₁+а₁₂,

где а₀₁ - радиальный размер осевого канала между стержнем и обмоткой НН, а₀₁=0,004 м – таблица 4.4 [Л. 1, стр. 183],

а₁ - радиальный размер обмотки НН, может быть приближенно рассчитан по формуле (3.71) [Л. 1, стр. 164]:

аk₁ ;

а1,10,195=0,0215 м;

d₁₂=0,13+20,004+20,0215+0,03=0,208 м,

где а – коэффициент, значения которого зависит от мощности, класса напряжений и принятого уровня потерь короткого замыкания; ориентировочные значения а для трансформаторов с магнитопроводами из холоднокатаной стали приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Ориентировочные значения коэффициента а для медных обмоток

Мощность трансформатора, кВ·А	Уровень потерь короткого замыкания	Значения а при классе напряжения обмотки ВН, кВ
		10	35
До 630	1,2 Рк по ГОСТ Рк по ГОСТ 0,8 Рк по ГОСТ	1,33 1,36 1,40	1,37 1,40 1,44

---