Электрические машины

коэффициент к  можно принять при напряжении U₁  =  35 кВ 

      k_р – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского) может принимать значение в пределах (0,93 - 0,97) и может быть принят равным 0,95.

      k_С  - коэффициент заполнения сечения стержня сталью:

      β – коэффициент, связывающий основные размеры обмотки. Значение параметра  β влияет на массогабаритные и  стоимостные показатели трансформатора.

     2.2 Определим средний диаметр обмоток трансформатора:

     где  а – коэффициент (для медной обмотки а =     )

     2.3 Высота обмотки трансформатора

     2.4. Определим ЭДС витка

где    B_C – индукция в стержне магнитопровода (Тл), определяемая маркой стали при расчете главных размеров.

      П_С – сечение стержня магнитопровода (мм²), определяемое диаметром (d, мм)

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.  ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА

     Проектирование обмоток трансформатора осуществляется с учетом производственных и эксплуатационных требований предъявляемых к ним.

     Производственные  требования сводятся к оптимизации  затрат материалов и труда  на производство трансформатора. Это обеспечивается выбором рационального  типа обмотки, материала обмоточного провода, компактным размещением и распределением витков и катушек чтобы ограничить расход обмоточного провода и обеспечить наилучшее заполнение окна магнитопровода.

      К эксплуатационным требованиям  относятся механическая прочность  при воздействии короткого замыкания и ограниченный нагрев обмоток в номинальном режиме работы.

      Механическая прочность обеспечивается  рациональным расположением витков  и катушек так, чтобы ограничить  возникающие электромагнитные усилия.

      Для достижения необходимой нагревостойкости следует обеспечить эффективную теплоотдачу от обмотки в охлаждающую среду путем создания развитой охлаждающей поверхности и выбором рациональной плотности тока. Требование эффективной теплоотдачи ограничивает размер обмотки между двумя охлаждающими поверхностями. Критерием эффективности теплоотдачи обмотки являются потери в обмотке, отнесенные к площади охлаждающей поверхности.    

     3.1 Выбор типа обмотки  высокого напряжения:

     3.1.1. Число витков на  одну фазу обмотки  НН.

где    U_Ф,НН – фазное напряжение на стороне низкого напряжения

      u_B – напряжение одного витка.

     3.1.2  Уточняем напряжение одного витка.

     3.1.3  Определяем действительную  индукцию в стержне,  Тл.

     3.1.4  Ориентировочное сечение витка, мм²

где  J- средняя плотность тока, определяется по таблице.

Выбираем  винтовую двухходовую  обмотку, изображенную на рис.2

 
рис.2

     3.1.5 Определим высоту одного витка, см.

где    h_КАНАЛА – осевой размер масляного охлаждающего канала ( ориентиро-      вочно =0.4 см).

     Основные размеры витка и радиального размера для винтовой двухходовой обмотки изображены на рис.3.

     По сортаменту обмоточного провода выбираем, провод для двухходовой обмотки с каналом через каждый ход и с числом параллельных проводов 16.

рис.3

     3.1.6 Уточняем плотность тока

     3.1.7  Уточняем высоту  обмотки 

где   к_у – коэффициент учитывающий усадку межкатушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки (может быть принятым =0.95)

     3.1.8  Определяем радиальный размер обмотки

     3.1.9    Определим внутренний  диаметр обмотки

     3.1.10   Определим наружный диаметр обмотки

 

     3.2   Расчет обмотки высокого напряжения

     3.2.1   Число витков на  одну фазу обмотки  ВН на осевом  ответвлении

     3.2.2   Число витков на  одной ступени  регулирования

     3.2.3   Число витков на  ответвлениях:

     3.2.4  Номинальное напряжение 

     3.2.5  Ориентировочная  плотность тока, А/мм².

     3.2.6   Ориентировочное  сечение витка,  мм².

     Выбираем многослойную  цилиндрическую обмотку  из прямоугольного  провода, изображенную  на рис.

рис. 

     3.2.7   Выбираем реальное сечение проводника

Т.е. реальное сечение обмоточного провода обмотки ВН   

     3.2.8   Уточняем плотность  тока

     3.2.9   Определяем число  витков в слое

     3.2.10   Число слоев в  обмотке определяем по наибольшему числу витков

     3.2.11 Рабочее напряжение  двух слоев, В.

     3.2.12   Число слоев кабельной  бумаги (толщина 0.12мм)  =

     3.2.13   Высота межслойной  изоляции на торцах  обмотки (на одну  сторону) = 16мм.

     3.2.14  Радиальный размер  обмотки без экрана

     3.2.15 Радиальный размер обмотки с экраном

     3.2.16   Внутренний диаметр  обмотки по внутреннему слою проводника

     3.2.17  Наружный диаметр обмотки ВН.

 
 
 
 

Таблица 1.

 

4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И СТОЙКОСТИ ОБМОТОК ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ.

    

      4.1.  Потери короткого замыкания 

4.1.1  Основные потери  обмотки НН, Вт,

где   М_А – масса металла обмотки, 

 

 

     4.1.2 Основные потери  обмотки ВН, Вт,

где   М_А – масса металла обмотки, 

     4.1.3  Добавочные потери в обмотке НН,

     4.1.4  Добавочные потери в обмотке ВН,

     4.1.5  Основные потери  в отводах.

Длина отводов  для схемы соединения звезда ВН и  НН имеют одинаковую длину.     

     4.1.6   Масса отводов НН, кг,

       

     4.1.7   Потери в отводах  НН, Вт,

     4.1.6   Масса отводов ВН, кг,

     4.1.7   Потери в отводах  ВН, Вт,

     4.1.8  Потери в стенках бака и других элементах конструкции , Вт,

     где    к_Б – коэффициент ≈

     4.1.9  Полные потери  короткого замыкания,  Вт,

       

     4.2.    Расчет напряжения  короткого замыкания.

     4.2.1   Определим активную  составляющую напряжения  короткого замыкания

     4.2.2   Определим реактивную составляющую напряжения короткого замыкания

здесь   a_P – ширина приведенного канала рассеяния

      к_Р – коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, вызванное конечным значением осевого размера обмоток H₀  по сравнению с их радиальными размерами ≈0.96.