Схема расчета трансформатора
1. Определение основных электрических величин.
1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН.
1.2 Определение испытательных напряжений обмоток.
1.3 Определение активной и реактивной составляющих напряжений К.З.
2. Расчет основных размеров трансформатора.
2.1 Выбор схемы и конструкции магнитной системы.
2.2 Выбор марки и толщины стали и типа изоляции пластин. Выбор индукции в магнитной системе.
2.3 Выбор материала обмоток.
2.4 Предварительный выбор конструкции обмоток.
2.5 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.
2.6 Предварительный расчет магнитной системы трансформатора.
2.7 Определение диаметра стержня магнитной системы и высоты обмотки.
3. Расчет обмоток ВН и НН.
3.1 Расчет обмотки НН.
3.2 Расчет обмотки ВН.
4. Определение параметров режима короткого замыкания (К.З.).
4.1 Определение потерь К.З.
4.2 Определение напряжения
.4.3 Определение механических сил в обмотках.
5. Окончательный расчет магнитной системы.
5.1 Определение размеров пакетов и активной площади стержня и ярма.
5.2 Определение массы стержня и ярма.
5.3 Определение потерь в стали магнитопровода (расчет потерь Х.Х.).
5.4 Определение тока Х.Х.
6. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения трансформатора.
6.1 Поверочный тепловой расчет обмоток.
6.2 Расчет системы охлаждения (расчет бака, радиаторов, охладителей и т.д.).
6.3 Определение превышения температуры обмоток и масла над воздухом.
6.4 Определение массы масла и основных размеров расширителей.
7. Определение габаритных размеров трансформатора и его массы.
1. Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний.
1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН.
Мощность одной фазы и одного стержня
кВ∙АНоминальные (линейные) токи на сторонах
ВН
АНН
АФазные токи при соединении Y/Δ
А
А
Фазные напряжения обмоток
В В1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений К.З.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания
реактивная составляющая
%
Рк , Uк выбираются из таблицы 1.9.
1.3 Определение испытательных напряжений обмоток.
Испытательные напряжения обмоток (по табл. 4.1)
для обмотки ВН Uисп = 35 кВ;
для обмотки НН Uисп = 5 кВ
2. Определение основных размеров трансформатора.
2.1 Выбор схемы и конструкции магнитной системы.
Согласно указаниям выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях, и прямыми на средних стержнях.
Для мощности 140 кВ*А число ступеней в стержне принимаем равным 6, коэффициент заполнения круга kкр=0,884, число ступеней в ярме равно 4. Стержни магнитной системы скрепляются расклиниванием с обмоткой, ярма прессуются балками, стянутыми шпильками, расположенными вне ярма. Изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, с коэффициентом заполнения kз=0.965
Коэффициент заполнения сталью kc=kкр*kз=0.884*0.965=0.853
Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 4, на прямом - 3.
Материал магнитной системы – холоднокатаная текстурированная рулонная сталь 4304 толщиной 0,35 мм.
2.2 Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы
β выбираем в интервале 1,8 ÷ 2,4. Выбираем β=2,1
k определяем по табл. 9. k=0,63
Коэффициент приведения идеального поля к реальному kp=0,95
Предварительная индукция в стержне определяем по таблице 10. Вс=1,55Тл
м
По таблице 12 принимаем стандартный диаметр d=0.17 м
Активное сечение стержня
м
2.3 Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции.
Выбираем тип обмоток по табл. 6 для ВН при напряжении 10 кВ и токе 5 А – цилиндрическая многослойная из медного провода круглого сечения; для обмотки НН при напряжении 0,4 кВ и токе 202 А – цилиндрическая двуслойная из медного провода прямоугольного сечения.
Средний диаметр обмоток НН и ВН.
При 10 кВ принимаем a=1,36
Высота обмоток (предварительная)
м.По испытательному напряжению обмотки ВН Uисп = 35 кВ находим изоляционные расстояния:
мм, мм, мм; для Uисп = 5 кВ по табл. 4.4 находим мм.3. Расчет обмоток.
3.1 Расчет обмотки НН.
Конструкция обмотки НН определяется мощностью и напряжением, согласно рекомендациям табл. 6. Выбрана цилиндрическая многослойная конструкция из прямоугольного медного провода. Обмотка НН расположена ближе к стержню магнитопровода, т.е. является внутренней и расчет начинается с нее.
ЭДС одного витка
В.Число витков обмотки НН
. Принимаем w1 = 60 витков.Напряжение одного витка
UВ = 400/60 = 6,667 В.
Средняя плотность тока в обмотках
МА/м2.
Сечение витка ориентировочно
мм2 = 29,88·10-6 м.
По полученному ориентировочному значению
выбираем по таблице 13 сечение витка из N=1 марки ПБ класса нагревостойкости «В» с намоткой на ребро.Для прямоугольного провода марки ПБ
сечением 31*10-6 м2 для каждого провода.
Общее сечение витка из прямоугольного провода
м2.
Осевой размер витка из N параллельных проводов для прямоугольного провода
м.Число витков в слое
принимаем 126
Число слоев обмотки
слоя. Принимаем 1 слой
Плотность тока
МА/м2.
Осевой размер обмотки
м.
Предварительный радиальный размер обмотки без каналов между слоями
м.
Предварительная плотность теплового потока на поверхности обмотки
Вт/м2.Расчетное значение q1’=2220 Вт/м2 больше допустимого значения
qдоп=1200 Вт/м2, поэтому для увеличения поверхности охлаждения используем канал между частями обмотки, шириной ак1=7,5 мм и определяем q1 для каждой части обмотки.
q1=q11/2=1110 Вт/м2, что допустимо.
Окончательный радиальный размер обмотки
Диаметры обмотки:
внутренний
м;внешний
м.Масса металла обмотки
кг
где
— средний диаметр обмотки.