Расчет силового трансформатора (стр. 4 из 7)
Масса изоляции провода составляет порядка 1,5% от массы провода, т.е. 0,45 кг.
3.3 Расчет обмоток высшего напряжения
Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения, для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле:
(3.17) 
Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в «звезду» равно:
(3.18)где
- напряжение на одной ступени регулирования обмотки, В; 
- напряжение одного витка обмотки, В. 
Обычно ступени регулирования напряжения делаются равными между собой и, в соответствие с ГОСТом при мощностях дл 250 МВ·А, делаются ответвления +5%; +2,5%; 0%; -2,5%; -5%.
Для четырех ступеней регулирования имеем:
Напряжение, В Число витков на ответвлениях
36750 5456 + 2·136 = 5728
35875 5456 + 136 = 5592
35000 5456
34125 5456 - 136 = 5320
33250 5456 - 2·136 = 5184
Плотность тока в обмотке ВН предварительно определяется по формуле:
(3.19) 
Определим площадь сечения провода:
(3.20) 
По сортаменту провода [4] выбираем провод АПБ -1,77 диаметром d = 1,40 мм, толщиной изоляции 0,4 мм.
Полное сечение витка определяем как:
(3.21)где
- площадь сечения выбранного провода, мм2; 
- число параллельных проводов. 
Действительная плотность тока:
(3.22) 
Далее определяем число витков в одном слое обмотки:
(3.23) 
Тогда необходимое количество слоев будет равно:
(3.24) 
Дробное число слоев округляем до целого большего значения – 18.
Рабочее напряжение двух слоев определяем по формуле:
(3.25) 
По рабочему напряжению двух слоев выбираем общую толщину
кабельной бумаги между двумя слоями обмотки [4]:- число слоев кабельной бумаги (толщиной 0,12 мм) -4;
- высота межслойной изоляции на торце обмотки, мм – 16.
По условиям охлаждения обмотка каждого стержня выполняется в виде двух концентрических катушек с осевым масляным каналом между ними. Число слоев внутренней катушки при этом должно составлять не более 1/3 – 2/5 числа слоев обмотки.
Минимальная ширина масляного канала между катушками выбирается равной 0,4 см.
Радиальный размер обмотки двух катушек равен:
(3.26) 
В обмотках класса напряжения 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из латунного листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки межслойной изоляцией или листом картона толщиной 0,1 см. Такая же изоляция устанавливается со стороны масляного канала.
При наличии экрана радиальный размер обмотки находится по формуле:
(3.27)где
- толщина экрана, равная 0,05 см; 
- толщина кабельной бумаги или картона. 
В обмотках с экраном радиальный размер
принимается в расчет только при определении размеров обмотки. При подсчете ЭДС рассеяния этих обмоток следует увеличивать расчетную ширину канала между обмотками на толщину экрана и межслоевой изоляции, т.е.: 
(3.28) 
Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана – до его внутренней изоляции) равен:
(3.29) 
Наружный диаметр обмотки с экраном равен:
(3.30) 
Средний диаметр обмотки равен:
(3.31) 
Для расчета активной массы обмотки используем формулу:
(3.32) 
Масса изоляции провода составляет порядка 1,5% от массы провода, т.е. 0,77 кг.
Основные размеры трансформатора графически отражены в Приложении А.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОПЫТА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
4.1 Определение потерь короткого замыкания
Потерями короткого замыкания (КЗ) трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе в режиме, когда первичная обмотка включена на ток, соответствующий номинальной мощности, а одна или более вторичных обмоток замкнуты накоротко.
Полные потери КЗ определяются из выражения:
(4.1)где
и 
- потери в обмотках ВН и НН соответственно; 
- потери в стенках бака и других металлических конструкциях трансформатора, вызванные полем рассеяния обмоток; 
и 
- добавочные потери в обмотках ВН и НН соответственно.Основные потери для алюминиевого провода определяются по формуле:
(4.2)где
- масса металла каждой из обмоток, кг.Для обмотки НН имеем:
(4.3) 
Для обмотки ВН имеем:
(4.4) 
Добавочные потери от вихревых токов, вызванные собственным магнитным полем рассеяния обмоток, неодинаковы для отдельных проводников, различным образом расположенных в обмотке по отношению к полю рассеяния.
Для обмотки НН (алюминиевый провод прямоугольного сечения n>2) добавочные потери определяются по формуле:
(4.5)Коэффициент
вычисляется по формуле: 
(4.6)Для обмотки ВН (алюминиевый провод круглого сечения) добавочные потери вычисляются по формуле:
(4.7)Коэффициент
вычисляется по формуле: 
(4.8)где
- число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния;