Схема расчёта трансформатора (стр. 1 из 6)

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∙А

Номинальные (линейные) токи на сторонах

ВН

А

НН

А

Фазные токи при соединении Y/Δ

А

А

Фазные напряжения обмоток

В

В

1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений К.З.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

реактивная составляющая

%

Р_к , U_к выбираются из таблицы 1.9.

1.3 Определение испытательных напряжений обмоток.

Испытательные напряжения обмоток (по табл. 4.1)

для обмотки ВН U_исп = 35 кВ;

для обмотки НН U_исп = 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 k_кр=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 k_з=0.965

Коэффициент заполнения сталью k_c=k_кр*k_з=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 k_p=0,95

Предварительная индукция в стержне определяем по таблице 10. В_с=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 U_исп = 35 кВ находим изоляционные расстояния:

мм, мм, мм; для U_исп = 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

U_В = 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

q_доп=1200 Вт/м², поэтому для увеличения поверхности охлаждения используем канал между частями обмотки, шириной а_к1=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.