Проектирование масляного трансформатора типа ТМН 250035 (стр. 3 из 6)

4. Определение основных размеров

По полученным результатам выбираем диаметр стержня d=28 см при β=1.32

Для выбранных d и β:

x=1.32; x²=1.145; x³=1.225

Диаметр стержня:

d = Ax =25.9´1.07=26.6=28 см

Активное сечение стержня:

П_с = 470´x² = 438 см².

Средний диаметр обмоток:

d₁₂ = 1.48´d = 1.48´27.7 =0.41 cм.

Высота обмоток:

l = pd₁₂/b = 3.14´41/1.32 = 97.5 cм

Высота стержня:

l_c = l+2l₀ =97.5+2´7.5 = 112.5 cм

Расстояние между осями стержней:

С = d₁₂+a₁₂+bd+a₂₂ = 41+3+0.36´27.7+3 = 57 cм

ЭДС одного витка

u_в = 4.44fП_СВ_С´10^-4 = 4.44´50´1.63´540´10^-4 = 19.54 в

Масса стали

G_ст=2567 кг

Масса металла обмоток

G₀=469 кг

Масса провода

G_пр=531 кг

Плотность тока

Δ=1.88´10⁶A/м²

Механическое напряжение в обмотках

σ_р=12.55 Мпа

Потери и ток ХХ

P_x=4400 вт i₀=0.85%

5. Расчёт обмоток НН

Число витков обмотки НН:

.1 витков

Потери х.х. для выбранного варианта 0.280 м оказались выше. Для их уменьшения примем ω₁´=187 витков. С той же целью уменьшим высоту обмоток. До 960 мм и соответственно длину и массу стержня.

ЭДС одного витка U_в = U_ф1/w₁ = 3637/187 = 19.45 В

Действительная индукция в стержне:

Тл

Средняя плотность тока:

Δ_ср = 0.463k_дP_кU_в/(Sd₁₂ )= 0.463´0.9´23500´19.45/2500´41 = 1.86 А/мм²

Сечение витка ориентировочно:

П₁^’ = I₁/ Δ_ср = 229/1.86= 123.1мм²

По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току обмотки одного стержня 299 А, сечению витка 123.1 мм² и плотности тока 1.86 А/мм² – выбираем конструкцию цилиндрической многослойной обмотки из прямоугольного провода.

Находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м²:

мм

где: к_з=0.8

По таблице (5-3) выбираем следующий провод:

АПБ´3´

Полное сечение витка:

П₁ =n_в1П₁^’= 3´41.6 =124.8 мм²

Полученная плотность тока:

Δ₁ = I₁/П₁ = 229/124,8=1.83 А/мм²

Число витков в одном слое:

витков

Обмотка НН наматывается в два слоя – внутренний - 95 витков и внешний - 92 витка. Введу того, обмотка содержит 3 провода возникает необходимость в транспозиции, т.к. сопротивления каждого провода должны быть одинаковыми. Транспозицию применяем на каждых 1/3 длины.

Общий суммарный радиальный размер металла 4.25´2´3=25.5 > b₁ => обмотку делим на две катушки – внутренняя 95 витков и внешняя 92 витка и между ними.

Добавочные потери меньше 5%.

Напряжение двух слоев обмотки:

в

Междуслойная изоляция по таблице (4-7) - 6´0.12. Шесть слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону.

Осевой охлаждающий канал a₁₁=0.01´l=0.01´0.98=0.01 м

Радиальный размер обмотки без экрана:

см

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр.

Радиальный размер с экраном

a_1экр=a₁+0.3 = 3.929+0.3 = 4.25 см

Внутренний диаметр:

см

Наружный диаметр:

см

Принимаем бакелитовый цилиндр Ø

Плотность теплового потока на поверхности обмотки (по 7-17^’):

вт/мм²

Масса метала обмотки НН по (7-7) :

G₀₁ = cD_срw₁П₁´10^-5 = 3´187´123.1´2700´10^-6 = 186.5 кг

Масса провода в изоляции по таблице (5-5):

G _пр1 = 1.025 ´1.03 ´186.5´3 = 591 кг

6. Расчёт обмотки ВН

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении (по 6-27):

w_H

=w1

= 187×

= 1039 витков

Число витков на одной ступени регулирования:

w_р =

= 26 витков

38500	1039+4´26=1143
37625	1039+3´26=1117
36750	1039+2´26=1091
35875	1039+1´26=1065
35000	1039
34125	1039-1´26=1013
33250	1039-2´26=987
32375	1039-3´26=961
31500	1039-4´26=935

Ориентировочная плотность тока:

= 1.89 А/мм²

Ориентировочное сечение витка

П`₂ »

= 21.7 мм²

По формуле (5-7) находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м

см

Выбираем провод по таблице (5-3):

АПБ×1×

сечением П₂ = 21.9 мм²

Плотность тока в обмотке:

А/мм².

Число витков в одном слое:

витков

( 7 слоев по 117 витков, 2 слоя по 104 витков и 1 слой по 116 витков)

Обмотка разделяется на 2 катушки – внутреннюю В₂ с 5 слоями и наружную Г₂ с 4 слоями. Между катушками В₂ и Г₂ осевой масляный канал шириной 1 см. Под внутренним слоем обмотки располагается электрический экран – аллюминиевый незамкнутый цилиндр толщиной 0.5 мм.

Напряжение двух слоев обмотки:

в

Междуслойная изоляция по таблице (4-7) – 8 слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону.

Радиальный размер обмотки без экрана:

см

Радиальный размер обмотки с экраном:

см

Внутренний диаметр обмотки (для расчета массы провода) по внутреннему слою проводов ( по 6-58):

см

Наружный диаметр обмотки без экрана ( по 6-59):

см

Расстояние между осями стержней

С = 54.4 + 3.0 = 58 см

По испытательному напряжению обмотки ВН U_исп1=85 кв (по таблице 4-5)

a₁₂^´ = 3.0 см; l₀₂ = 7,5 см; a₂₂^´ = 3,0 см

l_ц2=5,0 см; δ₁₂^´=0.5 см δ₂₂^´=0.3 см

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр.

Поверхность охлаждения обмотки ( по 6-61):

м²

к=0.8.

Плотность теплового потока на поверхности обмотки:

вт/м²

Масса металла обмотки ВН:

G₀₂ = 8.47´c´D_ср´w₁´П´10^-5= 8.47´3´(44+54,4)/2´1143´2,17´10^-5 = 310 кг

Масса провода в обмотке ВН с изоляцией ( по таблице 5-5):

G_{пр 2} = 1.025´1.03´310 = 327 кг

Масса металла обмоток НН и ВН:

G_о = G_о1 + Gо₂ = 310+186,5 = 496 кг

Масса провода двух обмоток:

G_пр = G_пр1 + G_пр2 = 591+310 = 901кг

7. Расчёт параметров короткого замыкания

Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной частоте и установленной в одной из обмоток тока, соответствующего его номинальной мощности при замкнутой накоротко второй обмотки.

Потери короткого замыкания согласно § 7.1 :

Основные потери в обмотках :

Обмотка НН:

вт

Обмотка ВН:

вт

Добавочные потери в обмотке:

Обмотка НН (по 7-15^’):