Силовой двухобмоточный трансформатор (стр. 2 из 7)
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
U а = P к/10S н = 26000Вт/10 ´ 2500 = 1.04%
Реактивная составляющая: U р=
= 
= 6,4 %Выбираем трёхфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне по рис.1.
 |
 |
Рис. 1Схема плоской магнитной системы трансформатора.
Прессовка стержней бандажами из стеклоленты и ярм стальными балками. Материал магнитной системы – холоднакатная сталь марки 3404 толщиной
0.35 мм.
Индукция в стержне В с = 1.6 Тл. В сечении стержня 9 ступеней, коэффициент заполнения круга К кр = 0.929, изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие плюс однократная лакировка, К з = 0.965, коэффициент заполнения сталью k c =К кр´ К з = 0.929 ´ 0.965 = 0.8965.
Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма
k я = 1.015
индукция в зазоре:
В я = В с/К я = 1.6/1.015 = 1.576 Тл
Число зазоров магнитной системы на косом стыке = 4, на прямом = 3. Индукция в зазоре на прямом стыке:
В з`` = В с = 1.6 Тл
На косом стыке:
В з` = В с/
= 1.6/ = 1.132 ТлУдельные потери в стали р с = 1.295 Вт/кг; р я= 1.242 Вт/кг.
Удельная намагничивающая мощность q c = 1.795 ВА/кг, q я = 1.655 ВА/кг,
Для зазоров на прямых стыках q ``з = 23500 ВА/кг,
для зазора на косых стыках q `p = 3000 ВА/м 2 .
По таблице 3.6 (Л-1) находим коэффициент учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, к q=0.91 и по таблице 3.4 и 3.5 (Л-1) находим постоянные коэффициенты для медных обмоток a = 1.40 и b = 0.31.
Принимаем К р£ 0.95.
Диапазон изменения b от 1.5 до3.8, оптимальный вариант b=1.8.
Диаметр стержня d=0.32 м.
Расчёт основных коэффициентов.
А = 0.507
= 0.507 
= 0.2467 По таблице 3.12 (Л-1)
b = 1.8 ¸ 2.4
d = Ax Þ x = d/A = 0.32/0.2467 = 1,3
b = x 4 = 2,8 – принадлежит диапазону 1.8 ≤ β ≤ 2.4
Определение основных размеров.
Диаметр стержня: d = Ax = 0.32 м
Активное сечение стержня:
П с = 0.785k ca 2x 2 = 0.785 ´ 0.8965 ´ 0.2774 2 ´ 1.1535 2 = 0.0721 м 2.
Средний диаметр обмоток:
d 12 = ad = 1.40 ´ 0.32 = 0.448 м.
Высота обмоток:
l = p d 12/ b = 3.14 ´ 0.448/1.77 = 0.8 м
Высота стержня:
l c = l+2l 0 = 0.8+2 ´ 0.05 = 0.9 м
Расстояние между осями стержней:
С = d 12+a 12+bd+a 22 = 0.448+0.02+0.31+0.32+0.02 = 0.5872 м
ЭДС одного витка
u в = 4.44fП СВ С = 4.44 ´ 50 ´ 0.0721 ´ 1.6 = 25.6 В
Расчёт обмоток НН.
Число витков обмоток НН:
w1 = U ф1/U в = 690/25.6 = 27
Напряжение одного витка U в = U ф1/ w 1 = 690/27 = 25.5 В
Средняя плотность тока в обмотках :
J ср = 10 4´ 0.76k gP кU в/Sd 12 = 10 4´ 0.746 ´ 0.91 ´ 26000 ´ 25.5/25000 ´ 0.448 =
= 401.86´10 4 А/м 2 =3.67 МА/м 2
Сечение витка ориентировочно:
П 1 = П `в = I ф1/J ср = 1208/3,67 ´ 10 6 = 329.15´10 -6 м 2 = 330 мм 2
По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току на один стержень 1208 А, номинальному напряжению одной обмотки 690 В и сечению витка 330 мм 2 – выбираем конструкцию винтовой обмотки.
Размер радиального канала предварительно: h к = 5 мм.
Число реек по окружности обмотки – 12.
Ширина между витковых прокладок: b пр.=40 мм
Ориентировочный осевой размер витка:
h в1 =
+ h к = 
– 0.005 = 0.0208 м = 20.8 ммВвиду того, что h в1>15 мм и по графикам рис. 5.34(а) (Л-1) при максимальном размере медного провода b=15 мм и плотности тока J=3.50 МА/м 2 плотность теплового потока q=2400, что при естественном масляном охлаждении не допускается, выбираем двух ходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределённой транспозицией.
По полученным ориентировочным значениям П 1 и h в1 в таблице 5.2 подбираем значение сечения витка из 12-ти параллельных проводов:
ПБ12´ 
Разделённых на две группы по шесть проводов с каналами по 5 мм между группами витка и между витками (рис.2).
Для частичной компенсации разрыва в обмотке ВН при регулировании напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН шесть радиальных каналов по 10 мм.
Полное сечение витка: П 1 = 12 ´ 27.8 = 333.6 мм 2 = 333.6´10 -6 м 2
Плотность тока: J 1 = 1208 ´ 10 6/333.6 = 3.62 МА/м 2
По графику рис.5.34(а) (Л-1), находим, что для J=3.6 МА/м 2 и b=9,5 мм,
q=1600 Вт/м 2
Высота обмотки:
l 1 = (27+1) ´ 2 ´ 9.5 ´ 10 -3+[(27 ´ 2+1-6) ´ 5+10 ´ 6] ´ 0.95 ´ 10 -3 = 532 ´ 10 -3+289,75 ´ 10 -3
» 0.82 м
Радиальный размер обмотки: а 1= 6 ´ 3.65 ´ 10 -3= 0.022 м.
По таблице 4.4 (Л-1) для U исп.1=5 кВ, S=2500 кВА и винтовой обмотки находим а 01=15 мм, обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размером
´0.0,93 м
3,65 
9,5
5 Рис. 2Сечение витка обмотки НН.9,5
 | |
 |
22
Внутренний диаметр обмотки:
D `1 = d+2a 01 = 0.32+2 ´ 0.015 = 0.35 м
Внешний диаметр обмотки по (7.19):
D ``1 = D `1+ 2f 1 = 0.35+2 ´ 0.022 = 0.394 м
Плотность теплового потока на поверхности обмотки по (7.19)
q =
´ 10 -10 = 
´ 10 -10 » 780 Вт/м 2