Проектирование трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора (стр. 2 из 6)

Рисунок 3 - Диаметр стержня

2.8 Значения коэффициента β, соответствующее нормализованному диаметру:

= 1.744

2.9 Средний диаметр канала между обмотками

Среднийдиаметрканаламеждуобмотками d₁₂впредварительномрас-

чёте определяется приближенно с использованиемкоэффициента К₁. Для транс-

форматоровмощностью25-630 кВ·АК₁ = 1.1, мощностью1000-6300 кВ·А К₁₌= 1.4 .

Приближенно определяется и радиальный размер обмотки НН.

Принимаем К₁= 1.4.

Радиальный размер обмотки НН:

= 47.856 мм

Средний диаметр канала между обмотками:

= 365.712 мм

2.10 Предварительная высота обмотки

= 658.707 мм

2.11 Активное сечение стержня П_с

= 0.03366 м²

2.12 Электродвижущая сила одного витка

= 12.331В

3 РАСЧЁТ ОБМОТКИ НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ (НН)

3.1 Средняя плотность тока

= 1.809 А/м²,

где К_м = 0.463, К_d= 0.95

Найденное значение плотности тока является ориентировочным средним значением для обмоток ВН и НН. Действительная плотность тока должна быть близкой к этой. Плотности тока в каждой из обмоток масляного трансформато-

ра с медными или алюминиевыми обмотками могут отличаться от среднего зна-чения, но желательно, чтобы не более чем на 10 % .

Отклонение действительной средней плотности тока от найденной в сторону возрастания увеличивает потери короткого замыкания, в сторону уменьшения – снижает эти потери.

Основным элементом обмотки трансформатора является виток – элек-

трический проводник или несколько параллельно соединенных проводников, однократно охватывающих часть магнитной системы. Ток витка совместно с токами других витков и других частей трансформатора, в которых возникает электрический ток, создают магнитное поле трансформатора.

Под воздействием этого поля в каждом витке наводится ЭДС. В зависи-

мости от тока нагрузки виток может быть выполнен одним проводом круглого сечения, либо проводом прямоугольного сечения, либо группой параллельных проводов круглого или чаще прямоугольного сечения. Ряд витков, намотанных на цилиндрической поверхности, называется слоем.

Отдельные витки обмотки группируются в катушки. Катушка – это группа последовательно соединённых витков обмотки, конструктивно объеди-

ненных, и отделённая от других таких же групп или других обмоток трансфор-

матора.

3.2 Ориентировочное сечение витка

= 462.435 мм²

Обмотка трансформатора должна отвечать требованиям эксплуатации и в то же время быть простой и дешёвой в производстве. В процессе расчёта об-

мотки после выбора её типа следует добиваться наибольшей компактности в ее размещении, распределении витков и катушек, чтобы получить наилучшее за-

полнение окна трансформатора. Потери энергии, выделяющиеся в обмотках в виде тепла, должны быть полностью отведены в среду, охлаждающую транс-

форматор.

3.3 Выбор обмотки

По табл.4.3 выбираем цилиндрическую обмотку из прямоугольного про-вода.

3.4 Число витков на одну фазу

= 33

Функция ceilокругляет значение до большего целого.

3.5 Уточняем ЭДС одного витка

= 12.072 В

3.6 Уточняем индукцию в стержне

= 1.615 Тл

3.7 Расчёт цилиндрической обмотки из прямоугольного провода

3.7.1 Число слоёв обмотки

n_сл1 = 6

3.7.2 Число витков в одном слое

= 6

Функция ceilокругляет значение до большего целого.

3.7.3 Ориентировочный осевой размер витка

= 94.101 мм

Ориентировочное сечение провода, рассчитанное ранее, равно:

П′_В1 = 462.435мм²

3.7.4 По значениям h_В1 и П’_В1 по сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбираем подходящие провода и способ намотки

В многослойной цилиндрической обмотке из прямоугольного провода возникают добавочные потери, вызываемые вихревыми токами. В обмотках этого типа стараются выбрать число слоёв обмотки и радиальный размер про-

вода так, чтобы добавочные потери не превысили 5 % основных потерь обмот-ки. Иногда, сравнительно редко, допускают добавочные потери до 10 % .

При расчёте обмоток существенное значение имеет правильный выбор размеров проводов.

а = 5ммb = 15мм

Число параллельных проводов:

n_пр1 = 6

Сечение одного провода:

П′′₁ = 74.1мм²

Толщина изоляции на две стороны:

δ₁ = 0.45мм

Осевой размер провода:

b′ = b+ δ₁ = 15+0.45 = 15.45мм

Осевой размер витка:

h_B1 = n_пр1·b′ = 6 · 15.45 = 92.7мм

Полное сечение витка из n_пр1 параллельных проводов:

П₁ = n_лр1· П′′₁ = 6 · 74.1 = 444.6 мм²

3.7.5 Уточняем плотность тока

= 1.882 А/мм²

3.7.6 Осевой размер обмотки l₁

Длина обмотки найденная вышеL₁ = 658.9мм

l₁ = h_B1· (w_сл1+1) = 92.7 · (6+1) + 10 = 658.9мм

3.7.7 Радиальный размер обмотки

Радиальный размер витка:

а_В1 = а+ δ₁ = 5+0.45= 5.45мм

Суммарное рабочее напряжение двух слоёв:

= 144.862 В

По рабочему напряжению двух слоёв по таблице 4.6 выбираем число слоёв и толщину d_МСЛ кабельной бумаги:

= 2 ·0.12 = 0.24мм

Радиальный размер канала а₁₁, выбираем по таблице 4.7:

= 6 мм

Радиальный размер обмотки:

= 39.9 мм

3.8 Внутренний диаметр обмотки

=250 мм

3.9 Наружный диаметр обмотки

= 329.8 мм

3.10 Средний диаметр обмотки

= 289.9 мм

4 РАСЧЁТ ОБМОТКИ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ (ВН)

При выборе типа обмотки ВН следует учитывать необходимость выпол-

нения в обмотке ответвлений для регулирования напряжения. В ГОСТ6110-82 предусмотрены два вида регулирования напряжения силового трансформатора:

а) переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети;

б) без перерыва нагрузки (РПН) и без отключения обмоток трансформа-

тора от сети.

Регулировочные ответвления на обмотках ВН служат обычно для под-

держания напряжения у потребителей электрической энергии на одном уровне при колебаниях нагрузки.

4.1 Число витков при номинальном напряжении

= 829

4.2 Напряжение на одной ступени регулирования

= 500В

4.3 Число витков на одной ступени регулирования напряжения

= 42

где dU– напряжение на одной ступени регулирования напряжения обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений, В;

u_B – напряжение одного витка обмотки, В.

4.4 Число витков обмотки на ответвлениях

верхняя ступень:

w₂ = w_н2+ w_p = 829+42 = 871

при номинальном напряжении:

w_н2= 829

нижняя ступень:

w_н2- w_p= 829 – 42 = 787

4.5 Плотность тока в обмотке ВН

J_cp = 1.809

J′₂= 2 · J_cp - J₁ = 2 · 1.809 – 1.882 = 1.737А/мм²

4.6 Сечение витка обмотки ВН

I_ф2= 33.333А

= 19.192 мм²

4.7 Расчёт многослойной цилиндрической обмотки из круглого

провода

По таблице 4.3 выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода.

4.7.1 Выбор провода

По значению

по сортаменту обмоточного провода для трансформа-

торов (таблица 4.5) подбираем провод:

АПБ1

3.75/4.15

а_ВН = 5мм

b_BH= 15 мм

Число параллельных проводов:

n_пр2 = 1

Сечение одного провода:

П₂′′ = 19.635 мм²