Проектирование трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора (стр. 4 из 6)

5.2 Расчёт напряжения короткого замыкания

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется приведенное к расчётной температуре напряжение, которое следует подвести при номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обоих обмотках установились номинальные токи. При этом переключатель должен находится в положении, соответствую-

щем номинальному напряжению. Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжение в трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток ко-

роткого замыкания. Оно учитывается также при подборе трансформатора для параллельной работы. Весь расчёт напряжения короткого замыкания проводит-

ся для одного стержня.

5.2.1 Активная составляющая напряжения короткого замыкания

= 1.308 %

5.2.2 Уточненное значение коэффициента β

= 1.668

5.2.3 Уточненная ширина приведённого канала рассеяния

Ориентировочная ширина канала:

a_p = 54.183 мм

Уточненная ширина:

= 56.46 мм

5.2.4 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

= 8.081 %

5.2.5 Напряжение короткого замыкания, U_k

= 8.186 %

Отклонение расчётного напряжения короткого замыкания от гарантий-

ного:

= 2.33 %

При расчёте не следует допускать отклонение расчётного значения нап-

ряжения короткого замыкания от гарантийного более чем на 10 %. В противном случае необходимо заменить u_k в нужном направлении за счёт изменения реак-

тивной составляющей.

5.3 Расчёт механических сил в обмотках

5.3.1 Установившийся ток короткого замыкания обмотки ВН

= 407.181 А

5.3.2 Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания обмотки ВН

= 1.601

= 922.148 А

5.3.3 Радиальная сила, действующая на обмотку ВН

=

= 5.738 · 10⁵ Н

5.3.4 Растягивающее в проводе обмотки ВН и сжимающее в проводе обмотки НН напряжения

= 5.61 МПа

= 6.224 МПа

Проверяем условие σ_сж=6.224 должно быть меньше 15 МПа для аллюминия. Условие выполняется, но мы допускаем в данной работе некоторую погрешность.

5.3.5 Осевые силы, обусловленные конечным соотношением высоты и ширины обмоток, F_oc

= 2.458 · 10⁴ Н

5.3.6 Максимальные сжимающие силы в обмотке

F_сж2 = F_oc= 2.458 · 10⁴ Н

F_сж1=F_сж2= 2.458 · 10⁴ Н

5.3.7 Напряжение сжатия на опорных поверхностях

-число прокладок по окружности обмотки:

n₀= 12

- ширина прокладки:

b_пр= 50мм

= 1.0267 МПа

Проверяем условие σ_сжат= 1.0267 < 20 МПа

5.3.8 Температура обмоток через t_k= 4с после возникновения короткого замыкания

Для аллюминия К_t= 5.5

= 112.686 ⁰С

Температура обмоток не должна превышать 200⁰С для аллюминия.

6 РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ, ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

6.1 Определение размеров магнитной системы

При окончательном расчете магнитной системы, который производится после завершения полного расчёта обмоток, параметров и токов короткого за-

мыкания трансформатора, для плоской шихтованной магнитной системы опре-

деляют: число ступеней в сечении стержня и ярма, размеры пакетов – ширину пластин и толщину пакетов, расположение и размеры охлаждающих каналов, полные и активные сечения стержня и ярма, высоту стержня, расстояние между осями стержней, массу стали стержней, ярм и углов магнитной системы и пол-

ную массу магнитной системы определяются потери и ток холостого хода трансформатора.

Выбор правильной формы и размеров поперечного сечения ярма, осо- бенно в магнитных системах, собираемых из холоднокатаной текстурованной стали, играет существенную роль. Наиболее рациональна многоступенчатая форма сечения ярма с числом ступеней, равным или несколько большим актив-

ного сечения стержня. Форма поперечного сечения ярма в средней части по размерам пакетов повторяет сечение стержня. Крайние пакеты, в целях улуч-

шения прессовки ярма ярмовыми балками более равномерного распределения давления по ширине пакетов и уменьшение веера пластин на углах, делаются более широкими объединением двух – трёх в один.

6.1.1 Размеры пакетов стержня и ярма

Ширина пластин:

(215 195 175 155 135 120 105 75)мм

Толщина пакетов:

b_i= (23 18 15 12 9 5 4 7) мм

Рисунок 4 - Сечение стержня.

Общая толщина пакета стержня (ширина ярма):

= 0.092 м

Ширина наибольшей пластины:

= 0.215 м

6.1.2 Площади ступенчатой фигуры сечения стержня, ярма и объём угла

П_фс(d_H) = 353 см²

П_фя(d_H) = 360.5 см²

V_y(d_H) = 6460см³

Активное сечение стержня:

= 0.034 м²

Активное сечение ярма:

= 0.035 м²

Объём стали угла магнитной системы:

= 0.0063 м³

6.1.2 Длина стержня

Приращение расстояния:

dl= 25 мм

Длина стержня:

= 0.759 м

6.1.4 Расстояние между осями соседних стержней

= 0.527 м

6.1.5 Проставление полученных размеров магнитопровода на эскизе

Выбираем конструкцию шихтованного магнитопровода с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на среднем стержне.

Рисунок 5 - Эскиз магнитопровода.

Плотность холоднокатаной стали:

кг/м³

6.1.6 Масса стали угла магнитной системы

= 47.936 кг

6.1.7 Масса стали ярем

= 659.525 кг

6.1.8 Масса стали стержней

= 621.59 кг

6.1.9 Общая масса стали магнитной системы

G_ст = G_я + G_c = 659.525+621.59= 1.281 · 10³кг

6.2 Определение потерь холостого хода

Магнитная индукция в стержнях и ярмах плоской шихтованной магнит-

ной системы определяется для рассчитанного напряжения витка обмотки и окончательно установленных значений активных сечений стержня и ярма.

6.2.1 Индукция в стержне

= 1.65 Тл

6.2.2 Индукция в ярме

= 1.616 Тл

6.2.3 Индукция в косом стыке

= 1.167 Тл

6.2.4 Потери холостого хода

Удельные потери:

- в стали стержня:

р_с= 1.443 Вт/м²

- в зоне стыка стержня

р_c3 = 686.736Вт/м²

- в стали ярма:

р_я= 1.34 Вт/кг

- в зоне стыка ярма:

р_яз= 657.438 Вт/м²

- в зоне косого стыка:

р_кос= 355.863 Вт/м²

Коэффициент перешихтовки К_пш зависит от мощности трансформатора:

К_пш= 1.05

К_пя= 1 – коэффициент формы сечения ярма

К_пп= 1.03 – коэффициент прессовки

Потери холостого хода:

=

= 2178.4 Вт