Определение основных размеров трансформатора

РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 80 кВА, 10/0,515 кВ, 50 ГЦ С ЕСТЕСТВЕННЫМ МАСЛЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Исходные данные для проектирования

 

Номинальная мощность трансформатора..........	S = 80 кВА
Число фаз....................................	m = 3
Частота сети..................................	f= 50 Гц
Режим работы трансформатора..................	продолжительный
Номинальное высшее линейное напряжение.......	U ВН = 10000 В
Номинальное низшее линейное напряжение........	U НН = 515 В
Схема и группа соединения обмоток..............	Y/Δ – 11
Способ охлаждения трансформатора..............	естественное масляное
Напряжение короткого замыкания................	u к = 5%
Потери короткого замыкания....................	Р к = 3000 Вт
Потери холостого хода.........................	Р о = 1000 Вт
Ток холостого хода............................ Материал обмоток............................	i o = 5,1 % алюминий

 

Для удобства последующих расчётов, обозначим первичную обмотку трансформатора цифрой 1, а вторичную цифрой 2.

Основные электрические величины

1.1 Номинальные фазные напряжения (при этом принимаем во внимание, что при схеме звезда/треугольник):

В;

В.

1.2 Номинальные линейные токи в обмотках трансформатора:

А;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

А;

I_1ф = = =51,84 А; I_2ф = I₂ = 4,62 А.

 

Определение основных размеров трансформатора

Данные для расчета:

- металл провода обмоток – алюминий;

- марка стали сердечника – 3411 (Э310);

- толщина листов стали – 0,35 мм;

- удельные потери в стали р₁₀= 1,75 Вт/кг;

- магнитная индукция в стержнях В_с=1,6 Тл;

- средняя плотность тока в обмотках j = 2 А/мм².

Отношение веса стали к весу металла обмоток

,

где p_м – удельные потери в металле обмоток для алюминия p_м =12,75 Вт/кг.

ЭДС на один виток

В/виток,

где С₀ – коэффициент, определяемый формой катушек, материалом. При трехслойной конструкции, алюминий, круглая форма катушек

С₀ = 0,14…0,21. Примем С₀ =0,17.

Число витков в обмотке 1

витков.

Число витков в обмотке 2

витков.

Уточненное значение ЭДС на виток

В/виток.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника

см².

Рисунок 1 Ступенчатая форма поперечного сечения стержня трансформатора

Число ступеней стержня сердечника n=6;

Число каналов в сердечнике – сердечник без каналов;

Коэффициент заполнения площади описанного круга площадью ступенчатой фигуры k_кр=0,935;

Изоляция стали – бумага;

Коэффициент заполнения ступенчатой фи­гуры сталью f_с= 0,92.

Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника

см.

Номинальная мощность обмотки 1 на стержень сердечника

кВА,

где с – число фаз.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

В.

Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника

А.

Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника

Число витков обмотки 1 на стержень сердечника

витков.

Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 1

мм².

Тип обмотки 1 – цилиндрическая двухслойная из провода прямоугольного сечения.

Номинальная полная мощность обмотки 2 на стержень сердечника

кВА.

Номинальное напряжение обмотки 2 на стержень

В.

А.

Номинальный ток обмотки 2

Число витков обмотки 2 на стержень

витков.

Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 2

мм².

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Тип обмотки 2 – многослойная цилиндрическая из провода круглого сечения.

 

Испытательное напряжение обмотки 1

кВ.

Испытательное напряжение обмотки 2

кВ.

Изоляционный цилиндр между обмоткой 1 и сердечником δ _цо не предусматривается.

Полное расстояние между обмоткой 1 и стержнем сердечника

δ _о=0,7 см.

Расстояние между обмоткой и ярмом

l _о=2 см.

Толщина изоляционного цилиндра в про­межутке между обмотками 1 и 2

δ _ц12=0,2 см.

Толщина каждого из двух вертикальных каналов

а _к12=0,4 см.

Полное расстояние между обмотками 1 и 2

δ ₁₂= 2 ^. а _к12+ δ _ц12=2 ^. 0,4+0,2=1 см.

Предварительная радиальная толщина об­мотки 1 из алюминиевого провода при мощности одного стержня от 50 до 500 кВт δ ₁= 3,6…4,4, принимаем δ ₁=3,6 см.

Предварительная радиальная толщина об­мотки 2 при предыдущих мощностях δ ₂= 2,5…3, принимаем δ₂=2,5 см.

Предварительное приведенное расстояние между обмотками

см.

Средний диаметр обмотки 1

см.

Средний диаметр обмотки 2

см.

Средняя длина витка обмоток

см.

Активная составляющая напряжения корот­кого замыкания

.

Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания

.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Высота обмоток по оси стержня сердечника

см.

где К_р= 0,95…0,97 – коэффициент учитывающий переход от средней длины магнитных линий потоков рассеяния к действительной высоте обмоток по оси стержня.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЭА.02.21594.00 ПЗ

Рисунок 2.3 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне

трансформатора

Высота окна сердечника

см.

Отношение высоты окна сердечника к диа­метру стержня сердечника

При обмотках из алюминиевого провода в трансформаторах с масляным охлаждением l_c/D₀= 4,2…5,2, условие выполняется.