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; |
I1ф = = =51,84 А; I2ф = 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 Вс=1,6 Тл;
- средняя плотность тока в обмотках j = 2 А/мм2.
Отношение веса стали к весу металла обмоток
,
где pм – удельные потери в металле обмоток для алюминия pм =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 kкр=0,935;
Изоляция стали – бумага;
Коэффициент заполнения ступенчатой фигуры сталью fс= 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. |
А. |
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. |
Число витков обмотки 2 на стержень
витков.
Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 2
мм2.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
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 |
см.
где Кр= 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 lc/D0= 4,2…5,2, условие выполняется.