Электрооборудование Баранов

ⁿкат1

 a





(7.4)

_Σ ^/cпред ^.

ⁿкат1

 20/6.8=2.9 .

Подбираем число n_{кат 1} и число слоев в катушках N _сл

так, чтобы радиаль-

ный размер каждой катушки не превышал допустимого значения (N

сл

a c

) .

пред

з) Определяем рабочее напряжение двух слоев по формуле (7.5)

U

 2 w

Е

в

.

(7.5)

м сл

сл1

U_{м сл}  2 45  30.61=2754.9В

По рабочему напряжению двух слоев [5, таблица 4.7] в соответствии с ука-

заниями [5, §4.5] выбираем число листов и общую толщина кабельной бумаги

δ_{м сл} в изоляции между двумя слоями обмотки:

- число слоев кабельной бумаги на толщину слоев 4х0.12мм;

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₂₇

- выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки (на одну сторону),

16мм.

и) Радиальный размер обмотки НН по формуле (7.6):

^a₁ ^{ a N}_сл1 ^{ δ} м сл^{( N} сл ^{1 )  n} к ^hк ^,

(7.6)

a₁  4 5 0.48 ( 5 1 )3  0.05=22мм ,

где h_к – радиальный размер канала, который принимается h_к  0.01 l₁  0.005 м .

Так как обмотка класса напряжения 35кВ под внутренним словем обмотки устанавливается металлический экран – незамкнутый цилиндр из листа немагнит-

ного металла толщиной 0.5мм. Экран соединяется электрически с линейным кон-

цом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолиуется от внутреннего слоя обмот-

ки обычной междуслойной изоляцией. Такую же изоляцию экрана устанавливаем со стороны масляного канала.

Размер обмотки с экраном определим по формуле (7.7): a_1экр  22 3  25мм ,

Внутренний диаметр обмотки определим по формуле (7.8):

D₁^'  454.7+2 22=498.7мм,

Наружный диаметр обмотки с экранном определим по формуле (7.9):

D₁^''  498.7+2 25=548.7мм,

Поверхность охлаждения, определим по формуле (7.10):

где для ВН n=2, k=0.8

П₀₂  3 2 0.8  3.14 498.7 548.7 606 10 ^6  9.57 м²

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₂₈

9. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

9.1. Определение потерь короткого замыкания Потери короткого замыкания складываются из:

– электрических потерь (основных и дополнительных) в обмотках НН и ВН;

– электрических потерь в отводах обмоток;

– потерь в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора, вызванных полем рассеяния обмоток и отводов. Расчет P _э2 про-

изводится для w ₂  w_{2 ном} .

Электрические потери P_э1 и P_э2 обмоток с учетом добавочных потерь от поля рассеяния определены выше при расчете обмоток.

В винтовых одноходовых ОНН с одной общей и двумя групповыми транс-

позициями могут возникать добавочные потери от несовершенства транспозиции,

т.е. от неравномерного распределения тока между параллельными проводами.

Средний коэффициент потерь может быть вычислен по формуле.

^K _{доб трп} ^{1  K} трп ^10

2 2

4

4

2

(9.1)

β_зп a

(n_р

 20 n_р

 64),

где K _трп  0,0113 для алюминиевых проводов

a – радиальный размер провода, см ;

β_зп – определяется так же, как и в п.6.

Потери в отводах принимаем K _{доб отв}  1 .

Таким образом,

P

отв i

 K _э M

отв i

_J 2

,

(9.2)

отв i

где

J

отв i

– плотность тока в отводах i  й

обмотки, i  1;

2; 3 (потери в РО _тонк

не учитываются);

^M отвi ^{ l} отвi ^П отвi ^{γ ,}

(9.3)

M _{отв i} – масса отводов i-й обмотки, кг ;

^l отв i

– длина отводов i-й обмотки, м²

;

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₂₉

П _отвi – сечение отвода i-й обмотки, мм ² .

При соединении обмотки ВН в треугольник [5, с.315]:

^l отв1

14 l₁,

^П отв1



3 П₁.

^l отв1

14606=8484,

^П отв1



3 51.9=89.9.

При соединении обмотки НН в звезду [5, с.315]:

^l отв 2

 7.5 l ₂, П _{отв 2}

 П ₂.

^l отв 2

 7.5606  4545, П _{отв 2}

180.

Значения K _э в формулу (9.2) принимаем K _э 12.75 .

Плотность материала обмотки: алюминий γ  2700 кг/м³.

Определим массы отводов по формуле (9.3):

M _отв1  8.48489.92700= 2059кг,

M _отв2  4.5451802700=2209кг ,

Определим потери в отводах:

P_отв1 12.7520593.046²  243570Вт,

P_{отв 2} 12.7522093.046²  261310 Вт,

Потери в стенках бака на этапе расчета обмоток, когда размеры бака еще не известны, для трансформаторов мощностью от 100 до 63000 кВА можно опреде-

лить по приближенной формуле

P_б 100.0410000=4000кВт,

(9.4)

где k – коэффициент, определяемый по таблице 7.1 [5].

После определения всех потерь рекомендуется составить таблицу потерь короткого замыкания.

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₃₀

9.2. Расчет напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания u _к % рассчитывается по формуле

u _к u ²_ка  u ²_кр .

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

u _ка% 100 ^Pк , S _н

где P_к берется из п.9.1.

u _ка% 100 

54.5

 0.545,

10000

(9.5)

(9.6)

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле

7,9f βS'a

К

р

^u кр% ^

р

10

1_,

(9.7)

2

E_в

где β – полученное при расчете обмоток отношение β  πd⁽²⁾

/ l ;

12

S'  S _н /с,

кВА.

S' 10000/3=3333.33,

кВА.

β  3.14251/ 606=1.3 ;

Входящая в формулу (9.7) величина a _р называется приведенной шириной

канала рассеяния. Для двухобмоточных трансформаторов, т.е. в случае обмоток ВН цилиндрической многослойной и непрерывной катушечной с расположением

регулировочных витков в середине общего концентра, значение a _р

определяется

формулой

^a р ^{ a} ₁₂



^a 1

^D1



^a 2

^D11

,

(9.8)

3 d ₁₂

3

^d 12

где D₁  D_ср1  a ₁/2;

^D11

 D _{ср 2}  a ₂ /2;

D

ср1



D'₁  D"₁

;

D

ср 2



D'₂  D"₂

.

2

2

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ

31

D



498.7 548.7

 523.7;

D



349.86  454.7

 402.2.

ср1

2

ср 2

2

D₁

 523.7 30/2=508.7;

^D11

 402.2 30/2=387.2;

a _р  30 

30



508.7



30



387.2

 75.7,

3

251

3

251

Коэффициент Роговского

K _р  1  σ(1  e^1/σ ) 1  σ ,

(9.9)

где σ  (a ₁₂  a ₁  a ₂) / (π l) .

_ (30 30 30) _{= 0.45.}

606

K _р 1σ =0.55,

_{u кр% } 7,9 50 1.3 3333.3  0.0757 0.55 _10 1 _{ 7.606,} 30.61²

u _к 7.606²  0.545²  7.62%.

u _к отличается от заданного менее чем на 5% .

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₃₂

10. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА

10.1. Определение размеров магнитной системы Расчет размеров магнитной системы производится в соответствии с [5, §

8.1], [5, с. 400–402, 459–460, 487–489].

Размеры пакетов стержня по таблице 8.3[5], К_з  0.965

П _П  а_П b_П - поперечное сечение каждого пакета стержня Число ступеней в сечении стержня 7, в сечении ярма 6.

Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня (по таблице 8.7[5]):

П _ф.с  446,2см²

Ярма:

П _{ф. я}  448,6см ²

Объема угла магнитной системы:

V_У  9392см³  0,009392м³

Активное сечение стержня:

П_С  k_З П _ф,с  0,965* 446,2  430,583см²

Активное сечение ярма

П _Я  k_З П _{ф, я}  0,965* 448,6  432,899см²

Длина стержня по таблице 4.5[5]:

l  l_{обмотки}  0,606м

l_C  l  2l_02.  0,606  2 * 0,08  0,766м

Вес стали в стержнях:

G_C  C  П_С l  7,6 10 ^3  3  430,583  60,6  7,6 10 ^3  594,93( кг)

Масса стали ярм:

G _Я '  2 (C 1) C  П _Я 7,6 10 ^3  2 (57.7 1) 57.7  432,899 7,6 10 ^3  21527.3( кг)

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ

33

где C  D₂^''  a₂₂  547  30  577 мм  57,7см расстояние между осями сосед-

них стержней.

Вес стали в угловых частях ярма:

G_Я "  2  П_С  h_Я  7,6 10 ^3  2  430,583 1,84  7,6 10 ^3 11,98( кг)

Полный вес стали в двух ярмах:

G _Я  G _Я ' G_Я "  21527,3 11,98  21539,28( кг)

Полный вес стали трансформатора:

G_ст  G _Я  G_С  21539,28  594,93  22134,21( кг)

10.2. Расчет потерь холостого хода

Произведем расчет потерь холостого хода согласно [5, §8.2].

Уточненное значение индукции в стержне:

U

B

10⁴

10,5 10⁴

В_С





1,1(Тл)

4.44



f  П_С

4,44 50  430,583

Уточненное значение индукции в ярме:

В Я  ВС ^ПС  ^430,583 1,11 1,09(Тл) П_Я 432,899

Удельные потери в стали Р_С и Р_Я определяем соответственно индукциям В_С

В_Я по таблице 8.10[5]:

Р_С = 0.610 (Вт/кг); Р_СЗ = 375 (Вт/ м²);

Р_Я = 0.610 (Вт/кг); Р_ЯЗ =375 (Вт/ м²).

Потери холостого хода:

Р _Х  К _д  ( Р_С G_C  P_Я G_Я ) 1,025  (0.61 594,93  0.61  21539,28) 12839( Вт)

10.3. Расчет тока холостого хода трансформатора

Произведем расчет тока холостого хода трансформатора в соответствии с

[5, §8.3].

Активная составляющая тока холостого хода:

P

13839

ⁱ0 A ^

X



 0,42(%)

10S_H

10 3333,33

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₃₄

Удельную намагничивающую мощность определяем по таблице 8.17[5]:

q_СЗ = 0,722 (В*А/кг); q_С = 3700 (В*А/м²) – для стержня; q_ЯЗ = 0,722 (В*А/кг); q_Я = 3700 (В*А/м²) – для ярма;

q_з = 4,66 (В*А/кг) – для воздушного зазора.

Намагничивающая мощность трансформатора при холостом ходе

(число воздушных зазоров n_з = 6. ):

Q_x  q_C G_C  q _Я G _Я  n₃q₃П_С  0,722 *594,93  0,722 * 21539  6 * 4,66 * 430,583  28019,1( ВА)

Индуктивная составляющая тока холостого хода:

ⁱ0



Q

X



28019

 0,84(%) ;

10S_H

10 *10000

Полный ток холостого хода трансформатора:

i 

i ²

 i²



0.42 ²

 0,84 ²  0,94(%) .

0

0 A

0

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ

35

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате расчета мы выполнили:

– выбрали конструкцию магнитной системы и конструкцию главной изоля-

ции;

– определили основные размеры трансформатора;

– выбрали конструкцию и произвести расчет обмоток низшего и высшего напряжения;

– определили потери короткого замыкания и напряжения короткого замы-

кания;

– произвели расчет магнитной системы, определили параметры холостого

хода.

Полученные в результате расчета значения величин не отличаются от за-

данных значений более чем на:

5% – напряжение короткого замыкания, в работе +4;

5% – потери короткого замыкания, в работе -5%;

7.5% – потери холостого хода, в работе +7%;

15% – ток холостого хода, в работе +15%.

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₃₆

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методическое указания по выполнению курсовой работы составлены до-

центом Чумаковым А.В., ТулГУ, 2011г.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники. –5-е изд., стер. –М.:

Энергоатомиздат, 2005. –542 с.

3. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов / И.П. Копы-

лов 4-е изд., испр. –М.: Высш. шк., 2004. –607 с.

4. Бородулин Ю.Б, и др. Автоматизированное проектирование электриче-

ских машин. –М.: Высшая школа, 1989. –345 с.

5. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. –М.: Энергоатомиздат, 1986.

–526 с.

6. Основы промышленной электроники. Под ред. В.Г.Герасимова. –М.:

Высшая школа, 1986. –340 с.

7. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. –М.: Высшая школа,

1982. –496 с., с ил.

Лист

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

ЭТЭО.650.000.000.ПЗ ₃₇