2.3.2 Визначення внутрішнього діаметру магнітопроводу

При відомих розмірах первинної обмотки (d₁) та головної ізоляції (_иг) діаметр вікна магнітопроводу ( мм )

d₀ = d₁ + 2_буф +2_иг . (2.10)

Приблизно d₀ = 2R

Кількість витків в одному шарі вторинної обмотки

W_сл2 = ^. d₀^. ₂^. K_зап / 360 ^. d_пр2, (2.11)

де ₂ - величина сектора заповнення магнітопроводу витками вторинної обмотки, град;

К_зап = 0,8 - коефіцієнт заповнення, враховуючий нещільну намотку витків;

d_пр2 - діаметр ізольованого проводу вторинної обмотки, мм.

Значення W_сл2 округляється до найближчого цілого числа. Кількість шарів вторинної обмотки

(2.12)

Величина n_сл2 округлюється до цілого числа. Сумарна товщина ізоляції (мм) вторинної обмотки (рис.1.4)

_И2 = _2М + _сл2(n_сл2 –1) + _H2, (2.13)

де _2М - товщина ізоляції між вторинною обмоткою та магнітопроводом (мм); _2М = 1мм;

_сл2 - товщина ізоляції між шарами вторинної обмотки (мм); _сл2 - 0,3 мм;

_H2 - товщина ізоляції зовнішньої поверхні вторинної обмотки (мм) ; _H2 = 0,5 мм.

Товщина вторинної обмотки (мм):

_H2 = _И2 + n_сл2 ^. d_пр2. (2.14)

Внутрішній діаметр магнітопроводу (мм)

D_ВН = d₀ + 2^.₂ (2.15)

Структура ізоляції у вікні тороїдального магнітопроводу ТС зображена на рис.2.4. Співвідношення (2.10) ... (2.15 ) наведені для тороїдального магнітопроводу ТС. Для інших конструкцій розміри вікна магнітопроводу необхідно визначити з урахуванням розміщення вторинної обмотки на магнітопроводі та первинної обмотки у вікні ТС.

Рисунок 2.4 – Структура ізоляції у вікні тороідального магнітопроводу трансформатора струму

2.4 Попередній розрахунок розмірів магнітної системи трансформатора

Значення внутрішнього діаметра тороїдального магнітопроводу (D_вн) або ширини вікна прямокутного магнітопроводу (b₀) визначаються при розрахунку головної ізоляції.

Однозначно визначити активний перетин магнітопроводу (S_ст) та його висоту досить складно, тому що для ТС в залежності від вимагаємого класу точності в номінальному режимі та номінальної граничної кратності первинного струму значення індукції в магнітопроводі змінюється в досить широких межах. Розрахунок площі поперечного перетину магнітопроводу виконується для двох нормових кратностей первинного струму в номінальному режим К_I1=0.05 (або 0.5) та К_I1=1.0 та номінальній граничній кратності (К_I1=К₁₀). Для режиму граничної кратності струмова (f) похибка може бути прийнята рівною 7%. Для решти кратностей первинного струму в номінальному режимі струмова похибка визначається за табл. А1 для заданого класу точності ТС.

Характер розподілу магнітного потоку в магнітопроводу на даному етапі розрахунку враховується приблизно. Напруженість магнітного поля в сталі магнітопроводу для всіх прийнятих кратностей первинного струму ( А/м )

(2.16)

де - середня довжина магнітопроводу, м;

Для першої ітерації можна прийняти

(2.17)

Для подальших розрахунків

(2.18)

для тороїдального магнітопроводу.

Величина (k₀ залежить від класу напруги ТС, типу ізоляції, первинного струму, опору навантаження, можна пройняти

- для ТС на напругу від 10 кВ та нижче;

- для ТС на напругу від 10 до 35 кВ;

k₀ = 1 - для ТС з напругою вище 35 кВ;

₂ - величина сектору, що займає вторинна обмотка на магнітопроводу, град.

За кривою намагнічування використаної марки сталі визначається величина магнітної індукції в сталі яка для режиму граничної кратності (при k_I1 = k₁₀) повинна бути не більшою індукції насичення сталі. При невиконанні цього співвідношення за розрахункове значення цієї індукції приймається індукція насичення сталі. Площа активного перетину сталі магнітопроводу (м²)

, (2.19)

де k_ф = 1,17 - для режиму номінальної граничної кратності;

k_ф = 1,11 - для кратностей номінального режиму;

z₂ - повний опір вторинного кола, Ом (для першої ітерації можна прийняти z₂ = z_H );

k_I2 - кратність вторинного струму, яка відповідає розглянутій кратності первинного струму

(2.20)

За вихідне значення площі перетину магнітопроводу для площі діючої ітерації приймається найбільше з одержаних значень, тобто

Оптимальне по вкладенню активних матеріалів та технологічним вимогам співвідношення висоти ( h_м) та ширини (Т_М) перетину магнітопроводу (рис. 2.4) лежить в межах

,

тому, якщо немає інших обмежень, висоту магиітопроводу (h_М,м) слід вибирати з нормалізованого ряду ширини штабів електротехнічної сталі з урахуванням співвідношення

, (2.21)

де k_c - коефіцієнт заповнення площі перетину магнітопроводу сталлю (k_c = 0,9 ... 0,96.).

Ширина пакета магнітопроводу (мм)

, (2.22)

Зовнішній діаметр магнітопроводу (мм)

. (2.23)

За одержаними розмірами уточнюється середня довжина магнітопроводу ( ), активний опір вторинної обмотки (r₂) при температурі 90 °С

, (2.24)

та повний опір вторинного кола ТС (Ом )

. (2.25)

Розрахунок розмірів магнітної системи ТС виконується як ітераційний процес, який продовжується до збігу перетину магнітопроводу в попередній та послідуючій ітераціях з точністю до 5%. Дня визначення значень перетину магнітопроводу ТТ, як правило, достатньо 2-3 ітерацій. Після попереднього розрахунку геометричних розмірів магнітної системи ТС накреслюється її ескіз та складається специфікація ізоляції магнітопроводу.

Приклад розрахунку наведений у додатку Б.