Выбор материала и конструкции обмоток.

Исходными данными для выбора обмоток на предварительном этапе расчета являются: заданная мощность трансформатора, заданное напряжение ВН и НН и рассчитанное номинальное (линейное) ток на сторонах ВН и НН. Выбирают тип и материал обмоток по таблице 8 (5.8 [1] или 22.16 [2]) . Главным фактором выбора является материал обмоток (медь или алюминий).

Таблица.8. Основные свойства и нормальные пределы применения различных типов обмоток масляных трансформаторов

2.5 предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров β с учетом заданных значений u_к, Р_к и Р_х (по § 3.4— 3.7 или только по § 3.7.[1])

В предварительном расчете находят коэффициент β , определяющий соотношения между основными размерами трансформатора. Этот коэффициент должен соответствовать следующим параметрам:

1. минимальной стоимости активной части стержней С_ач,

2. минимальной массе стали стержней G_стА,

3. допустимым значениям потерь и тока хх P_xA, i_0А,

4. допустимым растягивающим механическим напряжениям σ_р и плотности тока J_A.

S΄ – мощность трансформатора на один стержень;

u_p– реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %;

В_с –магнитная индукция в стержне, Тл; табл.5. (2.4 [1]);

k_р – коэффициент приведения идеализированного поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского); k_р ≈ 0,95;

k_с – коэффициент заполнения активной сталью площади круга, описанного вокруг сечения стержня; расчет k_с = k_кpk₃;

f– частота сети, Гц;

а_р = а₁₂ +(а₁ + а₂)/3 – ширина приведенного канала рассеяния (м) ;

а₁₂ = а′₁₂*10^-3,(м), – изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН – определяется по испытательному напряжению обмотки ВН;

(а₁+а₂)/3, – приведенная ширина двух обмоток, где а_1, а₂ – радиальные размеры обмоток (м) . Сумма а_1, и а₂ приблизительно рассчитывается по формуле:

(а₁+а₂) /3 ≈ k *10^-2 ;

а – коэффициент, равный отношению среднего диаметра витка двух обмоток к диаметру стержня, ориентировочно выбирается по табл.10. (3.4 [1]);

l₀₁ – параметр главной изоляции обмотки НН по табл. 6 (4.4 [1)];

к_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках, потери в отводах, стенках бака и других электрических конструкциях от гистерезиса вихревых токов, от воздействия поля рассеяния, его значение выбирается из таблицы12 (3.6 [1]);

К₀ – коэффициент, равный: для меди К_0М = 2,46*10^-2, для алюминия К_0А = 1,27*10^-2

Рк – потери кз.

Таблица 9. Значения коэффициента kдля масляных трёхфазных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Примечания: 1. Для обмоток из алюминиевого провода значение k, найденное из таблицы или по прим. З, умножить на 1,25.

2. Для обмоток НН из алюминиевой ленты трансформаторов мощностью 100-1000 кВА значения k определять, как для обмоток из алюминиевого провода.

3. Для трансформаторов с РПН значения k, полученные из таблицы, умножить на 1,1.

4. При отклонении заданных потерь короткого замыкания от потерь, установленных соответствующим ГОСТ на ± 10 % значение k, полученноеиз таблицы, умножить соответственно на 0,96 или на 1,04.

Таблица 10. Ориентировочные значения а = d₁₂/dдля медных обмоток

Примечание. Для обмоток из алюминия значения а, полученные из таблицы, умножить на 1,06

Таблица 11. Ориентировочные значения b =2а₂/dдля масляных двухобмоточных трансформаторов ПБВ с медными обмотками и потерями короткого замыкания по ГОСТ

Примечания: 1. Для обмоток из алюминиевого провода значения b, полученные из таблицы, умножить на 1,25.

2. Для трансформаторов с РПН значения b, полученные из таблицы, умножить на 1,2 для класса напряжения 35 кВ и на 1,75 для класса напряжения 110 кВ.

Таблица 12. Значения k_д для трёхфазных трансформаторов

Минимальная стоимость активной части трансформатора имеет место при условиях описанных уравнением:

М_м = 0,244*10^-6* *k_p*к_Д* ,

k_пу – коэффициент из таблицы 16 (8.13[1]),

р_с и р_я – удельные потери в стали по таблицы 17 (8.10[1]).

Масса одного угла магнитной системы определяется по формуле:

Полный ток хх трансформатора может быть найден по его полной намагничивающей мощности холостого хода, которая мало отличается от реактивной оставляющей мощности хх:

Намагничивающая мощность (8.44 с учетом табл. 8.17 и 8.20)

= * ; = * *

Площадь зазора на прямом стыке

=П_с=0,0355х² ,

площадь зазора на косом стыке определяется по формуле:

Активное сечение стержня определяется по формуле:

Таблица 15. Коэффициент добавочных потерь k_п,д для стали марок 3404 и 3405

Примечания: 1. Для стали марок М6Х и М4Х можно применять те же коэффициенты.

2. При прямоугольной форме поперечного сечения ярма, коэффициент, полученный из таблицы, умножить на 1,07.

Таблица 16. Значение коэффициента k_п,у для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали разных марок при

В = 0,9-1,7 Тл и f = 50 Гц

* Комбинированный стык (наиболее сложная схема шихтовки)

Таблица 17. Удельные потери стали р и в зоне шихтованного стыка р₃ для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 по ГОСТ 21427-83 и для стали иностранного производства марок М6Х и М4Х толщиной 0,35, 0,30 и 0,28 мм при различных индукциях и f = 50 Гц

Примечания: 1. Удельные потери для стали марки 3405 толщиной 0,35 мм принимать по графе для стали3404 толщиной 0,30 мм.

2. Удельные потери для стали М6Х толщиной 0,35 мм принимать по графе для стали 3404 той же толщины.

3. В двух последних графах приведены удельные потери р_3, Вт/м², в зоне шихтованного стыка при шихтовке слоями в одну и две пластины одинаковые для всех марок.

Далее определяются основные размера трансформатора:

Для шести промежуточных значений β в пределах, выбранных ранее, рассчитывают коэффициенты формул и параметры. Данные расчетов сводят в таблицу.

Таблица 19. Данные предварительного расчета трансформатора типа (ТМ-100/10) с плоской магнитной системой и (медными, алюминиевыми) обмотками

b	b1	b2	b3	b4	b5	b6

После составления таблицы по результатам расчетов строят шесть графиков:

G_ст = f(β); P_x = f (β), i₀ = f (β ), J = f (β), С_ач = f (β) и σ_р = f (β)

После анализа графиков и сопоставления полученных данных с заданными составляется таблица предельных значений β, полученных при предварительном расчете (по примеру табл.3.10 [1] ).

Таблица 20. Предельные значения β, полученные при предварительном расчете

Допустимые пределы варьирования С_ач не более 1%, т.е С_ач должна быть ≤1,01 С_{ач min} по графику.

Значения потерь P_x и тока холостого хода i₀, приемлемые для дальнейшего определения β должны быть меньше указанных в задании на расчет трансформатора.

Допустимые значения механических напряжений σ_р

для медного провода σ_рМ ≤ 60МПа,

для алюминиевого σ_рА ≤ 25 МПА

Предельная плотность тока J

в медных обмотках J_М ≤ 4,5*10⁶ А/м²,

в алюминиевых обмотках J_М ≤ 2,7*10⁶ А/м²

Оптимальное значение β и соответствующий ему диаметр стержня (из нормализованного ряда) определяется на основе рисунка, совмещающего изображения всех параметров (номограммы)

Рис. 4. Определение оптимального значения β и соответствующего ему диаметра стержня

 

В номограмме заштриховываются участки, соответствующие неприемлемым значениям β, выходящим за пределы, установленные ГОСТ или указанные в задании. Выбор значений β и диаметра стержня возможен только в пределах всех незаштрихованных зон. Если есть возможность варьирования β, то выбирают наименьшее из значений, чтобы конструкция трансформатора была наиболее экономична по всем техническим и стоимостным параметрам. В приведенном примере возможен выбор β =1,31.

 

---

Дата добавления: 2015-01-02; просмотров: 1943;

---