При отсутствии паспортных и обмоточных данных

Определение параметров трансформатора, в частности его мощности, можно произвести по известным размерам магнитной системы. Магнитная система является основой конструкции трансформатора.Выбор основных ее размеров совместно с размерами обмоток определяет главные размеры активной части и всего трансформатора [24].

Диаметр стержня d (см. рис. 15.1) является одним из основных размеров трансформатора. Основываясь на законе гео­метрического подобия, связывающего мощность трансформатора с его линейными размерами, можно найти связь между диаметром стержня d и мощностью S' (кВ∙А) одного стержня:

(3.43)

Приведенная ширина двух обмоток (м) достаточно точно определяется по формуле

(3.44)

Для трансформаторов мощностью 100—1000 кВ∙А с медны­ми обмотками K =0,6 (для алюминиевых обмоток K =0,75).

Радиальный размер обмотки НН а₁ (ближайшей к стержню) для этих трансформаторов приближенно определяют из соотношения

(3.45)

откуда а₁ ≈ 0,58 a ₂.

Радиальный размер наружной обмотки (ВН) а₂ ориентиро­вочно можно определить по формуле

, (3.46)

где коэффициент b для трансформаторов с обмотками из меди

принимается равным 0,4 (для обмоток из алюминия b=0,5).

Таким образом,

. (3.47)

Следовательно, мощность одного стержня

. (3.48)

Мощность трехфазного трансформатора .

Полученное приближенное значение мощности необходимо округлить до ближайшего стандартного. Далее для заданных номинальных напряжений обмоток (с учетом схемы соедине­ния) определяют основные электрические величины.

В соответствии с классом напряжения и испытательными напряжениями обмоток выбирают основные изоляционные про­межутки и конструкцию изоляции: по испытательному напряжению обмотки НН — расстояние а ₀₁ (от обмотки до стержня), расстояние а₁₂ (между обмотками НН и ВН) — по испытатель­ному напряжению обмотки ВН,принимают осевые размеры об­моток одинаковыми и расстояние l ₀ в торцовой зоне (от обмот­ки до верхнего и нижнего ярем) определяют по испытательно­му напряжению обмотки ВН, расстояние между обмотками со­седних фаз а₂₂ — по испытательному напряжению обмотки ВН.

Для расчета сечения витка предварительно задаются плот­ностью тока — для меди в обмотке НН ∆₁ =4,0∙10⁶ А/м², в об­мотке ВН — ∆₂ ≤ 3,5∙10⁶ А/м².

Повышение плотности тока сверх указанных пределов свя­зано с увеличением потерь короткого замыкания (следователь­но, и с повышенным нагревом обмоток). Заниженная плотность тока влечет за собой недостаточное использование сечения вит­ка, увеличение массы обмоток, а в некоторых случаях приво­дит к тому, что нужное число витков оказывается невозможно разместить в заданных размерах магнитопровода.

Приемлемость предварительно выбранных сечений может быть установлена лишь на последнем этапе расчета — при расчете потерь и удельной тепловой нагрузки 1 обмоток q.

Пересчет обмоток на другое напряжение. Повышение номинального напряжения трансформатора неосуществимо без реконструкции обмоток. Изоляция обмоток более высокого класса напряжения обеспечивается в основном за счет увеличения изоляционных промежутков. Из сопоставления конструкции изоляции для классов напряжения 3, 6, 10 кВ видно, что размеры промежутков и их строение одинаковы. Поэтому при повышении напряжения в этих пределах не требуется изменения мощности.

Переход на напряжение 35 кВ неизбежно должен сопровождаться снижением мощности трансформатора, так как изоля­ционные расстояния необходимо увеличить.

При необходимости пересчета обмоток на другое напряжение следует учесть, что в современных проектируемых сериях предпочтение отдается многослойным цилиндрическим обмоткам. Широкое применение обмоток этого типа в качестве обмоток ВН и НН обусловлено возможностью обеспечить более плотное заполнение окна магнитной системы, использовать более эффективную теплоотдачу от обмотки к маслу в вертикальных каналах, а также получить более технологичную конструкцию. Кроме того, обмотка этого типа при воздействии импульсных перенапряжений имеет более высокую электрическую прочность по сравнению с катушечными обмотками.

Особенности расчета трансформаторов с алюминиевыми обмотками. Анализ трансформаторов с медными и алюминиевыми обмотками показал, что при сохранении потерь короткогозамыкания мощность трансформатора с алюминиевыми обмотками должна быть снижена примерно в 1,27 раза. При этом напряжение короткого замыкания, отнесенное к этой (снижен­ной) мощности, уменьшается примерно на 20% (при уменьшении массы металла обмоток в 3,3 раза и снижении механической прочности в 2,5 раза).

Рационально спроектированные трансформаторы с алюминиевыми обмотками существенно отличаются по соотношению основных размеров от равных им по мощности и параметрам холостого хода и короткого замыкания трансформаторов с медными обмотками. Отличительными особенностями магнитной системы с алюминиевыми обмотками являются меньший диаметр, большая высота стержней и площадь окна магнитной си­стемы.

При ремонте (и модернизации) трансформатора приходится иметь дело с готовой магнитной системой и баком. Поэтому замена меди на алюминий (или обратно) с получением при этом заданных параметров не всегда возможна. В каждом конкретном случае задача должна решаться на основе соответствующего технико-экономического обоснования.