Определение основных размеров трансформатора

Данные для расчета:

- металл провода обмоток – медь;

- марка стали сердечника – 1212;

- толщина листов стали – 0,5 мм;

- удельные потери в стали р₁₀= 1,6 Вт/кг;

- магнитная индукция в стержнях В_с=1,4 Тл;

- средняя плотность тока в обмотках j = 4 А/мм².

Отношение веса стали G_c к весу металла обмоток G_м

;

где p_м – удельные потери в металле обмоток для меди p_м =2,4 Вт/кг.

ЭДС на один виток

В/виток;

где С₀ – коэффициент определяемый формой катушек, материалом. При трехслойной конструкции, медь, круглая форма катушек С₀ = 0,3…0,37 [4].

Число витков в обмотке 1

витков;

Число витков в обмотке 2

витков;

Уточненное значение ЭДС на виток

В/виток;

Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника

см²;

Форма сечения стержня трансформатора показана на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 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 k_кр=0,875[4];

Изоляция стали – бумага;

Коэффициент заполнения ступенчатой фи­гуры сталью f_с= 0,92[4];

Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника

см.

Номинальная полная мощность обмотки 1 на стержень сердечника

кВА;

где с – число фаз.

Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника

В;

Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника

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 [2].

Номинальная мощность обмотки 2 на стержень сердечника

кВА;

Номинальное напряжение обмотки 2 на стержень

В;

Номинальный ток обмотки 2

А;

Число витков обмотки 2 на стержень

витков;

Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 2

мм²;

Тип обмотки 2 – многослойная цилиндрическая из провода круглого сечения [2].

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=0,6 см;

Расстояние между обмоткой и ярмом

l _о=3 см;

Толщина изоляционного цилиндра в про­межутке между обмотками 1 и 2

δ _ц12=0,3 см;

Толщина каждого из двух вертикальных каналов

а _к12=0,5 см;

Полное расстояние между обмотками 1 и 2

δ ₁₂= 2а _к12+ δ _ц12=2 ^. 0,5+0,3=1,3 см;

Предварительная радиальная толщина об­мотки 1 из медного провода при мощности одного стержня от 50 до 500 кВт δ ₁=1,6…2 см [4].

Принимаем δ ₁=1,8 см;

Предварительная радиальная толщина об­мотки 2 при предыдущих мощностях δ ₂=2,5…3,2 см [4].

Принимаем δ ₂=3 см;

Предварительное приведенное расстояние между обмотками

см.

Таблица 2.1 Минимально допустимые изоляционные расстояния масляных трансформаторов

Средний диаметр обмотки 1

см;

Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора представлен на рисунке 2.2.

Средний диаметр обмотки 2

см;

Средняя длина витка обмоток

см.

Рисунок 2.2 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне

трансформатора и автотрансформатора

Активная составляющая напряжения корот­кого замыкания

;

Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания

;

Высота обмоток по оси стержня сердечника

см;

где К_р= 0,95…0,97 – коэффициент учитывающий переход от средней длины магнитных линий потоков рассеяния к действительной высоте обмоток по оси стержня [4].

Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне

трансформатора

Таблица 2.2 Результаты расчетов

Высота окна сердечника

см.

Отношение высоты окна сердечника к диа­метру стержня сердечника

,

При обмотках из медного провода в трансформаторах с масляным охлаждением l_c/D₀= 1,6…2,6 [5].