Литература Спецификация

1.3. Фазные токи обмоток (звезда/звезда-0):

ВН: I_ф2 = I₂ = 104 А

НН: I_ф1 = I₁ = 577 А

1.4. Фазные напряжения обмоток:

ВН: U_ф2 = U_н2/ = 35000/ = 20200 В

НН: U_ф1 = U_н1/ =6300/ =3640 В

1.5. Испытательное напряжение обмоток смотрим по таблице 4.1:

ВН: U_исп.2 = 85 кВ

НН: U_исп.1 = 25 кВ

Обмотка ВН при напряжении 35 кВ и токе 104 А – катушечная непрерывная.

Обмотка НН при напряжении 6,3 кВ и токе 577 А – катушечная непрерывная.
1.6. Определение исходных данных расчёта:
1.6.1. Мощность обмоток одного стержня:


S’ = 2100 кВА

1.6.2. Для испытательного напряжения обмотки ВН, U_исп.2 = 85 кВ по таблице 4.5 находим изоляционные расстояния:

a₁₂ = 35 мм; l₀₂^ = 75 мм; l₀₂^ = 120 мм ^;
l_ц2 = 50 мм δ₁₂ = 5 мм a₂₂ = 30 мм


l₀₂^ принимаем увеличенным на 45 мм для размещения прессующих колец
Для обмотки НН, U_исп.1 = 25 кВ (по таблице 4.4)
a₀₁ = 18 мм; l₀₁= 75 мм
1.6.3. Ширина приведённого канала рассеивания:


a_p = a₁₂ + (a₁ +a₂)/3
(a₁ +a₂)/3 = 1,25·K ·10^-2,
где K=0,48 (из табл. 3.3, примечание 1),


(a₁ +a₂)/3 = 1,1·1,25·0,48· = 0,0447 м
а_р = а₁₂ + (a₁+a₂)/3 = 0,035 + 0,0447 = 0,0797 м

1.6.4.Активная составляющая напряжения короткого замыкания (по 3-9):

U_а = P_к/10S = 46500/(10·6300) = 0,738 %

Реактивная составляющая:

U_р= = = 7,46 %

1.6.5.Согласно параграфу 2.2 выбираем плоскую трёхфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне по рис.1.

Рис. 1 Схема плоской магнитной системы трансформатора.

Прессовка стержней бандажами из стеклоленты и ярм – стальными полубандажами. Материал магнитной системы – холоднокатанная текстурованная рулонная сталь марки 3405 толщиной 0,30 мм.

Индукция в стержне В_с = 1,48 Тл. В сечении стержня 9 ступеней, коэффициент заполнения круга К_кр = 0,913, изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, К_з = 0,96 (по таб.2,2), коэффициент заполнения сталью


k_c =К_кр·К_з = 0,913·0,96 = 0,876.

Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма k_я = 1,025

индукция в ярме:


В_я = В_с/К_я = 1,48/1,025 = 1,44 Тл

Число зазоров магнитной системы на косом стыке 4, на прямом 3.

Индукция в зазоре на прямом стыке:


В_з^´´ = В_с = 1,48 Тл
на косом стыке:


В_з^´ = В_с/ = 1,48/ = 1,05 Тл

Удельные потери в стали р_с = 0,943 Вт/кг, р_я = 0,869 Вт/кг.

Удельная намагничивающая мощность q_c = 1,161 ВА/кг, q_я = 1,289 ВА/кг,
Для зазоров на прямых стыках q_з^´´ =12880 ВА/м²,
Для зазора на косых стыках q₃^´ = 1600 ВА/м².
По таблице 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, к_д = 0,85 и по таблице 3.4 и 3.5 находим постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток


a = 1,06·1,4=1,484
b = 1,25·1,2·0,28=0,42

Принимаем К_р = 0,95.

Диапазон изменения  от 1,2 до 3,0 (по таб.12.1)

2. Расчёт основных коэффициентов.

По (3-30) находим:

А = 0,507 = 0,507 = 0,36

По (3-35):

A₁= кг

По (3-36):

A₂= кг


м

По (3-43):

кг


е = 0,41;

кг

По (3-52) для частоты 50 Гц:

K₀ = 1,2·10^-2


С₁ = K₀ = кг

По (3-65):

МПа

Минимальная стоимость активной части трансформатора имеет место при условиях, определяемых уравнением (3-55):

по таблице (3-7) – K_oc = 2,36;K_ир = 1,13 (для алюминиевого провода)

Получим:

X⁵+BX⁴-CX-D=0; X⁵ + 0,166X⁴ - 0,49X - 0,93 = 0

Решением этого уравнения является: β = 1,25

Находим предельные значения β по допустимым значениям плотности тока Δ и растягивающим механическим напряжением σ_р:
По (3-61¹):

По (3-66):

Масса одного угла магнитной системы:

По (3-45¹):

Активное сечение стержня:

По (3-59):

Площадь зазора на прямом стыке:

на косом стыке:

Потери холостого хода по формуле (8-32):

где: К_пд = 1,15 (по таблице 8-14.) – коэффициент, учитывающий добавочные потери, вызванные резкой стали, снятием заусенцев, прессовкой магнитной системы и перешихтовкой верхнего ярма, а также потери в зоне зазора.

К_пу = 10,64 (по таблице 8-13) – коэффициент увеличения потерь в углах



Намагничивающая мощность по формуле (8-44):

где: k_тд^’ = k_тр·k_тз = 1,2 и

k_тд^” = k_тя·k_тп·k_тш = 1,07
k_т,у = 41,06 (по таблице 8-20)
k_тпл = 1,35 (по таблице 8-21)

Предварительный расчет трансформатора ТМ-2500/35 с плоской шихтованной магнитной системой и алюминиевыми обмотками.

β	1,2	1,3	1,4	1,8	2,2
	1,047	1,068	1,088	1,158	1,218
	1,095	1,14	1,183	1,342	1,483
	1,146	1,217	1,287	1,554	1,806
A1/x = 3430/x	3280	3210	3150	2960	2820
A2x^2= 399x^2	437	455	472	535	592
Gc = A1/x + A2x^2	3720	3670	3620	3495	3410
B1x^3= 2330x^3	2670	2840	3000	3620	4210
B2x^2= 182x^2	199	208	215	244	270
Gя=B1x^3+B2x^2	2870	3050	3215	3860	4480
Gст=Gc+Gz	6590	6720	6835	7360	7890
Gу = 206x^3	236	251	265	320	372
1,08Gc	4020	3960	3910	3770	3680
0,999GЯ	2870	3050	3215	3860	4480
4,99Gу	1180	1250	1320	1600	1860
Px=1,08Gc+0,999Gя+4,99Gу	8070	8260	8440	9230	10000
Пc = 0,0891x^2	0,0976	0,102	0,105	0,12	0,132
1,49Gc	5540	5470	5390	5210	5080
1,39Gя	3990	4240	4470	5370	6230
71,5Gу	16900	17900	18900	22900	26600
4120x^2	4510	4700	4870	5530	6110
Qx	30900	32300	33600	39000	44000
i0р = Qx/10S, %	0,49	0,513	0,533	0,619	0,698
G0 = C1/x^2 = 1220/x^2	1110	1070	1030	909	823
1,03G0	1140	1100	1060	936	848
1,1·1,03G0 = Gпр	1260	1210	1170	1030	932
kocGпр = 2,36Gпр	2970	2860	2750	2430	2200
Cач^’ = kocGпр + Gст	9560	9600	9590	9790	10100
	1,67·10^6	1,7·10^6	1,73·10^6	1,85·10^6	1,94·10^6
	13,4	14,2	15,1	18,2	21,1
D = Ax = 0,36x	0,377	0,384	0,392	0,417	0,438
d12 = ad = 1,484d	0,559	0,57	0,582	0,619	0,65
	1,46	1,38	1,31	1,08	0,928
C = d12 + a12 + bd + a22	0,782	0,796	0,812	0,859	0,899

Результаты расчётов, приведённые в таблице, показаны в виде графиков.

3. Определение основных размеров.

С учётом заданных критериев выбираем значение β = 1,3

3.1. Диаметр стержня:


м,

примем диаметр стержня d = 0,36 м

3.2. Активное сечение стержня:


м²,
3.3. Средний диаметр обмоток:


d₁₂ = 1,484·d = 1,484·0,36 = 0,534 м.

3.4. Высота обмоток:

l = d₁₂/ = 3,14·0,534/1,3 = 1,29 м

3.5. Высота стержня:

l_c = l + 2l₀ = 1,29+2·97,5·10^-3 = 1,485 м

3.6. Расстояние между осями стержней:

С = d₁₂+a₁₂+bd+a₂₂ = 0,534+0,035+0,42·0,36+0,03 = 0,75 м

3.7. ЭДС одного витка предварительно:

u_в = 4,44fП_СВ_С = 4,44·50·1,48·0,0892 = 29,31 В

3.8. Масса стали

G_ст = 6720 кг

3.9. Масса металла обмоток

G₀ = 1070 кг

3.10. Масса провода

G_пр = 1210 кг

3.11. Плотность тока

J = 1,7·10⁶ A/м²

3.12. Механическое напряжение в обмотках

σ_р = 14,2 МПа

3.13. Потери и ток ХХ

P₀ = 8260 Вт
i₀ = 0,513 %

4. Расчёт обмоток НН.

4.1. Число витков обмотки НН:

витков

В предварительном расчёте потери хх Р₀ для выбранного варианта диаметра d = 0,36 м оказались выше заданного значения (8260 Вт вместо 7600 Вт). Для уменьшения Р₀ принимаем число витков ω₁ = 125, что приведёт к некоторому снижению расчётной индукции В_с и уменьшению потерь хх за счёт некоторого увеличения массы металла обмоток.

4.2. ЭДС одного витка U_в = U_ф1/₁ = 3640/125 = 29,2 В
4.3. Действительная индукция в стержне:


Тл

4.4. Средняя плотность тока:

А/м²

4.5. Сечение витка ориентировочно:

мм²

По таблице 5.8 по мощности 6300 кВА, току обмотки одного стержня 577 А, сечению витка 365,2·10^-6 м² и номинальному напряжению обмотки 6300 В – выбираем конструкцию непрерывной катушечной обмотки.

4.6. Находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q = 1400 Вт/м²:


м

где: к_з = 1

4.7. По таблице (5-2) по сечению витка выбираем 4 параллельных провода АПБ сечением 94,3 мм²:

АПБ·4·

4.8. Принятое сечение провода:

П₁^´´ = 94,3 мм²

4.9. Полное сечение витка:

П₁ = n_в1·П₁^´´·10^-6 = 4·94,3·10^-6 = 377,2·10^-6 м²

4.10. Полученная плотность тока:

J₁ = I₁/П₁ = 577/377,2·10^-6 = 1,53·10⁶ А/м²

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 5 мм между всеми катушками. Осевой размер катушки 17,5 мм.

4.11. Число катушек на стержне ориентировочно:


катушек

4.12. Число витков в катушке ориентировочно:

витков

4.13. Общее распределение витков по катушкам в каждой группе

56 катушек А по витка

8 катушек Б по витка

всего 64 катушки 125

Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов приняты по рисунку, приведённому ниже:

Обмотка наматывается на 24-х рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размерами Ø360/368×1520 мм с прокладками между катушками шириной по 40 мм и длиной 55 мм.

4.14. Осевой размер обмотки:


;


м;

4.15. Радиальный размер обмотки:

м;

4.16. Внутренний диаметр обмотки:

м
Наружный диаметр обмотки:


м

4.17. Масса метала обмотки НН по (7-7):

G₀₁ = 8,47·10³·c·D_ср·w₁·П₁ = 8,47·10³·3·0,445·125·377,2·10^-6 = 533 кг

Масса провода в изоляции по таблице (5-5):

G_пр1 = 533 + 533·(1,5·3,3)% =559,4 кг

5. Расчёт обмотки ВН

5.1. Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении (по 6-27):

_H2 = ₁ = 125· = 693,6 ≈ 694 витка

5.2. Число витков на одной ступени регулирования:

_р = = 17,4 ≈ 18 витков