Расчет и конструктивная разработка трансформатора ТМ-160/20 (потери короткого замыкания - 2650 Вт)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

максимальное рабочее напряжение 24,0 кВ, а испытательное напряжение частотой 50 Гц кВ.

Обмотка НН трансформатора рассчитана на класс напряжения до 1 кВ. Её максимальное рабочее напряжение 1,2 кВ, а испытательное напряжение частотой 50 Гц кВ.

2. Расчёт основных размеров трансформатора

2.1. Выбор материала и конструкции магнитной системы

Материал магнитопровода – рулонная холоднокатанная анизотропная электротехническая сталь марки 3404 ГОСТ 21427.1-83 с термостойким покрытием. Толщину стали примем 0,35 мм. Коэффициент заполнения стали при этой толщине . Наиболее подходящая схема шихтовки магнитопровода – схема с комбинированными стыками (рисунок 2.1). При её использовании потери и ток холостого хода несколько выше, чем в магнитопроводе с косыми стыками, но изготовление гораздо менее трудоёмко.

Положение 1                                                           Положение 2

                               

Рисунок 2.1. – Схема шихтовки магнитопровода

При номинальной мощности трансформатора  кВ∙А стержень имеет следующие параметры:

- ориентировочный диаметр  м;

- число ступеней – 6;

- коэффициент заполнения круга площадью ступенчатой фигуры ;

- рекомендуемая индукция   Тл.

Так как диаметр  м и  м, сечение стержня не имеет охлаждающих каналов, а прессовка стержней осуществляется расклиниванием с внутренней обмоткой.

При этом способе прессовки значение следует уменьшить на , то есть .

Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня

,

.

2.2. Выбор материала и конструкции обмоток

Для обмоток масляных трансформаторов применяют медный  или алюминиевый обмоточный провод марок ПБ и АПБ, изолированный лентами кабельной бумаги класса нагревостойкости А. В трансформаторах класса напряжений до 35 кВ применяют концентрические обмотки.

Тип обмоток ВН и НН выбираем по таблице 2.5 /1, с. 14-15/ в соответствии с номинальной мощностью, напряжением и током одного стержня.

Обмотки НН следует изготовить цилиндрическими двухслойными из провода прямоугольного сечения. Основные достоинства обмотки такого типа: простая технология изготовления, хорошее охлаждение.  Основной недостаток – малая механическая прочность.

Обмотки ВН следует изготовить цилиндрическими многослойными из провода круглого сечения. Основные достоинства обмотки такого типа: простая технология изготовления. Недостаток – ухудшение теплоотдачи и уменьшение механической прочности с ростом мощности.

2.3  Определение размеров главной изоляции обмоток

Изоляцию находящихся под напряжением частей между собой и от заземленных частей трансформатора выполняют из твердых диэлектриков – электроизоляционного картона, кабельной бумаги, лакотканей, дерева и других материалов. В масляных трансформаторах части изоляционных промежутков, не занятые твердым диэлектриком, заполнены трансформаторным маслом.

Принимаем изоляционные расстояния для обмоток НН по таблице

2.6 /1, с.16/

(все размеры указаны на рисунке 2.2). Расстояние от обмотки до ярма мм. Расстояния от обмотки до стержня:  мм (картон),

 мм. Принимаем изоляционные расстояния для обмоток ВН по таблице 2.7/1, с.17/.

Расстояния от обмотки до ярма:  мм,  мм. Расстояния между обмотками ВН и НН:  мм,  мм. Выступ цилиндра  мм. Расстояния между двумя соседними обмотками ВН:  мм,  мм.

Рисунок 2.2. Главные изоляционные размеры

2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмоток

Ширина приведённого канала рассеяния

где  - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН;

второе слагаемое – приведённый радиальный размер обмоток ВН и НН, мм,

, где  - мощность трансформатора, приходящаяся на один стержень, кВ∙А;

 - коэффициент, определяемый в зависимости от мощности, материала обмоток и напряжения обмотки ВН. По таблице 2.9/1, с.19/  принимаем .

 мм;

 мм.

Диаметр стержня предварительно

, где  - отношение средней длины окружности канала между обмотками  к высоте обмотки ;

 - коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному;

 Гц – частота сети;

По таблице 2.10/1, с.19/  принимаем .

 м.

Отклонение от табличного значения .По шкале нормализованных диаметров выбираем м.

Определим коэффициент , соответствующий диаметру

,

.

Средний диаметр канала между обмотками предварительно, м,

, где - радиальный размер обмотки НН

, где коэффициент =1,1 для трансформаторов мощностью до 630 кВ∙А включительно.

 мм;

 м.

Высота обмоток предварительно

,

 м.

Активное сечение стержня

,

 м2.

3 Расчёт обмоток НН и ВН

ЭДС одного витка

,

 В.

Средняя плотность тока в обмотках

, где коэффициент  для обмоток из алюминиевого провода;

 - коэффициент, учитывающий добавочные потери. По таблице 3.1/1, с. 22/ .

 Вт – потери короткого замыкания.

 А/мм2;

Ориентировочное сечение витка каждой обмотки

;

 мм2,

 мм2.

3.4 Расчёт обмотки НН

Число витков одной фазы обмотки НН

, где  - номинальное фазное напряжение обмотки НН.

.

ЭДС одного витка

,

 В.

Действительная индукция в стержне

,

 Тл.

Дальнейший расчёт проводим как для двухслойной цилиндрической обмотки из провода прямоугольного сечения.

Число витков в одном слое двухслойной обмотки

,

.

Осевой размер витка

.

Здесь высота обмотки  м.

 мм.

По таблице 2.4/1, с. 12/ подбираем провода с учётом рассчитанных значений  и  . Выбираем провод со следующими параметрами: мм,  мм,   мм2; толщина изоляции на две стороны  мм; . Размеры провода в изоляции  мм,  мм. Таким образом, можно записать маркировку провода: .

Провод наматывается на ребро.

Полное сечение витка из  параллельных проводов

,

 мм2.

Реальная плотность тока в обмотке НН

,

 А/мм2.

Осевой размер витка

.

Здесь  - высота одного проводника в изоляции. В данном случае

 мм.

 мм.

Осевой размер обмотки НН

.

 м.

Радиальный размер обмотки

.

Здесь  - действительный радиальный размер провода в одном слое;  - минимальный размер вертикального охлаждающего канала между слоями. По таблице 3.4/1, с27/ принимаем  мм.

мм.  

Внутренний диаметр обмотки

.

 м.

Наружный диаметр обмотки

.

м.

Полная поверхность охлаждения обмотки НН

.

Здесь коэффициент , так как между слоями обмотки есть охлаждающий

Похожие материалы

Информация о работе