Разработка силового двухобмоточного трансформатора типа ТМ, применяемого на цеховых трансформаторных подстанциях в системах электроснабжения промышленных предприятий

плотность трансформаторной стали =7650 кг/м³ [с 366],

.

Масса стали ярм может быть определена как сумма двух слагаемых массы частей ярм, заключаемых между осями крайних стержней.

 , где с=3 [с367],

,

 [формула 8.9].

Полная масса двух ярм,

.

Масса стали стержней при многоступенчатой форме сечения ярма,

 [формула 8.11], где масса стали стержней в пределах окна магнитной системы,

.

Масса стали в местах стыков пакетов стержня и ярма,

, [формула 8.13].

Итак

,

Полная масса стали плоской магнитной системы,

 [формула 8.14].

Расчет потерь холостого хода:

Магнитная индукция в стержне по формуле 8.28,

.

Полученная индукция удовлетворяет рекомендуемым значениям (1.55-1.65 Тл [табл.2.4 ] ).

Магнитная индукция в ярме по формуле 8.29,

.

Индукция на косом стыке,

.

Площадь зазора косом стыке [с 379],

.

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков находим по таблице 8.10 для стали 3405 при шихтовке в 1 пластину:

при В_с=1,56 Тл,         р_с=1,074 Вт/кг,          р_з=615 Вт/м_2,

                    при В_я=1,46Тл,          р_я=0.916 Вт/кг ,         р_з=542 Вт/м_2,

при В_кос=1,1 Тл,                                           р_кос=320 Вт/м_2.

Потери холостого хода по формуле 8.32,

 , где

=1.0 (стр.379) – коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма;

=1.03 (табл.8.12) – коэффициент для учета влияния прессовки на потери холостого хода; 

=1.045 (табл.8.12) – коэффициент для учета влияния прессовки на ток холостого хода;

=1.05 (стр.380) – коэффициент, учитывающий увеличение удельных потерь в стали;

=1 (стр.380) – коэффициент, учитывающий увеличение удельных потерь, за счет удаления заусенцев;

=1.01 (стр.380) - коэффициент, учитывающий увеличение потерь при перешихтовке верхнего ярма остова;

=10.64 (табл.8.13) – коэффициент увеличения потерь в углах.

Выражение Σр_з·n_з·П_з представляет собой сумму потерь в зане стыков пластин магнитной системы.

или , что не превышает 107.5%. Это допустимо.

Расчет тока холостого хода:

По таблице 8.17 и примечанию к ней находим удельную намагничивающую мощность, при В_с=1,56 Тл,         q_с=1,386 Вт/кг,          q_с,з=16800 ВА/м²_,

            при В_я=1,46Тл,          q_я=1,123 Вт/кг ,         q_я,з=11960 ВА/м², при В_кос=1,1 Тл,                                           q_кос=2600 ВА/м².

Намагничивающая мощность холостого хода,

, где

=1.0 (стр.394) - коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;

=1.37 (табл.8.21) - коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы;

=1.045 (табл.8.12) – коэффициент для учета влияния прессовки на ток холостого хода;

=1.18 (стр.393) – коэффициент, учитывающий влияние резки полосы рулона на пластины;

=1 (стр.393) – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев;

=1.01 (стр.394) – коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма;

=42 (табл.8.20) – коэффициент, зависящий от формы стыков в стержнях магнитной системы.

Выражение Σq_з·n_з·П_з представляет собой сумму потерь в зане стыков пластин магнитной системы.

Ток холостого хода:

Определим составляющую тока холостого хода, вызываемую наличием потерь холостого хода, в процентах от номинального тока,

.

Расчетный полный ток холостого хода равен 1.64 %, а техническое задание на проект равно 2.4%. Отклонение полученного полного тока холостого хода не должно превышать техническое задание на проект более чем на +15 %. В нашем случае данное условие выполняется, т.к. расчетный полный ток холостого хода меньше заданного значения.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Тепловой расчет обмоток:

Внутренний перепад температуры.

Обмотка НН,

 [формула 9.9], где - толщина изоляции провода на одну сторону (=0.25 мм);

q – плотность теплового потока на поверхности обмотки;

               - теплопроводность бумажной пропитанной маслом изоляции                                провода по таблице 9.1 (=0.17 Вт/м ºС).

.

Обмотка ВН,

 [формула 9.10], где а – радиальный размер внешней катушки;

.

Средняя теплопроводность обмотки  приведенная к условному случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции по всему объему обмотки,

, где средняя условная теплопроводность без учета междуслойной изоляции

, где ,

,

.

Радиальный размер внешней катушки;

.

.

Перепад температуры на поверхности обмотки по формуле 9.19,

, где k= 0.285 [с 425].

Для обмотки НН,

.

Для обмотки ВН,

.

Средний перепад температуры по формуле 9.4,

,

,

.

Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой масла по формуле 9.21,

,

Для обмотки НН,

.

Для обмотки ВН,

.

При расчете бака будем использовать наибольшее значение .

Тепловой расчет бака:

По таблице 9.4 выбираем конструкцию бака:

бак со стенками в виде волн

Изоляционное расстояние S₁ от изолированного     отвода обмотки ВН до собственно обмотки и до  стенки бака S₂

S₁=20 мм,       S₂=20 мм,       [табл. 4.11, 4.12].

Диаметр изолированного отвода обмотки НН,

d₁=20 мм, [с 430].

Изоляционное расстояние от изолированного отвода НН до ВН,

S₃=20 мм,  [табл.4.12].

Изоляционное расстояние от отвода обмотки НН до стенки бака

S₄=20 мм, [табл.4.11],

.

Минимальная ширина бака, м,

  [формула. 9.22],

.

Минимальная длина бака,

.

Высота активной части,

, где n – толщина прокладки под нижнее ярмо (n=40 мм [с 431]