Метод за проектиране на силови трансформатори



страница2/7
Дата18.12.2018
Размер1.85 Mb.
#107684
1   2   3   4   5   6   7

Електромагнитните натоварвания зависят съществено и от нивото на зададените загуби, поради което точните им стойности се определят след провеждане на окончателните изчисления.


Фиг.1. Схема за преплитане на пластини с прави, коси и комбинирани снадки в трифазни и еднофазни ядрени магнитопроводи.

1.3. Избор на основната конструктивна схема и на активните и изолационни материали

Преди да се започне с изчисляването на трансформатора, трябва да се направи избор на основната му конструктивна схема, т.е. да се избере типът на магнитопровода (ядрен или мантиен, равнинен или пространствен, с кръгло или правоъгълно сечение на ядрото и т. н.), да се изберат разположението (концентрично или редуващо се) и типът (секционна, цилиндрична, винтова, непрекъсната и т. н.) на намотките, схемата на регулиране и др.

Изборът на типа на магнитната система се обуславя от съображения за икономичност и технологичност на конструкцията и е свързан непосредствено с технологичното съоръжаване и традициите на трансформаторното производство в даден завод. Изборът на типа на намотката се обуславя преди всичко от фазното напрежение и фазния ток на намотката, но и тук при едни и същи номинални данни на намотката са възможни различни конструктивни решения, свързани с опита на завода производител. Избора на типа на намотките може да се направи от таблица 3.

Таблица 3. Свойства на основните типове намотки и област на приложението им

Тип на намотката

Прилага се предимно на страна

Предимства

Недостатъци

Прилага се при фазов ток Iф, А

Прилага се при номинално напрежение Uн, kV

Брой на паралелните проводници












Cu


Al







Цилиндрична еднослойна и двуслойна от профилен проводник

Н.Н.

Проста техно-логия.

Евтина в произ-водството



Малка електроди-намична устойчивост.

Увеличени добавъчни загуби



15 до 800 и повече

10 до 650 и повече

До 6

От 1 до 8 и повече

Винтова едноходова и двуходова от профилен проводник

Н.Н.

Голяма електро-динамична устойчивост, добро охлаждане

По- скъпа при производството от цилиндричната намотка

300 и повече

150 и повече

До 20

От 6-8 до 60 и повече

Слоева цилиндрична от кръгъл или профилен проводник, с една или няколко аксиално разположени секции

В.Н.

Добра електрическа якост и електродинамична устойчивост

Усложнена междуслойна изолация, затруднено топлоотдаване

До 40

До 30


До 35

1 (по-рядко 2) при кръгъл

1-2 при профилен проводник



Непрекъсната дискова намотка от профилен проводник

В.Н.

Голяма електро-динамична устойчивост;

добра електри-ческа якост и охлаждане



Необходимост от събаряне и обръщане на нечетните секции

16 и повече

10 и повече

До 220 и повече

От 1 до 6

Ако видът на активните материали не е определен от техническото задание, изборът им се определя от съображения за получаване на компактна конструкция с малък разход на метали и ниски загуби. От тази гледна точка най-изгодна е употребата на най-качествените марки електротехнически стомани с малки специфични загуби и намагнитваща мощност за магнитопровода и на медни проводници — за намотките.

Използуването на най-качествените марки електротехническа стомана се възпрепятства от по-високата им цена и по-трудната им доставка пред вид на по-голямото търсене на качествени електротехнически стомани от производителите на трансформатори. Приложението на медта понастоящем също така намалява поради това, че тя се превръща във все по-дефицитен и скъп материал. Затова напоследък трансформаторите с алуминиеви намотки изместват масово тези с медни намотки при мощности до 40MVA и напрежение до 110 кV.


1.4 Изпитвателни напрежения на намотките и избор на изолационните разстояния

През време на експлоатацията трансформаторите се подлагат на постоянно действуващото работно напрежение, както и на краткотрайни пренапрежения от атмосферен или комутационен произход. Пренапреженията представляват сериозна опасност за изолацията на трансформатора, тъй като превишават неколкократно работното напрежение. Поради това за проверка на електрическата якост на изолацията изработените трансформатори се подлагат на изпитвания с повишено напрежение с промишлена честота 50 Hz в продължение на 1 min, както и с импулсно изпитвателно напрежение с пълна и със срязана импулсна вълна с определена стандартна форма, получена с помощта на импулсен генератор. В таблица 4 са дадени стойностите на изпитвателните напрежения за сухи трансформатори (които не се изпитват с импулсно напрежение) с номинално напрежение до 20 kV и за маслени трансформатори с номинално напрежение до 35 kV .



Таблица 4. Изпитвателни напрежения за сухи и маслени трансформатори


Номинално напрежение на

мрежата, kV



1

3

6

10

20

35

Максимално работна напрежение на мрежата, kV

1,1

3,6

7,2

12

24

40,5

Маслени

трансформатори



Изпитвателно напрежение на линейния край на намотката с номинална(повишена)честота,kV

5

16

22

28

50

75




Импулсно изпитвателно напрежение с пълна вълна, kVmax

5

45

60

75

125

190




Импулсно изпитвателно напрежение с срязана вълна, kVmax

5

52

70

85

145

225

Сухи трансформатори

Изпитвателно напрежение с номинална честота,kV

2,5

8

15

25

50

-

Минималните допустими изолационни разстояния за маслени трансформатори с номинално напрежение до 35 kV са посочени в таблица 5 (фиг.2 и фиг.3).

Фиг.2.Главни размери на двунамотъчен трансформатор с концентрични намотки.

Фиг.3.Конструктивна схема на маслено – бариерна главна изолация за клас с напрежение до 35kV;



  1. ядро; 2- намотка н.н.; 3- цилиндрична бариера; 4- челен ярем; 5- бариерна шайба; 6- плоска бариера; 7 – намотка в.н.


Таблица 5. Минимални изолационни разстояния за главна изолация , mm


S,kVA

Външна намотка - в.н.

Вътрешна намотка - н.н.




V1,kV

между ярема

и.в.н.(н.н)



между

в.н.и н.н.



между в.н.

и в.н.


hц1

U2,kV

между ядрото

и н.н.


hц2







h1я=h

я

а12

12

а11

11







20

а

а20




16-250

400 -1600



2500

3,6

18

19

24



1

1

1



9

9 - 12


12

3

3

3



7

7

7



2

2

2



8

8

8




1


0,1

0.1*


3

3,9

3.9*


5

4

4*

10



8

8*

10



1600

2500

10

20

26


1

1


10 - 13

15


3

3


8

8


2

2


10

10


3,6

3

3


5

5


10

12


12

12


1600

2500

20

28 - 35

35 - 40


1

1


12 - 14

16


3

3


13

14 - 17


3

3


16

21


10

3

3


6

6


11

15


14

14


1600

2500

35

38

55


2

2


20 - 23

23 - 25


5

5


20

20


3

3


22

32


20

4

4


6

6


14

16


25

25



2. ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГЛАВНИТЕ РАЗМЕРИ НА ТРАНСФОРМАТОРИТЕ ПРИ ЗАДАДЕНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ

На фиг. 2 са показани главните размери на двунамотъчен трансформатор с концентрични намотки. Външната намотка 1 е за в.н., а вътрешната 2— за н.н. За да се оразмерят магнитопроводът и намотките, необходимо е да се определят три главни размера: диаметърът на окръжността, описана около ядрото (диаметър на ядрото) D, височината на прозореца Н и широчината на прозореца F. Поставя се задачата да се определят главните размери на магнитопровода и електромагнитните натоварвания във функция от дадените характеристики на празен ход и късо съединение Р0, I0, Рк и uk.

За да се реши тази задача, е необходимо всяка от дадените характеристики да се изрази аналитично като функция на трите главни размера. Получената система се решава по отношение на D, Н и F. Тъй като в нея броят на неизвестните е по-голям от броя на уравненията, системата е неопределена и има безброй много решения. Това означава, че при дадени Р0, I0, Рк и uk могат да бъдат построени теоретично безброй много трансформатори. Получените решения (варианти) ще имат еднакви характеристики на празен ход и късо съединение, но ще се различават по електромагнитните, топлинните и механичните натоварвания, както и по стойността на активните материали. Ако се постави условието измежду тези варианти да се подбере този с минимална стойност на активните материали, задачата ще има еднозначно решение.

2.1.Определяне на диаметъра на ядрото

Диаметърът на ядрото D(cm) се определя по формулата

(2-1)

Величините , влизащи в (2-1) се определят в следната последователност:

2.1.1 Мощността за едно ядро се определя по формулата

(2-2)

където

mя е броят на ядрата, носещи намотки;

S — номинална мощност на трансформатора, kVA.

2.1.2. Редуцираната широчина на главния канал на разсейване ар, cm, която е още неизвестна, се определя по формулата



ар =а12+а'р, (2-3)

където


а12 е широчината на главния канал на разсейване, cm;

а'р — редуцирана широчина на намотките и охладителните канали в тях, cm.

(2-4)

където а1 и а2 са едностранните радиални широчини на намотки н.н. и в.н., cm.

Въз основа на данни от изработени трансформатори може да се приеме

(2-5)

За разпределителни трансформатори с мощност до 1600kVA с алуминиеви намотки и загуби на к.с., близки до стандарта, средната стойност на коефициента k може да се приеме (или от приложение П1), както следва:

при S<100kVA, k = 0,82;

при S=160 — 630 kVA, k=0,80;

при S=1000 — 2000 kVA, k=0,77.

При трансформатори с медни намотки съответните стойности на коефициента k са около 1,25 пъти по-малки, отколкото при трансформатори с алуминиеви намотки.

2.1.3. Величината  се определя по формулата

(2-6)

където

Ds е средният диаметър на главния канал на разсейване;

lср — средна височина на намотки н.н. и в.н.

За съвременни трансформатори, изработени от студено валцувана електротехническа стомана, препоръчителните стойности на , при които се получават варианти, попадащи в областта на оптимума, са:

- за разпределителни трансформатори с алуминиеви намотки = 1,2—1,6;

- за разпределителни трансформатори с медни намотки = 1,8—2,4.

На практика може да се изменя и в по-широки граници, например от 1 до 3,5. При малки стойности на трансформаторите се получават високи - с малък диаметър на ядрото, увеличена височина на прозореца и съответно с по-малко количество на електротехническата стомана и увеличено количество на проводниковия материал. При големите стойности на се наблюдава обратното. Високите трансформатори имат по-малка маса на активната част спрямо ниските трансформатори при едни и същи характеристики на празен ход и късо съединение.

2.1.4. Коефициентът на Роговски kR - този коефициент е определен за симетрични концентрични и редуващи се намотки посредством решаване на уравненията на електромагнитното поле. Той позволява да се замени действителната картина на полето с една идеализирана картина , при която полето има само една съставяща в посока, успоредна на главния канал на разсейване.

За трансформатори с концентрични намотки този коефициент се изменя в много тесни граници от 0, 93 до 0,97 и може да се приеме за постоянен, и предварително равен на 0,95.

2.1.5. Честотата f се замества в съответствие със заданието.

2.1.6. Реактивната съставяща на напрежението на късо съединение се определя по формулата

, % (2-7)

Напрежението на късо съединение uк % се замества в съответствие със заданието, а активната съставяща на напрежението на късо съединение се определя по формулата

, % (2-8)

където


Рк са загубите на к. с., W;

S - номинална мощност на трансформатора, kVA.

2.1.7. Индукцията в ядрото се избира съгласно таблица 1.

2.1.8. Коефициентът на запълване на стоманата kFe може да се избере по таблица 6 в зависимост от броя на стъпалата на ядрото, дебелината на електротехническата стомана и вида на изолацията на листовете.
Таблица 6. Брой на стъпалата nст на ядрото ,максимален коефициент на запълване на кръга kkpmax , коефициенти на запълване на кръга kkp и на стоманата kFe при нормализирани размери на пластините в зависимост от мощността на трансформатора S и диаметъра на ядрото D


S, kVA

D, mm

nст

kkpmax

kkp

kFe=kkp,kсеч по(9=4)
















kсеч=0.95

kсеч=0.96

40 - 63

100 - 125

5

0,908

0.875-0.902

0.831-0.856

0.840-0.867

100 - 250

125 - 160

6

0,923

0.890-0.917

0.845-0.870

0.855-0.880

400 - 630

165 - 200

7

0,933

0.902-0.928

0.857-0.882

0.867-0.891

1000 - 1600

210 - 260

8

0,942

0.912- 0.938

0.866-0.891

0.875-0.900


2.2.Определяне на размерите на намотките

Приемаме ka=a2/a1=0,250,65 и от (2-4) се получава.



; (2-9)

(2-10)

Средният диаметър на главния канал на разсейване ще бъде
(2-11)

където


D е диаметърът на ядрото;

а20 - изолационно разстояние между намотка н. н. и ядрото;

а2 - едностранен радиален размер на намотка н. н.

Средната височина на намотки н.н. се определя въз основа на (2-6):



(2-12)

където


(2-13)

В горната формула l1 и l2 са височините на намотки н.н. и в.н. Отношението на височините означаваме за краткост с



(2-14)

При разпределителни трансформатори с мощност до 1600 kVA обикновено kL =10,94. Избирането на no-голяма височина на намотка н.н. спрямо намотка в.н. води до по-добро запълване на прозореца. При мощните трансформатори се избира kL = 1 с оглед да се избегне възникването на големи аксиални сили. От (2-13) и (2-14) може да се определи височината на намотки в.н. и н.н.:



; (2-15)

(2-16)



2.3.Определяне на височината на прозореца
(2-17)

където е изолационното разстояние от намотка в.н. до ярема.



2.4.Определяне на широчината на прозореца

(2-18)

където

(2-19)

е сумата от радиалните изолационни разстояния.



2.5.Определяне на предварителната стойност на активното сечение на ядрото

(2-20)

2.6.Определяне на предварителната стойност на средната плътност на тока в двете намотки.

По (1-10) може да се определи предварителната стойност на навивковото напрежение uw. Предварителната стойност на средната плътност на тока в намотките jср , A/mm2 може да се определи по формулата

(2-21)

където


- Pк е във W, S — в kVA,

- Ds — в cm, uw — във V.

За мед­ни намотки kj= 0,746, а за алуминиеви kj = 0,463. Коефициентът kдк представлява отношение на загубите на к. с. към загубите в намотката при постоянен ток и се приема предва­рително, както следва:

за трансформатори до 100 kVA kдк=1,01;

за трансформатори от 160 до 630 kVA kдк =1,02÷1,08;

за трансформатори от 1000 до 2000 kVA kдк = 1,08÷1,10.

Отношението на плътностите на токовете в двете намотки се означава с

(2-22)

При маслени разпределителни трансформатори е целесъобразно да се избере <1. Това е необходимо по-специално при трансформатори с мощност S 400 kVA, чиято намотка н.н. е дву­слойна цилиндрична от профилен проводник, разположен “на ребро”. С увеличаване на плътността на тока на намотка н. н. намалява, радиалният й размер и оттук - добавъчните загуби в нея. Обикновено се приема:

=0,95÷0,92 - за трансформатори до 250 kVA



=0,92÷0,75 - за трансформатори от 400 до 630 kVA

=0,8÷0,6 - за трансформатори от 1000 до 1600 kVA.

При винтови намотки н. н. =0,8÷1,0. Посочените граници на изменение на зависят и от броя на охладителните канали в намотките и са ориентировъчни.

При сухите трансформатори за разлика от маслените се избира > 1. Намотка н.н., която лежи непосредствено до ядрото, се намира в по-неблагоприятни условия на охлаждане и затова трябва да бъде с по-малка плътност на тока. Поради това за сухи разпределителни трансформатори се избира =1,3÷1,7 в зависимост от конструкцията и мощността на трансформатора. По-големите стойности се отнасят за сухи трансформатори с по-голяма мощност.

По (1-14) и (2-22) могат да се определят предварителните стойности на плътността на тока в намотки в.н. и н.н.:

; (2-23)

(2-24)

Получените стойности на главните размери и на електромагнитните натоварвания са ориентировъчни. След определянето им се пристъпва към детайлно изчисляване на намотките, магнитопровода и характеристиките на празен ход и късо съединение. В процеса на изчисление се извършват и необходимите корекции с оглед да се постигнат зададените стойности на Р0, I0, Рк и uk.

3. ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКАТА СИСТЕМА

3.1.Определяне на броя на навивките на намотки н.н. и в.н.

Броят на навивките на дадена намотка се определя от лявата част на (1-10):



(3-1)

Стойността на uw се определя по дясната част на (1-10) въз основа на получената теоретична стойност на активното сечение на ядрото по (2-20) и избраната стойност на индукцията в ядрото Ba.

Първоначално се определя броят на навивките на намотка н. н. и се закръгля до цяло число. При намотка н.н., свързана в равнораменен зигзаг, броят на навивките трябва да бъде четно число. При двуслойните цилиндрични намотки също така се предпочита четно число навивки. При останалите типове намотки н. н. броят на навивките може да бъде произволно цяло число.

След уточняване на броя на навивките на намотка н.н. uw и Ва се преизчисляват съответно по (1-10) и (1-11).

По (3-1) с уточнената стойност на uw се определя аналогично и броят на навивките на намотка в. н. на номиналното стъпало w1 и се закръгля до цяло число.

Броят на регулационните навивки от намотка в. н. за едно стъпало се определят с израза:

(3-2)

където


- e диапазонът на регулиране в проценти от номиналното

линейно напрежение;

- - броят на стъпалата.

Броят на навивките за стъпало трябва да бъде цяло число. Общият брой регулационни навивки за целия диапазон на регулиране е



(3-3)

При мощните трансформатори със стъпално регулиране на напрежението под товар навивковото напрежение се определя по правило, като се изходи от условието за получаване на цял брой навивки в стъпалото. При секционните намотки в. н. и н. н. броят на навивките в секция също трябва да бъде цяло число.



3.2.Проверка на преводното отношение.

Прави се след уточняване на окончателния брой навивки на намотките. Съгласно стандартите действителното преводно отношение за всяко едно стъпало не трябва да се отличава от гарантираната (номиналната) стойност с повече от ±0,5% или с повече от ±10 % от измереното напрежение на късо съединение в проценти, като се взема по-малката стойност от тези две величини. Действителното преводно отношение се определя по формулата:

(3-4)

Коефициентите на намотки в. н. и н. н. kzl и ktl се определят съгласно (1-9). Гарантираното преводно отношение се определя с отношението

(3-5)

Съгласно споменатите no-горе изисквания на стандарта трябва да бъде изпълнено условието

или (3-6)

3.3.Определяне на сеченията на намотките.

Въз основа на (1-13) могат да се определят сеченията q на единичните проводници от намотки в. н. и н. н.:

; (3-7)

За j се заместват съответните стойности, получени по (2-23) и (2-24) при пресмятане на теоретичния вариант.

При т=1 и q<10mm2 се избира проводник с кръгло сечение. Стандартизираните размери и съответните изчислителни сечения на медни и алуминиеви проводници с кръгло сечение са дадени в приложение 3.

Ако при т=1 се получи по (3-7) се използуват проводници с правоъгълно сечение. За намотки от меден проводник се използуват обикновено проводници със сечение, не по-голямо от , a при намотки от алуминиев проводник - проводници със сечение . Стандартизираните размери и съответните изчислителни сечения на медни и алуминиеви проводници с правоъгълно сечение са дадени в приложение –П2.

При намотки, изработени от проводник с правоъгълно сечение, броят на паралелните проводници може да варира в граници:

(3-8)

Окончателният брой на паралелните проводници се избира с оглед да се получат желаните размери на намотката при стандартни размери на проводниците.

При едно и също сечение профилните стандартни проводници могат да имат различни размери. За да се избере най-подходящият проводник при цилиндричните и винтовите намотки се изхожда от височината на една навивка (или стъпката на винтовата линия на намотката), определена по формулата

(3-9)

където


е броят на извивките в един слой от намотката;

броят на транспозициите, всяка от които води до загуба на място, равно на аксиалния размер на една навивка. При липса на транспозиция или при равномерно разпределена транспозиция (изпълнява се чрез изменението на разположението на всички проводници в няколко места, равномерно разпределени в посока, успоредна на потока на разсейване, при брой на местата, не по-малък от броя на паралелните проводници без един) ; при една обща транспозиция, в средата, на намотката ; при транспозиция на Палуев или де Бюда ;

Та - коефициентът на раздуване на намотката в аксиална посока. За цилиндрични намотки. Та=1,015—1,02. При винтови намотки се приема предварително Та=1, но се отчита пресовката на подложките, влизащи в размера ;

l - аксиален размер на намотката по (2-15), респ. (2-16);

- осов размер на подложката между две съседни навивки; при цилиндрични намотки ; при винтови намотки съставлява от 7 до 10% от радиалния размер на намотката.

В зависимост от избраната конфигурация на сечението на навивката по фиг.4., от броя на паралелните проводници и дебелината на изолацията им, от осовия размер на радиалните канали , намален с пресовката на подложките (около 6%), при винтовите намотки се получава максималният размер на единичния проводник, който заедно със сечението му позволява да се определи най-близкият стандартен проводник по приложение – П4.

При дисковите непрекъснати намотки съществува по-голяма свобода относно избора на размерите на профилните проводници при дадено сечение, тъй като може да се варира в известни граници с броя на секциите (дисковите) и броя на извивките в секция.

Броят на дисковете (секциите) при дисковите намотки може да се определи по формулата

; (3-10)

където


l - аксиален размер на намотката по (2-15), респ. (2-16);

- двустранна дебелина на изолацията на проводника;

- аксиален размер на неизолирания профилен проводник.



Фиг.4

Последният се избира в съответствие с ориентировъч­но определеното сечение по (3-7), като отношението на аксиалния и радиалния размер на профилния проводник се препоръчва да бъде в граници bп/aп=4,52,5;



- среден осов размер на радиалните канали между секциите; обикновено се избира от 8 до 10% от ра­диалния размер на секцията;

и - пресовка на проводниковата изолация, респ. на подложките. Приема се и .

Препоръчва се броят на секциите да бъде кратен на 4. Целесъобразно е всяка секция да съдържа еднакъв брой навивки. При необходимост няколко секции могат да съдържат 1 - 2 навивки по-малко от останалите. Радиалният им размер се изравнява с този на останалите секции с помощта на пълнеж от ленти от изолационен картон. Отклоненията за регулационните стъпала по възможност трябва да бъдат в местата на преходките между дисковете.

С оглед на горните изисквания се изпробват няколко профилни проводника, докато се получат задоволителни резултати.

След уточняване на проводника които ще се използва трябва да се уточнят и плътностите на тока в намотките н.н. и в.н. по формула (1-13).



3.4. Определяне на радиалните и осовите размери на намотките.

Аксиалният размер на цилиндрична намотка, включващ и последната навивка (фиг. 4.), може да се определи по формулата


(3-11)

Означенията в горната формула са еднакви с тези в (3-9). Аксиалният размер на навивката се определя в зависимост от приетата конфигурация на сечението на електрическата навив­ка по фиг.4. При електромагнитните изчисления се използува т.нар. “електромагнитна височина” на намотката, определена с израза


(3-12)

Радиалният размер на цилиндричната намотка се определя по формулата

(3-13)

където


- е брой на слоевете на намотката;

- радиален размер на единичния изолиран проводник;

- брой на паралелните проводници от сечението на

навивката, разположени в радиална посока;



- брой на осовите охладителни канали (респ. на междуслойните изолации) в намотката;

- радиален размер на осовите канали (респ. на междуслойната изолация);

- коефициент на раздуване на намотката в радиална

посока; = 1,02— 1,04.

Броят и широчината на каналите (респ. на междуслойните изолации) в цилиндричните намотки н.н. на маслени трансформатори с мощност до 1600 kVA са дадени в таблица 7.

Аксиалният размер на пресована дискова намотка се определя по формулата

(3-14)

където


е брой на дисковете (секциите);

- осов размер на изолирания проводник;

- двустранна дебелина на изолацията;

- общ осов размер на всички — 1 подложки в намотката;

при еднакъв осов размер на всички подложки



и както в (3-10).
Таблица 7. Броят nk и широчината k на осовите охладителни канали в двуслойни цилиндрични намотки н.н и слоеви намотки в.н от кръгъл или профилен проводник


Мощност S, кVА


Намотка н. н.


Намотка в. н.





nk

k, mm

nk


k, mm

до 100


0.5 mm изолационен картон между слоевете

0

-


160





0-1


3


250


1


3


1—2


3


400


1

1


3


1—2


3


630


1

3-4


2—3


3


1000


1


3—4


2—3


3


1600


1


3—4


2—3


3


Аксиалният размер на пресована винтова намотка (включително и последната навивка) може да се определи също така по (3-14), ако се замести

(3-15)

Означенията в горната формула са, както в (3-9).

Електромагнитната височина на винтовата намотка се определя по (3-12).

Радиалният размер на дискова намотка се определя с формулата

(3-16)

където


е броят на навивките в секция;

- броят на паралелните проводници в секция;

,, и са, както в (3-13); при дискови намотки се приема

Радиалният размер на винтова намотка може да се определи по (3-16), ако се замести , a - с броя на паралелните проводници, разположени в радиална посока (mc=m/nход), където т е общият брой паралелни проводници на винтовата намотка, а броят на ходовете).

Обикновено винтовите и дисковите намотки с радиален размер до 80—100 mm се изработват без вътрешни канали (). Аксиалният размер на пресована слоева намотка (или секция от слоева намотка) от кръгъл проводник се определя с израза

(3-17)

където


е броят на навивките в слой за намотката (секцията)

- диаметърът на изолирания кръгъл проводник;

- коефициентът на раздуване в аксиална посока; приема се Та = 1,02 -1,04.

Ако слоевата намотка е от проводник с правоъгълно сечение, в (3-17) вместо се замества — осовият размер на изолирания профилен проводник.

При слоеви секционни намотки изолационните разстояния между отделните аксиално разположени секции се избират, съгласно таблица 7

.

Таблица 8. Изолационни разстояния между секциите на слоеви секционни намотки



Схема на намотката

Uвн=6-10kV


Uвн=20kV

Uвн=35kV













Масленият канал включва 1 шайба с дебелина 2 mm от изолационен картон














Масленият канал включва 2 шайби с дебелина 1 mm от изолационен картон













Масленият канал включва 1 шайба с дебелина 2 mm от изолационен картон

Радиалният размер на слоева намотка от кръгъл проводник се определя по формулата

(3-18)

където

е, както в (3-17);

,, и - както в (3-13); за слоеви намотки ;

- дебелина на междуслойната изолация; избира се в зависимост от напрежението между два съседни слоя no таблица 9;

- дебелина на загьвките на крайните навивки; приема се

При слоеви намотки от профилен проводник в (3-18) вместо се замества - радиалният размер на изолирания проводник.



Таблица 9. Дебелина на междуслойната изолация при слоеви намотки


Удвоено работно напрежение на слоя, V

до 600

от 600

до 1500


от 1500 до 2500

от 2500 до 3500

Брой nхар и дебелина хар на слоевете от кабелна хартия, nхархар

20.12

30.12

40.12

50.12


3.5 Определяне на масите на намотките и отводите.

Масата на проводниковия материал за дадена намотка (в. н. или н. н.) за всички фази от трансформатора се определя с израза

, kg (3-19)

където


е броят на ядрата, носещи намотки; при еднофазни ядрени трансформатори ; при еднофазни мантийни трансформатори ; при трифазни транс­форматори ;

Q - пълно сечение на една навивка (вж. 1-13);

- среден диаметър на намотката;

- плътност на метала на проводника; зa медни намотки , а за алуминиеви

w - броят на извивките на намотката; масата на намотка в. н. на главното отклонение (на номинално стъпало) се определя с брой на извивките w1 , а общата й маса— с брой на извивките (вж. 3-3). Средните диаметри на намотка в. н. и н. н се определят по формулите:

(3-20)

(3-21)

Означенията на величините са дадени на фиг. 2.

Размерите и , включват в себе си вътрешните канали в намотките.

Масата на дадената намотка, включително изолацията на проводника, се определя по формулата

(3-22)

където сиз е коефициент на процентното увеличение на масата на изолираната спрямо неизолираната намотка.

За намотки, изработени от проводници с кръгло сечение с диаметър d и двустранна дебелина на хартиената изолация :

% (3-23)

За медни намотки , а за алуминиеви .

При намотки, изработени от профилни проводници със сечение q и размера на сечението двустранна дебелина на хартиената изолация :



,% (3-24)

Масата на изолацията на проводника на дадена намотка е



(3-25)

Масата на отводите на дадена намотка (в.н. или н.н.) е,



(3-26)

където


е общата дължина на отводите на намотката; тя се определя съгласно конструктивната схема на раз­положението на отводите;

- сечение на отводите; за трансформатори с мощност до 1600 kVA сечението на отводите обикновено е еднакво с това на намотките.

Обикновено масата на отводите на намотка в.н. се пренебрег­ва при изчисляване на масата на метала на проводника и загуби­те на късо съединение. Дължината на отводите на намотки н.н. може да се приеме предварително по таблица 10.


Таблица 10. Ориентировъчна обща дължина на отводите - Lотв, на намотки ниско напрежение

Мощност S,kVA

до 100

160-250

400-630

1000-1600

Дължина Lотв,m

2.0-4.8

2.4-5.5

2.6-6.0

4.5-8.0

Забележка. По-малките стойности се отнасят за двуслойни намотки с отводи в горния край на активната част. При съединение звезда дължината на отводите е по-малка, отколкото при съединение зигзаг и триъгълник.
3.6 Определяне на загубите на късо съединение

Загубите на късо съединение на трансформатора се определят при опита на късо съединение. Те се състоят от загуби в намотките, загуби в отводите и загуби в казана и металните конструктивни части. Загубите в намотките и отводите се подразделят от своя страна на основни и добавъчни.

Под добавъчни загуби на късо съединение в трансформатора се разбират добавъчните загуби в намотките, загубите в казана и в металните конструктивни елементи.

Основните загуби в намотките и отводите се обуславят от електрическото съпротивление Rt което те оказват на постоянния ток. За дадена намотка те се изчисляват по формулата

(3-27)

е номиналният фазов ток на намотката;



- брой на фазите на намотката;

- електрическо съпротивление на намотката при температура .

(3-28)



w, Q и Dср — съгласно (3-19);

- електрическа проводимост на метала на проводника при температура ; при за медни намотки и за алуминиеви намотки.

Загубите на късо съединение трябва да се приведат към работната температура на намотките. Под работна температура на намотките се разбира тази условна температура на намотките, към която се отнасят всички характеристики на трансформатора, зависещи от температурата на намотките. Стойностите на работната температура на трансформаторните намотки в зависимост от класа на топлоустойчивост на изолацията са дадени в таблица 11.
Таблица 11. Работна температура на трансформаторните намотки


Клас на топлоустойчивост

на изолацията



Работна температура на намотките, оC

А; Е; В

75

F; Н

115

Електрическата проводимост на медта и алуминия в зависимост от температурата се изчислява по формулата
(3-29)

От горната зависимост следва, че при загряване на намотките на маслените трансформатори от 20° до 75° С проводимостта на метала на намотките намалява 1,22 пъти и съответно на това електрическото съпротивление на намотките и основните загуби в тях ще нарасне в същото отношение.

За практически изчисления (3-27) се преобразува във вида
, W (3-30)

където


Gw е масата на проводниковия метал, kg; при изчислява­не на номиналните загуби Gw се определя с броя на навивките на главното отклонение;

j - плътността на тока в намотката, A/m2;

загуби в 1 kg от метала на проводника при

плътност на тока 1 А/m2.

При t= 75°С pk=2,4 за медни намотки и рк=12,65 за алуминиеви намотки, ако j е в A/mm2.

Добавъчните загуби в намотките се предизвикват от магнитното поле на разсейване на трансформатора, което индуктира вихрови токове в проводниците, а при наличие на паралелно свързани проводници - и циркулационни (изравнителни) токове. Вихровите и циркулационните токове се наслагват върху основния работен ток и предизвикват неравномерно разпределение на пълния ток на намотката по сечението на проводниците (токово изместване). В резултат на това възникват добавъчните загуби в намотките.

Обикновено добавъчните загуби в отводите са незначителни и могат да се пренебрегнат.



Пълните загуби на късо съединение в дадена намотка са
, W (3-31)

са основните загуби в намотката, W;

Pв - добавъчните загуби от вихрови токове в намотката, W;

Рц - добавъчните загуби от циркулационни токове в намотката, W.

Обикновено добавъчните загуби се изразяват в проценти от основните загуби посредством коефициента на добавъчни загуби от вихрови токове kв, (наричан още и коефициент на Филд) и от циркулационни токове kц:


,% (3-32)

,% (3-33)



Каталог: files -> files
files -> Р е п у б л и к а б ъ л г а р и я
files -> Дебелината на армираната изравнителна циментова замазка /позиция 3/ е 4 см
files -> „Европейско законодателство и практики в помощ на добри управленски решения, която се състоя на 24 септември 2009 г в София
files -> В сила oт 16. 03. 2011 Разяснение на нап здравни Вноски при Неплатен Отпуск ззо
files -> В сила oт 23. 05. 2008 Указание нои прилагане на ксо и нпос ксо
files -> 1. По пътя към паметник „1300 години България
files -> Георги Димитров – Kreston BulMar
files -> В сила oт 13. 05. 2005 Писмо мтсп обезщетение Неизползван Отпуск кт


Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6   7




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница