Технически Университет – София
Факултет: Електротехнически
Катедра: Електрически машини
Специалност: EEEO
Курсов проект
Тема: Проектиране на силов трансформатор
Съставил:…………… Проверил:……..………
/ Христо Любомиров Попов / /гл ас.Донев/
/ф. N 02032242 гр.43 III курс/
18.12.2018 г.
София
Задание
-
Номинална мощност Sн=200 kVA
-
Брой фази m = 3
-
Честота на напрежение на мрежата f1 = 50Hz
-
Номинални линейни напрежения на намотката:
U1= 10 000 V Per % = 2x2,5
U2= 400 V
-
толеранс за коефициент на трансформация 0,5 % за главното стъпало на регулиране и 1 % за останалите
-
Система за регулиране на напрежението
-
от страна на високо напрежение без възбуждане на трансформатора с превключвател със стъпала 4,5 %
-
Схема и група на свързване
-
Напрежение на късо съединение за главното стъпало
-
Uk= 4 % за главното стъпало на регулация
-
Специални технически изисквания:
-
З
агуби при главното стъпало на трансформатора
а) загуби на к.с. Pk= 2850 W
б) загуби на празен ход Po= 360 W
в) ток на празен ход Io= 0,3 %
-
Обем на изчисленията и конструктивната работа
-
подробни електрически изчисления
-
изчислителна част
1. Предварителни изчисления:
-
Изчисляване на основните електрически величини
-
Намиране на фазовите напрежения на първичната и вторичната намотка:
Uф1=Uл1=10000 V
-
линейните токове на първичната и вторичната намотка
-
фазовите токове на намотките
Iф2=Iл2=289A
1.2 Избор на активните материали
Избираме намотка от меден проводник. Материала на магнитопровода е от термообработена анизотропна електротехническа стомана с ориентирани кристали и повишена магнитна проницаемост марка М2HB30-HIB
1.3 Предварителен избор на електромагнитните натоварвания
-
По приложение П-2 и за S=200 kVA избираме средна стойност на плътността на тока
jср=2,5 A/mm2
-
отношението на плътностите на тока се приема за S=200 kVA
12 = j1/j2 = 0,95
-
предварителните стойности на плътността на тока на двете намотки е:
-
ориентировъчното сечение на една навивка от намотка в.н. и н.н. е :
<10mm2 (намотка с кръгъл проводник)
(намотка с профилен пров.)
1.4 Избор на схемата на конструкцията на трансформатора и на схемата на регулиране на напрежението
Приема се просто концентрично разположение на намотките. В съответствие с получените в 1.3 ориентировъчни сечения на намотките се избират по приложение П-4 – за намотка н.н. – цилиндрична двуслойна от профилен проводник, а за намотка в.н. – слоева цилиндрична от кръгъл или профилен проводник, с една или няколко аксиално разположени секции (nc=4).
По приложение П-9 се приема, че намотката н.н. има един аксиален охладителен канал с широчина 2 = 3 mm.
Приема се броя на паралелните проводници mп=4
По П-9 се приема, че намотка в.н. има два аксиални охладителни канала при мощност S=200 kVA 1'=2''=3 mm, разположени по 1/3 от широчината на намотката. Према се схема на регулиране на напрежението на намотката съгласно проиложение П-10а с разполагне на регулиращите навивки на 1/4 и 3/4 от дължината на намотката. Изолационните разстояния между секциите на намотка в.н. се приема по приложевие П-10а:
1a=9 mm; 2a=8 mm; hk=2'1a+'2a= 2.9+10 = 28 mm
В канала между две секции действува напрежение
1.5 Изпитвателни напрежения и избор на изолационните разстояния:
Cъгласно приложение П-3 изпитвателните напрежения за намотките са:
- за намотка в.н. Uизп.=75 kV за 1 min при 50 Hz
Uизп.имп.=190 kV max при пълна импулсна вълна
U'изп.имп.=225 kV max при срязана импулсна вълна
За намотка н.н. U'изп.=7,5 kV за 1 min при 50 Hz
В съответствие с горните изпитвателни напрежения по приложение П-5 могат да се избират следните изолационни разстояния:
a2o =4 mm; a12=20 mm; a11=20 mm; h1я=38 mm; h2я=38 mm;
2. Определяне на главните размери на трансформатора:
2.1 Определяне на широчината на намотката и прозореца
По приложение П-17 за просто концентрични, подразделени намотки
( 2=3 mm; '1=''1=3 mm; w'2=w''2=w2/2; w'1=w''1=w'''3=w1/3)
и се намира
- активната съставяща на напрежението на к.с. е:
- реактивната съставяща на напрежението на к.с. е:
приема се предварително:
- коефициента на Роговски
kr = 0,95
- коефициента на допълнителното разсейване на намотките, възникващо поради наличие на електромагнитна асиметрия. В зависимост от очакваната асиметрия предварително може да се приеме
kq=1,011,03
- специфична електрическа проводимост на проводниковия материал при 20oC
w20 = 35,7 1/.m за алуминиеви намотки
- допълнителните загуби на к.с. са:
- по приложение П-14 за мощност S=200kVA коефициента
ks = 0,7 W/kVA
Pдк = ks.S = 0,7.200 = 140W
- по приложение П-15 за мощност S=200kVA коефициента
kSH = 0,65W/kVA
Pдн = kSH.S = 0,65.200 = 130W
- загубите на късо в отводите на намотките: по приложение П-16 за мощност S=200kVA коефициента kотв=0,3 W/kVA
Pотв = kотв.S = 0,3.200 = 60 W
- коефициента за определяне на основните загуби в намотките е:
- ако напрежението на намотки 1 и 2 се изменя в границите U1t'1%, респ. U2t'2, коефициентите t1 и t2 ще бъдат:
t1=1 + t'1/100 = 1+5/100 =1,05
t2=1 + t'2/100 = 1+0/100 =1
- отношението на височините на двете намотки сe приема:
kL12 = l1/l2 = 0,96
- коефициентa отчитащ схемата на свързване в случая за схема на свързване Dy11 се приема kz12=1
- коефициентите на запълване на намотките в.н. и н.н. са:
за намотка в.н.
, където
- Та = 1,011,03 - толерансът на раздуване на намотката в аксиална посока;
- Тr = 1,041,07 - толерансът на раздуване на намотката в радиална посока
- j - плътността на тока в намотката A/mm2
- Iф - токът в намотката A
- п - двустранната дебелина на изолацията на проводника, п = 0,3 mm
- м - дебелина на междуслойната изолация м=3.0,12 = 0,36mm
- kнеп - коефициент, отчитащ наличието на непълен последен слой в намотката, както се практикува обикновенно kнеп=1,031,06
- коефициент отчитащ намалението на kw поради наличие на канали между секциите:
- l - общата височина на секционната намотка, която се избира по П-18 в случая за мощност S=200kVA, l = 500 mm;
- hk - сумата от аксиалните размери на каналите между секциите, броят на които с задава предварително по приложение П-10
- за намотка н.н.
, където
- стр - коефициент отчитащ намалението на kw при наличие на транспозиции във винтови и цилиндрични намотки в случая стр=1.
- mп броят на паралелните проводници на намотката
- Z - отношението на аксиалния и радиалния размер на профилния проводник, което се задава предварително в случая Z=2
- hk - средната стойност на аксиалния размер на канала между дисковете на намотката за цилиндрични намотки hk = 0;
Средният коефициент на запълване на намотките се определя така:
, където
- 12 - отношението на плътностите на тока на двете намотки, обикновенно се прима за мощност S=200kVA 12=0,95
Коефициентът представлява отношение между средния диаметър за изчисляване на масите на намотките и средния диаметър на каналана разсейване. Точния израз за е:
, където
а1Т, а2Т, D2ср и D2ср са съответно общите едностранни широчини и средните диаметри на намотките в.н. и н.н.
Тъй като предварително не са известни горните стойности, въз основа на изроботените трансформатори се приема: y'=0,65; x''=0,2.
Освен това с достатъчно голямо приближение може да се приеме, че x'=x, където
тогава
- за величината k1 се получава:
- широчната на намотките в прозореца се определя по следния начин:
, където
- а'12 и ka се определят предварително от П-17
от горната формула следва :
а = a1+a2 = 74,95 mm
- поотделно широчината на всяка една намотка се намира така:
- общите радиални размери на намотките са:
a1T = a1+1= 57,34 + 6 = 63,34 mm
a2T = a2+2=17,6+ 3 = 30,06 mm
- сумата от радиалните изолационни разстояния е :
А = 2.(a2o+a12+1+2) +a11= 2.(4+20+6+3) = 57 mm
- Широчината на прозореца е:
F = A+2a = 57+149,9 = 206,9 mm
И тогава:
М = A+F = 57 + 206,9 = 263,9 mm
2.3.Определяне на диаметъра на ядрото и на височината на прозореца:
Избира се броят на навивките на страна н.н. , като параметър. За предварителното определяне на техния порядък се изхожда от ориентировъчните стойности на напрежението на една навивка в зависимост от мощността на трансформатора:
Приемаме по П-19 за мощност S=200 kVA Uw=4,8 – 5,8 V
- Напрежение на една навивка се уточнява със закръгления брой навивки:
kсеч=0,97 kfe=kкр.kсеч=0,882
- Активното сечение на ядрото:
- Диаметърът на ядрото: по П-22 се приема kfe=0,889 за kсеч=0,97
- Предварително определяне на средния диаметър на канала на разсейване:
Ds=D+2.a20+2.a2T+a12
- Височината на прозореца:
2.4.Определяне на масата на стоманата на магнитопровода и проверка на загубите на празен ход.
Може да приемем v=1, т.е. магнитопроводът има еднакви сечения на яремите и ядрата.
Определяне масата на стоманата на магнитопровода:
Приемаме по П-20 за трифазни ядрени магнитопроводи: c=1,33, d=1,98, mя=3.
Lfe=H + c.v.F + d.v.D ,dm
Gfe=mя.Sa.lfe.fe ,kg
Определяне загубите на празен ход:
P0=kдо.pa.Gfe ,W, kдо=1,23
;
, A/mm2; , A/mm2;
D1ср=D+2.(a20+a2т+a12)+a1т ,dm
D2ср=D+2.a20+a2т ,dm
Gw1=m..w.a1.l1.kw1.D1ср ,kg Gw1=m..w.a2.l2.kw2.D2ср ,kg
M=(mfe.Gfe)+(mw1.Gw1)+(mw2.Gw2) ,$
, %
Bk=Ba.cosk ; k=45o;
Qo=(qoa.Gfe)+(n.qok.Sk), kA; n=6
, %
, %
Резултати от изчисленията.
Константи и коефициенти използвани при изчисленията:
-
средна плътност на тока от П-2 за мед и мощност S=250kVA
jср=2,5 A/mm2
-
отношение на плътностите на тока в двете намотки избира се:
12=j1/j2=0,83
a20=4 mm, a12=12 mm, a11=13 mm, h1я=35 mm, a2т=25 mm
kR=0,95
-
Коефициент на допълнителното разсейване на намотките
kq=1,015
-
Броят на навитите ядра на магнитопровода
mя=3
-
Реактивната съставяща на напрежението на к.с.
up=3,84%
-
Коефициент на типовата мощност
за трансформатори – кт=1
-
Отношение между височините на намотките
kl12=l1/l2=0,97
-
Коефициенти, характеризиращи вида на магнитопровода; стойностите им се вземат от П-20
За трифазен ядрен магнитопровод –
c=1,33; d=1,83; mя=3
-
Коефициент на усилване на активното сечение ярема спрямо активното сечение на ядрото – за еднакви сечения на ярема и ядрото v=1
-
Плътност на стоманата на магнитопровода
fe=7,65 kg/dm3 – за студено валцувана стомана
-
Коефициент на допълнителните загуби с термообработка
kдо=1,23
Табл. 1 Избор на оптимален вариант по Po
Uw
|
w2
|
Uw
|
Ba
|
Sa
|
D
|
Ds
|
H
|
lfe
|
Gfe
|
Po
|
DPo
|
pa
|
V/нав
|
нав
|
V/нав
|
T
|
dm2
|
dm
|
dm
|
dm
|
dm
|
kg
|
W
|
%
|
|
4,8
|
48
|
4,811252
|
1,7
|
1,27
|
1,36
|
2,1369
|
8,1290
|
15,07
|
440,99
|
482,75
|
13,59
|
0,89
|
5
|
46
|
5,020437
|
1,7
|
1,33
|
1,39
|
2,1661
|
7,6160
|
14,62
|
446,27
|
488,53
|
14,95
|
0,89
|
5,2
|
44
|
5,248639
|
1,6
|
1,48
|
1,46
|
2,2409
|
7,2461
|
14,40
|
488,19
|
462,36
|
8,79
|
0,77
|
5,4
|
43
|
5,3707
|
1,6
|
1,51
|
1,48
|
2,2578
|
6,9990
|
14,18
|
492,13
|
466,10
|
9,67
|
0,77
|
5,6
|
41
|
5,632686
|
1,6
|
1,59
|
1,51
|
2,2934
|
6,5170
|
13,77
|
501,16
|
474,65
|
11,68
|
0,77
|
5,8
|
40
|
5,773503
|
1,6
|
1,63
|
1,53
|
2,3122
|
6,2821
|
13,57
|
506,31
|
479,53
|
12,83
|
0,77
|
Табл. 2 Избор на оптимален вариант според получената цена на активните материали, като се използва данните от табл.1
Uw
|
w2
|
Uw
|
w1
|
Ba
|
l1
|
l2
|
j1
|
j2
|
Dср1
|
Dср2
|
V/нав
|
нав
|
V/нав
|
нав
|
T
|
dm
|
dm
|
A/mm2
|
A/mm2
|
dm
|
dm
|
4,8
|
48
|
4,811252
|
4157
|
1,7
|
7,429
|
7,659
|
1,47
|
1,55
|
2,98
|
1,64
|
5
|
46
|
5,020437
|
3984
|
1,7
|
6,916
|
7,130
|
1,51
|
1,60
|
3,00
|
1,67
|
5,2
|
44
|
5,248639
|
3811
|
1,6
|
6,546
|
6,749
|
1,53
|
1,62
|
3,08
|
1,74
|
5,4
|
43
|
5,3707
|
3724
|
1,6
|
6,299
|
6,494
|
1,55
|
1,62
|
3,10
|
1,76
|
5,6
|
41
|
5,632686
|
3551
|
1,6
|
5,817
|
5,997
|
1,60
|
1,70
|
3,13
|
1,79
|
5,8
|
40
|
5,773503
|
3464
|
1,6
|
5,582
|
5,755
|
1,63
|
1,71
|
3,15
|
1,81
| Табл.3 Продължение на 2
Gw1
|
MGw1
|
Gw2
|
MGw2
|
M
|
MGw
|
MGfe
|
Bбк
|
kg
|
$
|
kg
|
$
|
$
|
$
|
$
|
T
|
309,00708
|
1007
|
153,95
|
501,87
|
2611,71
|
1509,23
|
1102,48
|
1,2019
|
290,49029
|
947
|
145,87
|
475,53
|
2538,20
|
1422,53
|
1115,67
|
1,2019
|
281,79573
|
919
|
144,26
|
470,28
|
2609,40
|
1388,93
|
1220,47
|
1,1312
|
272,64799
|
889
|
140,16
|
456,92
|
2576,07
|
1345,75
|
1230,32
|
1,1312
|
254,68119
|
830
|
132,05
|
430,50
|
2513,66
|
1260,76
|
1252,90
|
1,1312
|
245,86347
|
802
|
128,05
|
417,44
|
2484,74
|
1218,95
|
1265,79
|
1,1312
|
Табл.4 Продължение на 3
Bбк
|
qo
|
qобк
|
ioa
|
Sбк
|
Qo
|
iop
|
io
|
T
|
VA/kg
|
VA/kg
|
%
|
dm2
|
VA
|
%
|
%
|
1,20
|
1,77
|
47,00
|
0,17
|
1,80
|
1289,05
|
0,52
|
0,54
|
1,20
|
1,77
|
47,00
|
0,17
|
1,88
|
1320,49
|
0,53
|
0,55
|
1,13
|
1,34
|
27,00
|
0,17
|
2,09
|
992,76
|
0,40
|
0,43
|
1,13
|
1,34
|
27,00
|
0,17
|
2,14
|
1005,91
|
0,40
|
0,44
|
1,13
|
1,34
|
27,00
|
0,17
|
2,24
|
1034,91
|
0,41
|
0,45
|
1,13
|
1,34
|
27,00
|
0,17
|
2,30
|
1050,91
|
0,42
|
0,45
|
Размери на намотката
Навивки и навивково напрежение
Икономически показатели
Електромагнитни натоварвания
Електрически величини
главни размери
3. Изчисляване на електрическата система
3.1 Определяне броя на навивките на намотка н.н. и в.н.
От т.3 определяме оптимален вариант и съответен брой на навивките н.н. и в.н. са:
w2 = 46 нав.; Uw=5 V/нав; w1=3984нав.
- от тук общия брой регулиращи навивки следва да е:
- общия брой навивки на намотка в.н. на положителното стъпало е:
w1об = w1+wp = 3984 + 199 = 4183 нав
- броят на навивките в една секция на четирисекционната намотка в.н. е:
3.2 Проверка на коефициента на трансформация:
- действителния коефициент на трансформация на съответното стъпало е:
- на главното стъпало
- на положителното стъпало
- на отрицателното стъпало
- гарантиращия коефициент на трансформация на същите стъпала е:
-на главното стъпало
- на положителното стъпало
- на отрицателното стъпало
- отклоненията на действителните коефициенти на трансформация спрямо гарантираните ще бъдат съответно:
- за главното стъпало
< 0,5 %
на положителното и отрицателното стъпало абсолютните стойности на тези отклонения са съответно 0,0072 и 0,0071. Следователно отклоненията на действителните коефициенти на трансформация спрямо гарантираните удовлетворяват изискванията на стандарта.
3.3 Определяне на сеченията и на размерите на намотката
а) намотка в.н.
за намотка в.н. въз основа на получените резултати от 2.4 се намира:
- по приложение П-7 се избира кръгъл проводник с следните размери|:
- диаметър d =1 mm
- сечение q = 0.785 mm2
- дебелина на проводника с изолация 0,3 - dиз=2,2 mm
уточнената плътност на тока ще бъде :
- аксиалния размер на една секция е:
lc= (l1 - hk)/nk=(6,98-38)/4 = 159,25 mm
- броят на навивките в един слой от секцията е:
- броят на слоевете в една секция е:
Разпределението на навивките в една секция е 14 слоя по 70 навивки + 1 слой по 65 навивки = 1045 нав.
- окончателен аксиален размер на една секция:
lc = (wсл+1).dиз.Ta = (70+1).2,2.1,02=159,25 mm
- общия аксиален размер на намотката в.н. като се предвиди пресоването й след монтажа с p=6 mm е
l1=nc.lc+hk - p=4.159,25 + 38 - 6 = 685 mm
- напрежението между два слоя е
Uсл=2.wсл.uw=2.70.5 = 699,67 V
Радиалният размер на намотката в.н.:
а1=
=(15.2,2+(15+1-1).0,36+0,5(15-1).0,24+3).1,05 = 46,97 mm.
Намотка н.н.
максимално сечение на единичния проводник q2 max=50 mm2
брой паралелни проводници :
mп min=
приемаме mп=5 имаме q2=45,1 mm2
размер на стъпката:
hw= mm
По приложение П-8 избираме неизолиран меден проводник със сечение което е най-близко до теоретичното.
4,5x10 mm, изолиран 5x10,5 mm,сечение q2=45,1 mm2
- Уточнения размер на стъпката на навивката е:
hw=mb.bп+2. п=4.4,5+2.0,5=19 mm
- общо сечение на навивката :
Q2=mп.q2=4.45,1=225,52 mm2
- уточнената плътност на намотка н.н. е:
j2 = Iф2/Q2=289/225,52= 1,28 A/mm2
- окончателната височина на намотката н.н. ,включително и последната навивка :
l2=hw(wсл+1+nтр)Та=19.(23+1).1,02=465,19 mm
- електромагнитната височина на намотка н.н. :
l2ел=l2-hw=465,19 - 23=446,12 mm
- обшия радиален размер на намотка н.н. е:
a2=(nсл.aиз.mr+nkk)Tr=(2.10,5.1+1.3)=25,2 mm
- Oкончателната височина на прозореца :
Н=l1+2.h1я=685+2.38=755 mm
- Изолационно разстояние от намотката н.н.до ярема :
h2я=0,5.(H-l2)=0,5(755-465,19)=144,94 mm
- Oпределяне на масите на намотките и отводите :
За намотка н.н. :
Gw2=mя.w..Dср2.w2Q2=3.8,9.3,14.1,67.46.225,52.10-4 =155,37 kg
- За намотка в.н. на главното отклонение :
Gw1=mя.w..Dср1.w1Q1= 3.8,9.3.3984.2,70.10-4=275,59 kg
- За намотка в.н. на положителното отклонение
Gw1об=(1+t1/100)Gw1= (1+5/100).275,59=289,37 kg
- Масата на неизолираните отводи на намотка н.н.
Gотв2=L отв2.Q отв2.w= 45.225.8,9.10-4=9,03 kg
- Общата маса на неизолиран проводник на намотка н.н.
G w2об=Gw2+G отв2=155,37+9,03=164,36 kg
- Обща маса на неизолиран проводник от намотка в.н.
Gwиз1об=(1+).Gw1об=(1+0,016).289,37 =292,74 кg
Масата на изолацията на проводника на намотка в.н.
G wиз1 об - G w1 об =292,74 – 289,37 =3,37 kg
- Oбща маса на изолираните проводници и на отводите на намотката н.н.
G’wиз2=(1+).(G’w2+Gотв2)=(1+0,015).(38,83+9,03)=48,39 kg
- Общата маса на проводника на намотка н.н.,включително изолацията, е
Gwиз2=G’ wиз2+G’’w2=48,39+116,5 =164,8 kg
- Масата на изолацията на проводника на намотка н.н.
G wиз2 - G w2 об =164,8 – 164,36 = 0,53 kg
3.4 Определяне на загубите на късо съединение
- За намотка н.н. (включително и отводите)
Pk oсн 2 = pk.G w2 об.j22=2,85.164,36.1,62 =1199.2 W
- За намотка в.н. на главното отклонение
Pk oсн 1 = pk.G w1.j21=2,85.275,5.1,512 =1790.3 W
- Определяне на пълните загуби на к.с. в намотки н.н. и в.н.:
Pk нам 2=кд2.Pk осн 2=1,001.1199.2=1200.4 W
Pk нам 1=кд1.Pk осн 1=1.1790.3 =1790.3 W
- Общите загуби на к.с. на трансформатора
Pk=Pk нам 1+Pk нам 2+Pдк=1790.3+1200.4+175 = 3165.7 W
3.4. Определяне на напрежението на късо съединение
- Радиалните размери на частите от намотките се вземат “от метал до метал” :
- Коефициентът на допълнително разсейване вследствие на нееднаквите височини на намотките н.н. и в.н. е:
= 1,0004
- Асиметрията разпределена равномерно по височината на намотката
= = 0,84
- Определяне на реактивната съставяща на напрежението на к.с.
където кq e koeфициент на допълнително разсейване вследствие на нееднаквите височини на намотките н.н. и в.н. , отразява незначителното допълнително разсейване,ар – допуските за раздуване на намотките в радиална посока
- Активната съставяща на напрежението на к.с.
ua=Pk/(10.S)=2,85/(10.200) =1,425%
- Напрежението на късо съединение
uk==4,37%
- Изменение на вторичното напрежение при натоварване
- При чисто активен товар:
=1.(1,425.1+4,14.0) =1,425 %
=0,05.(1,425.1+4,14.0) =0,071 %
u=u1+u2=1,425+0,071 =1,49 %
при cos2=0,8 ,респективно при sin2=0,6 :
u1==1.(1,425.0,8+4,14.0,6) =3,62 %
u2==0,05.(1,425.0,8+4,14.0,6) = 0,18 %
u= u1+u2=3,62+0,18 =3,8 %
-
Определяне на електородинамичната и термодинамичната устойчивост на намотките при късо съединение
-
Трайният ток на к.с. в намотката н.н.
Iктр 2== А
kу=
- Ударният ток в намотката н.н.
ikm2==1,414.6736.6.1,32 =12573.7 A
- Oбща радиална сила
Fp=1,98.10-6(ikm2w2)2.kR.(Ds/l)=
=1,98.10 -6(12573,7.46)2.0,92.(216/685) =19,2.104 N
- Напрежението на опън в намотка в.н. е
Pa
- Напрежението на натиск в намотка н.н. е
Pa
Fсм= N
- Допълнителната аксиална сила от несиметрия в краищата на намотките с
Fос= N
- Напрежението на смачкване в подложките на намотка в.н. се определя от силата Fсм + Fос.Между секциите на намотката в.н. са поставени nподл=8
- Подложки с широчина bподл=30 mm; bнам=а1=50mm.
N
За да се провери термичната устойчивост на трансформатора,изчислява се температурата на намотката н.н.(която е с по-голяма плътност на тока)
в края на късото съединение
- Предварително се определят следните величини:
=40+65=105оC
- Плътността на установения ток на к.с.в намотката н.н. е
А/mm2
- Допустимата продължителност на установения ток на к.с. в намотката при кратност на установения ток на к.с. ктр=100/5,21=19,19 по приложение П-41
105+8,1.37,212.2.10-3=127,53
= оС<250оС=
- Следователно температурата на намотката н.н. в края на късото съединение не превишава максималното допустимо по стойност от 250оС за медни намотки.
4.Изчисляване на магнитната система
4.1Определяне на широчините на стъпалата на ядрото и дебелините на пакетите
По приложение П-23 се определят оптималните широчини на пластините за отделните стъпала (в mm) за nст=6:
b’1=0,960.D = 0,960. 139,51 =133,92
b’2=0,878.D = 0,878. 139,51 = 122,48
b’3=0,770.D = 0,770. 139,51=107,42
b’4=0,638.D = 0,638. 139,51=89,007
b’5=0,478.D = 0,478. 139,51 =66,68
b’6=0,314.D = 0,314. 139,51 =39,06
-
по приложение П-24 се приемат най – близките нормализирани широчини на пластините:
b1=135 mm; b2=120 mm; b3=105 mm; b4=85 mm; b5=65 mm; b6=40mm;
при избора на широчината на най тясната пластина често се отстъпва от оптималната стойност и се избила най широка пластина за да се осигури по - добро притягане на яремите на магнитопровода. общата дебелина на пакетите на стъпалата (в mm) е:
-
дебелината на пакетите на отделните стъпала е:
d1=1=35; d2=2 - 1=36; d3=3 - 2=21;
d4=4 - 3=19; d5=5 - 4=13; d6=6 - 5=10;
4.2 Определяне на активното сечение на ядрото и ярема -
лицето на напречното сечение на ядрото е:
Sсеч=b1d1 + b2d2 + b3d3 + b4d4 + b5d5 + b6d6 = 141сm2
-
актимното сечение на ядрото при kсеч=0,97 е:
Sa = kсеч.Sсеч= 0,97.141=136,54сm2
-
сечението на ярема е прието еднакво с това на ядрото, както е най целесъобразно при магнитопроводи, изработени от студеновалцувана електротехническа стомана:
Sb = Sa = 136,54 cm2
4.3 Определяне на масата на магнитопровода -
масата на стоманата на ядрата е:
Gfeа = mя.Sa.H.fe = 3.136,54.7,61.7,65 = 238,47 kg
Gfeb = 2.(mя - 1).Sb.M. fe = 2.(3-1).136,54.3,19.7,65 = 133,49 kg
Тъй като сеченията на ядрятя и яремите са еднакви то G’’feb се определя по израза:
G”feb = 3Sah1fe - kсечfebi2di
Като предварително определяме:
bi2di = b12d1 + b22d2 + b32d3 + b42d4 + b52d5 + b62d6 = 1,59 dm3
G”feb = 3Sah1fe - kсечfebi2di =
= 3.1,36.1,35.7,65-0,97.7,65.1,59 = 30,48 kg
-
общата маса на електротехническата стомана на магнитопровода е:
Gfe = Gfea + Gfeb = Gfea + G’feb + G’feb = 238,47+133,49 = 402,45 kg
4.4 Определяне загубите на празен ход -
стойностите на индукциите в ядрата и ялемите се уточняват по:
= Т
-
също така се изчисляват загубите на празин ход при използване на електротехническа стомана с марка H095-27L. По приложение П – 28 при индукция Ва = 1,64 Т се отчита
ра= 0,79, W/kg.
-
По приложение П-30 се определят допълнителните загуби в стоманата на магнитопровода кдо= 1,23
-
Загубите на празен ход при стомана H095-27L ще бъдат:
Po =kдо.pa.Gfe = 1,23.0,79.402,45 =440,13 W < 880 W
4.5 Определяне на тока на празен ход -
активната съставяща на тока напразен ход е:
ioa== %
-
специфичната намагнитваща мощност на електротехническа стомана тип H095-27L при индукция Ва = 1,64 Т съгласно П-29 е: q0a = q0b = 1,36 VA/kg q0 = 310 VA/dm2
-
за n = 6 се определя активната мощност на празен ход:
Qo = qoa.Gfe + qob.Gfeb + qo.n.Sa =
=1,36.402,45+310.133,49+310.6.1,36=1097,4 VA
-
реактивната съставяща на тока напразен ход е:
%
%
4.6 Общи загуби в трансформатора. Коефициент на полезно действие
-
общите загуби които се отделят в трансхолматора при номинален режим са:
Pоб= Po(A)+Pk = 440,5+2615,32 = 3055,9 W
-
коефициента на полезно действие на трансформатора при номинален режим и при чисто активен товар е:
Или 98,78 %
Или 97,5 %
Сподели с приятели: |