Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 1000 ква

Расчет механических усилий ведется по формулам, приведенным в § 7.4.

Максимальное радиальное усилие [по (7.4)]

То же, при коротком замыкании [по (7.5)]

где .

Осевое усилие внутри обмоток [по (7.6)]

Осевое усилие от несимметричного расположения намагничивающих сил по высоте обмоток [по (7.7)]

где H₁ = 4•8,5 + 3•6 +1•12= 64 мм = 6,4 см (на ступени —5%),

Нр=(B-b)/2=(72-23.4)/2=24.3 см;

В — ширина бака, см;

b — толщина магнитопровода, см;

Кр — коэффициент Роговского;

m = 4.

Общее осевое усилие Foc будет (для обмотки BH) суммой осевых усилий F'_oc и F”_oc [по (7.8)]

Foc= F'_oc + F”_oc=4,8+8=12,8 кГ.

При коротком замыкании осевое усилие возрастает пропорционально квадрату кратности тока короткого замыкания с учетом свободной составляющей тока

F_0CK= 12,8•700 = 8950 кГ.

Площадь опоры прокладок из электрокартона в обмотке

ВН s_пp = nca₂ = 8•4•2,4 = 77 см²,

где n— число прокладок по окружности;

с — ширина прокладки, с = 40 мм = 4 см,

а₂ — радиальный размер обмотки ВН.

Наибольшее удельное давление на прокладки

δ= F_0CK/ s_пp=8950/77=116 кГ/см²,

что вполне допустимо.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА МОЩНОСТЬЮ 2500 ква 35 кв

Расчет магнитопровода

Выбор размеров пластин пакетов стержня. Для заданного диаметра D = 300 мм с числом ступеней п = 7 целесообразно выбрать нормализованные размеры ширины пластин, принятые для отечественных заводов. Для данного диаметра эти размеры следующие: c₁ = 295; с₂ = 270; с₃ = 250; с₄ = 230; с₅ = 215; с₆ = 175; с₇ = 135 мм.

Определяем толщину пакетов:

Определяем сечения стержня:

Пакет 1 Пакет 2 Пакет 3 Пакет 4 Пакет 5 Пакет 6 Пакет 7	29,5 X 1,8= 53,1 см2 27,0 X 11,2=302,5 см2 25,0 X 3,6 = 90,0 см2 23,0 X 2,6= 59,8 см2 21,5 X 1,6= 34,4 см2 17,5 Х 3,6= 63,0 см2 13,5 Х 2,4 = 32,4 см2
Fф	=635,2 см2

Fcт=KзFф=0,93•635,2=590см²

Расчет сечения ярма. Сечение ярма принимается по форме и размерам, равным сечению стержня. Лишь крайний (7-й) пакет для лучшей прессовки ярма делается по ширине равным 6-му пакету.

Таким образом, активное сечение ярма будет

Fя= Kз[Fф+(c₆-c₇)2b₇]=0.93[635.2+(17.5-13.5)2.4]=600 см².

Расчет обмоток

Числа витков НН и ВН. Для этого прежде найдем число вольт на виток

e_ω=222BFc•10^-4 = 222 • 1,7 • 590 •10^-4 = 22,3 в.

На стороне НН при схеме треугольник Uф = Uл.

Определяем число витков обмотки НН

ω_НН= U_фНН/ e_ω= U_лНН/ e_ω=6300/22,3=282 витка.

На стороне ВН при схеме «звезда» Uф = Uл/√3.

Определяем число витков обмотки ВН

ω_ВН= ω_НН•U_фВН/ U_фНН= ω_НН•U_лВН/ √3U_лНН=282•35000/(√3•6300)=904 витка

Число витков регулировочной ступени (2,5%)

ω_рег=0,025 ω_ВН=0,025•904=22,6 витка.

Принимаем 23 и 22 витка.

Записываем числа витков на всех ступенях напряжения: 949-927-904-881-859/282 витков.

Уточняем индукцию в стержне и ярме

Вст= U_ФВН•10⁴/(ω_НН•222 Fcт)=6300•10⁴/(282•222•590)=1,7тл

Вя=Вст• Fcт/ Fя=1,7•590/600=1,67 тл.

Расчет фазных токов в обмотках. В обмотке НН при схеме «треугольник» Iф=Iл/√3.

I_ФНН= I_ЛНН/√3=S•10³/(3 • U_ЛНН)=2500•10³/(3•6300)=132 a.

В обмотке ВН при схеме «звезда» Iф=Iл

I_ФНН= I_ЛНН=S•10³/(√3• U_ЛНН)= 2500•10³/(√3•3500)=41,2 а.

Расчет обмотки НН (осевое строение). Для данных мощности и напряжения применяется непрерывная обмотка.

Плотность тока выбирается в пределах 3,5—4 а/'мм².

Необходимое сечение провода

S_п= I_фНН/δ_НН=132/4=33мм².

Выбираем провод 10,8 х 3,28 мм, сечением 34,9 мм².

Уточняем плотность тока

δ_НН=132/34,9=3,78 а/мм²

Высота обмотки ориентировочно должна быть

Н_о = Н — 2l_п= 1000 — 2•75 = 850 мм.

На провод и канал (6 мм) требуется размер

10,8 + 0,5+6 = 17,3 мм.

Число катушек обмотки

850: 17,3 ≈ 49, принимаем 48 катушек.

Осевое строение обмотки НН:

48 катушек Х 11,3 мм 44 канала Х 6 мм 3 канала X 12 мм	=542 мм =264 мм =36 мм
Всего Прессовка	=842 мм -17мм
Высота обмотки Но	=825 мм

Прессовка прокладок составляет

17•100/(264+36)=5,7%

Раскладка витков по катушкам;

42 катушки X 6 витков = 252 6 катушек х 5 витков = 30

Всего 48 катушек = 282 витка.

Расчет обмотки ВН (осевое строение). Применяется непрерывная обмотка. Необходимое сечение провода

S_п= I_фВН/δ_ВН=41,2/4=10,3 мм².

Выбираем провод 5,9 Х 1,81 мм, сечением 10,5 мм².

Уточняем плотность тока

δ_ВН=41.2/10.5=3.92 а/мм²,

На один провод (катушку) и один канал приходится (в осевом направлении)

5,9 + 0,5+ 6= 12,4 мм.

Число катушек обмотки 825: 12,4 = 67, принимаем 68 катушек.

Для регулирования в пределах ±2x2,5% число регулировочных катушек должно быть кратным четырем. Следовательно, имеем 60 основных и 8 регулировочных катушек.

Раскладка витков по катушкам:

41 катушка X 14 витков 19 катушек х 15 витков	=574 =285
	=859 витков
6 катушек х 11 витков 2 катушки X 12 витков	=66 =24
Всего 68 катушек	=949 витков.

Расчет осевого строения:

68 катушек х 6,4 мм 66 каналов х 6 мм 1 канал X 16 мм	=435 мм =396 мм =16 мм
Всего Прессовка	=847 мм — 22 мм
Высота обмотки Но	=825 мм

Прессовка прокладок составляет

22•100/(396+16)=5,3%

Радиальный размер обмотки НН

a_l = ω_K (a +0,5) 1,03 = 6(3,28 + 0,5)1,03 = 23,4 мм, принимаем a₁= = 24 мм.

Обмотка ВН:

а₂= 15(1,81 + 0,5) 1,03 = 35,7 мм, принимаем а₂ = 36 мм.

Радиальное строение обмоток (предварительное):

D = 300 мм 5 канал 310 5 цилиндр 8 канал 24 обмотка НН 27 минимальное изоляционное расстояние 36 обмотка ВН

Проверяем главный канал (27 мм) на получение нужного значения напряжения рассеяния u_р. Для получения заданного значения u_к = 6,5% напряжение рассеяния должно быть:

где

u_a=P_K/10S=23500/(10•2500)=0,94%

При дополнительном рассеянии 5% напряжение рассеяния от основного поля должно быть

u’_p= u_p/1,05=6,44/1,05=6,13%

Предварительное значение напряжения рассеяния

,

где Dcp=38,4+2,7=41,1см,

Δ=2,7+(2,4+3,6)/3=4,7 см,

К_р=1-(2,7+2,4+3,6)/(π82,5)=0,966.

Так как u_р" получилось меньше u_р ', то размер главного канала следует увеличить.

Увеличение канала определяется по формуле

т. е. ширина главного канала должна быть

а = 27 + 13 = 40 мм.

Окончательно радиальное строение будет иметь вид:

D = 300 мм 5 канал 310 5 цилиндр320 8 канал 336 24 обмотка НН 18 канал 420 6 цилиндр432 16 канал 464 36 обмотка ВН 536 34 расстояние между фазами МО = 570 мм

Расстояние между осями стержней МО получилось равным 570 мм.

Высота Н окна магнитопровода равна высоте обмотки На плюс изоляционные расстояния до ярма, которые для данной мощности и напряжения равны 75 мм:

Н = Н_о + 2 • 75 = 825 + 150 = 975 мм.

Таким образом определены основные размеры магнитопровода и обмоток ВН и НН.