Trans (Силовой двухобмоточный трансформатор), страница 2

Рис. 1 Схема плоской магнитной системы трансформатора.

Прессовка стержней бандажами из стеклоленты и ярм стальными балками. Материал магнитной системы – холоднакатная сталь марки 3404 толщиной

0.35 мм.

Индукция в стержне В_с = 1.6 Тл. В сечении стержня 9 ступеней, коэффициент заполнения круга К_кр = 0.929, изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие плюс однократная лакировка, К_з = 0.965, коэффициент заполнения сталью k_c =К_кр  К_з = 0.929  0.965 = 0.8965.

Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма

k_я = 1.015

индукция в зазоре:

В_я = В_с/К_я = 1.6/1.015 = 1.576 Тл

Число зазоров магнитной системы на косом стыке = 4, на прямом = 3. Индукция в зазоре на прямом стыке:

В_з^`` = В_с = 1.6 Тл

На косом стыке:

В_з^` = В_с/ = 1.6/ = 1.132 Тл

Удельные потери в стали р_с = 1.295 Вт/кг; р_я = 1.242 Вт/кг.

Удельная намагничивающая мощность q_c = 1.795 ВА/кг, q_я = 1.655 ВА/кг,

Для зазоров на прямых стыках q^``_з = 23500 ВА/кг,

для зазора на косых стыках q^`_p = 3000 ВА/м² .

По таблице 3.6 (Л-1) находим коэффициент учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, к_q =0.91 и по таблице 3.4 и 3.5 (Л-1) находим постоянные коэффициенты для медных обмоток a = 1.40 и b = 0.31.

Принимаем К_р  0.95.

Диапазон изменения  от 1.5 до3.8, оптимальный вариант =1.8.

Диаметр стержня d=0.32 м.

Расчёт основных коэффициентов.

А = 0.507 = 0.507 = 0.2467

По таблице 3.12 (Л-1)

 = 1.82.4

d = Ax  x = d/A = 0.32/0.2467 = 1,3

 = x⁴ = 2,8 – принадлежит диапазону 1.8 ≤ β ≤ 2.4

Определение основных размеров.

Диаметр стержня: d = Ax = 0.32 м

Активное сечение стержня:

П_с = 0.785k_ca²x² = 0.785  0.8965  0.2774²  1.1535² = 0.0721 м².

Средний диаметр обмоток:

d₁₂ = ad = 1.400.32 = 0.448 м.

Высота обмоток:

l = d₁₂/ = 3.140.448/1.77 = 0.8 м

Высота стержня:

l_c = l+2l₀ = 0.8+20.05 = 0.9 м

Расстояние между осями стержней:

С = d₁₂+a₁₂+bd+a₂₂ = 0.448+0.02+0.31+0.32+0.02 = 0.5872 м

ЭДС одного витка

u_в = 4.44fП_СВ_С = 4.44500.07211.6 = 25.6 В

Расчёт обмоток НН.

Число витков обмоток НН:

₁ = U_ф1/U_в = 690/25.6 = 27

Напряжение одного витка U_в = U_ф1/₁ = 690/27 = 25.5 В

Средняя плотность тока в обмотках :

J_ср = 10⁴0.76k_gP_кU_в/Sd₁₂ = 10⁴0.7460.912600025.5/250000.448 =

= 401.8610⁴ А/м² = 3.67 МА/м²

Сечение витка ориентировочно:

П₁ = П^`_в = I_ф1/J_ср = 1208/3,6710⁶ = 329.1510^-6 м² = 330 мм²

По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току на один стержень 1208 А, номинальному напряжению одной обмотки 690 В и сечению витка 330 мм² – выбираем конструкцию винтовой обмотки.

Размер радиального канала предварительно: h_к = 5 мм.

Число реек по окружности обмотки – 12.

Ширина между витковых прокладок: b_пр.=40 мм

Ориентировочный осевой размер витка:

h_в1 = + h_к = – 0.005 = 0.0208 м = 20.8 мм

Ввиду того, что h_в1>15 мм и по графикам рис. 5.34(а) (Л-1) при максимальном размере медного провода b=15 мм и плотности тока J=3.50 МА/м² плотность теплового потока q=2400, что при естественном масляном охлаждении не допускается, выбираем двух ходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределённой транспозицией.

По полученным ориентировочным значениям П₁ и h_в1 в таблице 5.2 подбираем значение сечения витка из 12-ти параллельных проводов:

ПБ12

Разделённых на две группы по шесть проводов с каналами по 5 мм между группами витка и между витками (рис.2).

Для частичной компенсации разрыва в обмотке ВН при регулировании напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН шесть радиальных каналов по 10 мм.

Полное сечение витка: П₁ = 1227.8 = 333.6 мм² = 333.610^-6 м²

Плотность тока: J₁ = 120810⁶/333.6 = 3.62 МА/м²

По графику рис.5.34(а) (Л-1), находим, что для J=3.6 МА/м² и b=9,5 мм,

q=1600 Вт/м²

Высота обмотки:

l₁ = (27+1)29.510^-3+[(272+1-6)5+106]0.9510^-3 = 53210^-3+289,7510^-3

 0.82 м

Радиальный размер обмотки: а₁ = 63.6510^-3 = 0.022 м.

По таблице 4.4 (Л-1) для U_исп.1=5 кВ, S=2500 кВА и винтовой обмотки находим а₀₁=15 мм, обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размером

0.0,93 м

3,65

9,5

5 Рис. 2 Сечение витка обмотки НН.

9,5

22

Внутренний диаметр обмотки:

D^`₁ = d+2a₀₁ = 0.32+20.015 = 0.35 м

Внешний диаметр обмотки по (7.19):

D^``₁ = D^`₁+ 2f₁ = 0.35+20.022 = 0.394 м

Плотность теплового потока на поверхности обмотки по (7.19)

q = 10^-10 = 10^-10  780 Вт/м²

В обмотке предусматривается равномерно распределённая транспозиция параллельных проводов-12 транспозиций по принципиальной схеме рис. 5.29 (Л-1). Первая транспозиция после первого витка, 11 последующих с шагом в два витка, т.е. после третьего витка, пятого витка и т.д. .

Масса метала обмотки по (7.6) (Л-1):

G₀₁ = 2810³cD_ср₁П₁ = 2810³30.37227333.610^-6 = 281.5 кг

Масса провода по таблице 5.5 (Л-1)

G _пр1 = 281.5 1,02 = 287,13 кг

Расчёт обмотки ВН.

Выбираем схему регулирования по рис. 3 (6.14) (Л-1) с выводом концов всех трёх фаз обмотки к одному трёх фазному переключателю. Контакты переключателя рассчитываются на рабочий ток 41,24 А. Наибольшее напряжение между контактами переключателя в одной фазе:

рабочее: %U_2, т.е. 2020 В

испытательное: %U₂, т.е. 4040 В.

для получения на стороне В различных напряжений необходимо соединять

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении:

_H =₁ = 27× = 790 витков

Число витков на одной ступени регулирования:

_р = = 19 витков

Для пяти ступеней

Ориентировочная плотность тока

J₂  2×J_ср.– J₁= 2×3.67×10⁶ – 3.62×10⁶ = 3.72 МА/м²

Ориентировочное сечение витка

П`₂  = 11×10^-6 м² = 11 мм²

По таблице 5,8 (Л-1) выбираем непрерывную катушечную обмотку из медного прямоугольного провода (S=2500 кВА; I₂= 41.24 A; U₂= 35000 B; П`₂ = 11 мм²). По сортаменту медного обмоточного провода (табл. 5,2) выбираем провод марки ПБ.

ПБ–1× сечением П₂ = 11,2 × 10^-6 м²

Плотность тока в обмотке: J₂ = = 3.68 МА/м².

При J₂ = 3.68 МА/м² и b=7.1 мм по графикам рис. 5,34 (а) находим

q = 1000 Вт/м²

Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 4,5 мм между всеми катушками. Две крайние катушки вверху и внизу катушки отделены каналами по 7,5 мм (см. табл. 4,10) (Л-1).

Схема регулирования напряжения (по рис. 6,14) (Л-1), канал в месте разрыва обмотки h_кр = 12 мм (см. табл.4,9) (Л-1).

Основной размер катушки 7,6 мм.

Число катушек на стержне ориентировочно:

N_кат.2  = 77,6  77 катушек.

Число витков в катушке ориентировочно:

_кат  = 10,75

Радиальный размер: а`₂ = 2,10  11 = 23,1  23 мм

Общее распределение витков по катушкам:

62 основные катушки В по 11 витков……………………682 витков

7 основных катушек Г по 10 витков……………………….70 витков

8 регулировочных катушек Д по 9,5 витков………………76 витков

Всего: 77 катушек…………………………………………...828 витков

Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов приняты по рис. 3 (а).

Осевой размер обмотки:

l = h_кат + h_кан = [7,677+0,95(12,1+475)]  10^-3  0,880 м

По испытательному напряжению U_исп.= 85 кВ и мощности трансформатора S=2500, канал между обмотками ВН и НН ……………………....а`₁₂ = 27 мм

Толщина цилиндра ……………………………………………….…`₁₂ = 5 мм

Выступ цилиндра за высоту обмотки …………………………..…l`₁₁ = 55 мм

Расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней ……а`₂₂ = 30 мм

Толщина междуфазной перегородки ………………………………`₂₂ = 3 мм

Расстояние от обмотки ВН до ярма ……………………………...…l`₀ = 75 мм

Согласно параграфу 4,3 (Л-1) принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках наматывается обмотка диаметром:

 0,93

основные размеры обмоток трансформатора показаны на рис. 3 (б).

Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушки Г по (7,19) (Л-1):

q₂ =  10^-10

q₂ = 10^-10 =  10^-4 = 719 Вт/м²

Масса металла обмотки ВН:

G₀₂ = 2810³cD_срw₁П₁= 2810³30,47379011,210^-6 = 351,5 кг