Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)

Выбор изоляционных расстояний

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ........................................................................... 5

1.1. Расчет основных электрических величин............................................ 5

1.2. Выбор изоляционных расстояний........................................................ 6

1.3. Расчет обмоток ВН и НН..................................................................... 7

1.4. Расчет параметров КЗ......................................................................... 10

1.5. Расчет механических сил.................................................................... 12

1.6. Расчет магнитной системы................................................................. 13

1.7. Расчет характеристик ХХ................................................................... 14

1.8. Расчет КПД трансформатора............................................................. 15

2. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.................................................................... 16

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................... 16

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Требуется рассчитать трехфазный трансформатор со следующими данными (приложение 1):

Полная номинальная мощность, S = 630 кВА

Обмотка низкого напряжения, U₁ = 0,4 кВ

Обмотка высокого напряжения, U₂ = 10 кВ

Схема соединения обмоток Y / Δ

Частота напряжения, f₁ = 50 Гц

Потери КЗ, Р_к =7000 Вт

Потери ХХ, Р_х =1250 Вт

Напряжение КЗ, u_к = 5,5 %

Ток ХХ, i₀ =1,7 %

Расчет производится для трансформатора стержневого типа с плоской магнитной системой и концентрическими обмотками.

Расчет основных электрических величин

Мощность одной фазы:

, (1)

кВА

где m – число фаз, m=3.

Мощность обмоток одного стержня:

, (2)

кВА

где c – число стержней,c=3.

Номинальные токи:

– обмотки НН: (3)

– обмотки ВН: ; (4)

Фазные токи при схеме соединения "звезда":

А , (5)

Фазные токи при схеме соединения "треугольник":

(6)

Фазные напряжения при схеме соединения "звезда":

, (7)

кВ

Фазные напряжения при схеме соединения "треугольник":

кВ (8)

Испытательные напряжения U_исп_.1 и U_исп_.2 обмоток находим по табл. 1.

Таблица 1 – Испытательные напряжения промышленной частоты для силовых трансформаторов (ГОСТ 1516-73)

Класс напряжения, кВ
Испытательное напряжение U_исп., кВ

Примечание. Обмотки с рабочим напряжением до 1 кВ имеют U_исп = 5 кВ.

Выбор изоляционных расстояний

Диаметр стержня магнитной системы трансформатора:

(9)

см

где а_р – ширина канала рассеяния, ;

здесь а₁₂ – изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН, выбирается по табл. 4; см ( кВА)

– приведенная ширина двух обмоток,

см, (10)

см

где k – коэффициент канала рассеяния, выбирается по табл. 2.

При кВА, кВ

Магнитная индукция в стержне В_с для трансформаторов мощностью 160 кВА и выше принимает значения 1,5…1,65 Тл. Принимаем В_с = 1,6 Тл.

Для трансформаторов с обмотками из алюминиевого провода значение k, найденное из таблицы 2 необходимо умножить на 1,25.

Таблица 2 – Значения коэффициента k

Мощность трансформатора, кВА	Напряжение обмотки ВН, U₂
6 – 10 кВ	35 кВ	110 кВ
До 100	0,8 – 0,6	—	—
160 – 630	0,65 – 0,52	0,65 – 0,58	—
1000 – 6300	0,51 – 0,43	0,54 – 0,46	—
10 000 – 80000	—	0,48 – 0,46	0,58 – 0,66

Таблица 3 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН

Мощность трансформатора S, кВА	U_исп₁, кВ	δ₀₁, см	a_ц₁ , см	a₀₁, см	l_ц₁, см
25 – 250		0,1	—	0,4	—
400 – 630		0,1	—	0,5	—
1000 – 2500		0,4	0,6	1,5	1,8
630 – 1600	18; 25 и 35	0,4	0,6	1,5	2,5
2500 – 6300	18; 25 и 35	0,4	0,8	1,75	2,5
630 и выше		0,5	1,0	2,0	3,0
630 и выше		0,5	1,3	2,3	4,5
Все мощности		0,6	1,9	3,0	7,0

Таблица 4 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН

Мощность трансформатора S, кВА	U_исп₂, кВ	l₀₂, см	a₁₂, см	l_ц₂, см	a₂₂, см	δ₂₂, см
25 – 100	18; 25 и 35	2,0	0,9	1,0	0,8	—
160 – 630	18; 25 и 35	3,0	0,9	1,5	1,0	—
1000 – 6300	18; 25 и 35	5,0	2,0	2,0	1,8	—
630 и выше		5,0	2,0	2,0	1,8	0,2
630 и выше		5,0	2,0	3,0	2,0	0,3
160 – 630		7,5	2,7	5,0	2,0	0,3
1000 – 6300		7,5	2,7	5,0	3,0	0,3
10 000 и выше		8,0	3,0	5,0	3,0	0,3

k_p – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), k_p = (0,93…0,97), принимаем k_p = 0,95;

k_с – коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного около сечения стержня,

(11)

k_кр – выбирается по табл. 2.2 [1, с. 71]; k_кр=0,8

k_з – коэффициент заполнения, для листовой стали толщиной 0,35 мм принимают k_з = 0,93;

U_р – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,

, (12)

(13)

β – отношение средней длины окружности к высоте обмотки, по табл. 5 выбираем рекомендуемое значение β.

При кВА, кВ β=1,5

Таблица 5 – Рекомендуемые значения β

Мощность, кВ∙А	Напряжение обмотки ВН, U₂
6 и 10 кВ	35 кВ	110 кВ
25 – 100	1,2 – 1,6	—	—
160 – 630	1,2 – 1,6	1,2 – 1,5	—
1000 – 6300	1,3 – 1,7	1,2 – 1,6	—
6300 – 16 000	—	1,1 – 1,3	1,1 – 1,3
25000 – 80 000	—	—	—

Принимаем ближайший больший диаметр d_Н из нормированного ряда.

Нормированный ряд: 8; 9; 10; 11; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28; 30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75.

d_н=22 см

Уточняем значение β.

(14)

Средний диаметр двух обмоток:

(15)

см

где a = 1,3…1,42, принимаем a = 1,4.

Ориентировочная высота обмотки:

(16)

см

По таблице 8-2 [1, с. 365], определяем площадь сечения стержня П_ф.с.

Активное сечение стержня:

мм²

(17)

Основные изоляционные расстояния из таблицам 3 и 4:

– от обмотки ВН до ярма l₀₂=3см

– выступ цилиндра l_ц₂=1,5см

– между обмотками ВН a₂₂=1,0см

– от стержня до НН a₀₁=0,5см

Расчет обмоток ВН и НН

Расчет обмотки НН.

ЭДС одного витка:

(18)

Число витков обмотки НН:

(19)

виткa.

Принимаем целое число витков обмотки НН.

Уточняем ЭДС одного витка:

(20)

Плотность тока в обмотках:

, (21)

А/ мм²

, принимаем

Таблица 6 – Значения k_Д для трехфазных трансформаторов

Мощность трансформатора S, кВА	До 100	160 – 630	1000 – 6300	10 000 – 16 000	25 000 – 63 000	80 000 – 100 000
k_Д	0,97	0,96 – 0,92	0,91 – 0,90	0,90 – 0,87	0,86 – 0,78	0,77 – 0,75

Таблица 7 – Средняя плотность тока Δ_ср в алюминиевых обмотках трансформатора

Мощность, трансформатора S, кВА	25 – 40	63 – 630	1 000 – 6300	10 000 – 16 000
Δ_СР, А/мм²	1,2 – 1,4	1,4 – 1,8	1,5 – 1,8	1,2 – 1,5

Ориентировочное сечение одного витка

(22)

мм²

Δ_СР = 1,8 А/мм²

Выбираем конструкцию цилиндрической обмотки из прямоугольного провода. Тип обмотки – цилиндрическая многослойная.

Ориентировочная высота одного витка:

(23)

см=54,6мм

Число витков в одном слое:

, (24)

где N_сл₁ – число слоев обмотки НН, N_сл₁ = 4.

По табл. 5.3 [1, с. 216] выбираем число проводов n₁ в одном витке и размер прямоугольного провода:

a₁ =3.64мм

b₁ =9,3мм

n₁ =15

Размер провода с учетом толщины изоляции 0,5 мм:

мм=0,414 см

мм=0,98см

Полное сечение одного витка:

. (25)

мм²

Плотность тока:

(26)

А/ мм².

Радиальный размер провода проверяем по плотности тока:

, (27)

здесь a₁, a'₁ и b₁ – размеры обмоточного провода, см.

Уточняем высоту обмотки НН:

(28)

см

Радиальный размер обмотки НН:

(29)

см

где a₁₁ – осевой канал между слоями обмотки, определяем по табл. 8.

Таблица 8 – Минимальная ширина охлаждающего канала a₁₁

Высота обмотки l₁, см	до 30	30 – 50	50 – 100	100 – 150
Ширина канала a₁₁, см	0,4 – 0,5	0,5 – 0,6	0,6 – 0,8	0,8 – 1,0