Расчёт основных коэффициентов

 

По (3-30) находим:

 

А = 16 = 16 = 0.259

 

По (3-35):

 

A₁= кг

 

По (3-36):

 

A₂= кг

 

По (3-43):

 

 кг

 

l=0.411 для ярма с многоступенчатой формой поперечного сечения.

По (3-44):

 

 кг

 

По (3-52) для частоты 50 Гц:

K₀=1.2´10²

 

С₁ = K₀ = =538 кг

По (3-65):

МПа

 

Минимальная стоимость активной части трансформатора имеет место при условиях, определяемых уравнением (3-55):

по таблице (3-7) – K_oc=2.65; K_пр=1.13 (для алюминиевого провода)

 

 

Получим:

X⁵+BX⁴-CX-D=0; X⁵+0.194X⁴-0.5X-1.1=0

Решением этого уравнения является: β=134

Находим предельные значения β по допустимым значениям плотности тока Δ и растягивающим механическим напряжением σ_р:

 

По (3-61¹):

 

 

 

По (3-66):

 

 

 

Масса одного угла магнитной системы:

По (3-45¹):

 

 

Активное сечение стержня:

По (3-59):

 

 

Площадь зазора на прямом стыке:

на косом стыке:

Потери холостого хода по формуле (8-32):

 

 

где: К_пд=1.15 (для пластин с отжигом и ярма с многоступенчатой формой сечения)

К_уп=10.18 (по таблице 8-6)

К_ф=2(с-1)=2(3-1)=4 (для трехфазного трансформатора)

 

 

Намагничивающая мощность по формуле (8-44):

 

 

где: k_тд^’k_тд^”=1.2 (для пластин с отжигом и ярма с многоступенчатой формой сечения)

k_тд^’=1.07

k_у=42.45

 

Предварительный расчет трансформатора ТМ-2500/35 с плоской шихтованной магнитной системой и алюминиевыми обмотками.

 

β	1.34	1.2	1.8	2.4	3.0
	1.076	1.047	1.16	1.245	1.31
	1.157	1.096	1.342	1.55	1.734
	1.246	1.147	1.55	1.93	2.29
A1/x=1303/x	1211	1243	1123	1047	987.1
A2x2=163x2	188.6	179	219	252	283
Gc=A1/x+A2x2	1399.6	1422	1342	1299	1270
B1x3=865.8x3	1078.78	994	1350	1671	1983
B2x2=89.5x2	103.3	98	120	139	155
Gя=B1x3+B2x2	1182.23	1092	1470	1810	2138
Gст=Gc+Gz	2581.9	2514	2812	3109	3408
Gу=79.2x3	98.68	91.9	123	152.8	181
1.55Gc	2169.38	2204	2080	2013	1968
1.428GЯ	1688.3	1559	2099	2584	3053
6.47Gу	638.4	588	796	958.9	1171
Px=1.49Gc+1.39Gя+7.29Gу	4495.8	4351	4975	5586	6192
Пc=470x2	540	520	630	730	800
2.35Gc	3284	3342	3154	3053	2984
2.14Gя	2530.2	2337	3146	3873	4575
106Gу	1046	9635	13038	16197	19186
4676x2	5410	5125	6284	7248	8108
Qx	21689.2	20439	25622	30371	31869
I0р=Qx/10S, %	0.87	0.8	1.025	1.2	1.27
G0=C1/x2=538/x2	465	491	400	347	310
1.1´G0	479	506	412	357	319
1.1´1.03G0=Gпр	526.9	573	467	404	361
kocGпр=2.36Gпр	1243	1352	1102	953	852
Cач’=kocGпр+Gст	3825	3866	3914	4062	4260
	1.89	1.838	2.04	2.2	2.3
	12.77	11.8	16	19.8	23.5
d=Ax=25.9x	0.278	0.27	0.3	0.32	0.34
d12=ad=1.484d	0.411	0.4	0.444	0.47	0.5
	0.96	1.05	0.77	0.615	0.52
C=d12+a12+2a2+a22	0.57	0.557	0.612	0.645	0.682b

 

Где: а₁₂=2.7 см, а₂₂=3.0 см, по таблице 3-5 а₂=(b*d)/2=(0.25*1.25*d)/2=0.156d

K=12.75 – постоянный коэффициент зависящий от удельного электрического сопротивления и плотности металла обмоток.

 

Определение основных размеров

 

По полученным результатам выбираем диаметр стержня d=28 см при β=1.32

Для выбранных d и β:

 

x=1.32; x²=1.145; x³=1.225

 

Диаметр стержня:

 

d = Ax =25.9´1.07=26.6=28 см

 

Активное сечение стержня:

 

П_с = 470´x² = 438 см².

 

Средний диаметр обмоток:

d₁₂ = 1.48´d = 1.48´27.7 =0.41 cм.

 

Высота обмоток:

 

l = pd₁₂/b = 3.14´41/1.32 = 97.5 cм

 

Высота стержня:

 

l_c = l+2l₀ =97.5+2´7.5 = 112.5 cм

 

Расстояние между осями стержней:

 

С = d₁₂+a₁₂+bd+a₂₂ = 41+3+0.36´27.7+3 = 57 cм

 

ЭДС одного витка

u_в = 4.44fП_СВ_С´10^-4 = 4.44´50´1.63´540´10^-4 = 19.54 в

 

Масса стали

G_ст=2567 кг

Масса металла обмоток

G₀=469 кг

Масса провода

G_пр=531 кг

Плотность тока

Δ=1.88´10⁶ A/м²

Механическое напряжение в обмотках

σ_р=12.55 Мпа

Потери и ток ХХ

P_x=4400 вт i₀=0.85%

Расчёт обмоток НН

Число витков обмотки НН:

 

.1 витков

 

Потери х.х. для выбранного варианта 0.280 м оказались выше. Для их уменьшения примем ω₁´=187 витков. С той же целью уменьшим высоту обмоток. До 960 мм и соответственно длину и массу стержня.

ЭДС одного витка U_в = U_ф1/w₁ = 3637/187 = 19.45 В

Действительная индукция в стержне:

 

 Тл

 

Средняя плотность тока:

Δ_ср = 0.463k_дP_кU_в/(Sd₁₂ )= 0.463´0.9´23500´19.45/2500´41 = 1.86 А/мм²

Сечение витка ориентировочно:

 

П₁^’ = I₁/ Δ_ср = 229/1.86= 123.1мм²

 

По таблице 5.8 по мощности 2500 кВА, току обмотки одного стержня 299 А, сечению витка 123.1 мм² и плотности тока 1.86 А/мм² – выбираем конструкцию цилиндрической многослойной обмотки из прямоугольного провода.

Находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м²:

 

 мм

где: к_з=0.8

По таблице (5-3) выбираем следующий провод:

 

АПБ´3´

 

Полное сечение витка:

 

П₁ =n_в1П₁^’= 3´41.6 =124.8 мм²

 

Полученная плотность тока:

 

Δ₁ = I₁/П₁ = 229/124,8=1.83 А/мм²

 

Число витков в одном слое:

 

витков

 

Обмотка НН наматывается в два слоя – внутренний - 95 витков и внешний - 92 витка. Введу того, обмотка содержит 3 провода возникает необходимость в транспозиции, т.к. сопротивления каждого провода должны быть одинаковыми. Транспозицию применяем на каждых 1/3 длины.

Общий суммарный радиальный размер металла 4.25´2´3=25.5 > b₁ => обмотку делим на две катушки – внутренняя 95 витков и внешняя 92 витка и между ними.

Добавочные потери меньше 5%.

Напряжение двух слоев обмотки:

в

 

Междуслойная изоляция по таблице (4-7) - 6´0.12. Шесть слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону.

Осевой охлаждающий канал a₁₁=0.01´l=0.01´0.98=0.01 м

Радиальный размер обмотки без экрана:

 

см

 

Обмотка наматывается на бумажно-бакелитовый цилиндр.

Радиальный размер с экраном

 

a_1экр=a₁+0.3 = 3.929+0.3 = 4.25 см

 

Внутренний диаметр:

 

см

 

Наружный диаметр:

 

см

 

Принимаем бакелитовый цилиндр Ø

Плотность теплового потока на поверхности обмотки (по 7-17^’):

вт/мм²

Масса метала обмотки НН по (7-7) :

G₀₁ = cD_срw₁П₁´10^-5 = 3´187´123.1´2700´10^-6 = 186.5 кг

 

Масса провода в изоляции по таблице (5-5):

G _пр1 = 1.025 ´1.03 ´186.5´3 = 591 кг

 

Расчёт обмотки ВН

 

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении (по 6-27):

w_H =w₁ = 187× = 1039 витков

 

Число витков на одной ступени регулирования:

 

w_р =  = 26 витков

 

38500	1039+4´26=1143
37625	1039+3´26=1117
36750	1039+2´26=1091
35875	1039+1´26=1065
35000	1039
34125	1039-1´26=1013
33250	1039-2´26=987
32375	1039-3´26=961
31500	1039-4´26=935

 

Ориентировочная плотность тока:

 

= 1.89 А/мм²

Ориентировочное сечение витка

П`₂ » = 21.7 мм²

 

По формуле (5-7) находим наибольший суммарный радиальный размер металла проводов обмотки для допустимой q=1200 вт/м

 

см

 

Выбираем провод по таблице (5-3):

 

АПБ×1× сечением П₂ = 21.9 мм²

 

Плотность тока в обмотке:

 

 А/мм².

 

Число витков в одном слое:

 

 витков

 

( 7 слоев по 117 витков, 2 слоя по 104 витков и 1 слой по 116 витков)

Обмотка разделяется на 2 катушки – внутреннюю В₂ с 5 слоями и наружную Г₂ с 4 слоями. Между катушками В₂ и Г₂ осевой масляный канал шириной 1 см. Под внутренним слоем обмотки располагается электрический экран – аллюминиевый незамкнутый цилиндр толщиной 0.5 мм.

Напряжение двух слоев обмотки:

в

 

Междуслойная изоляция по таблице (4-7) – 8 слоев кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 2.2 см на одну сторону.

Радиальный размер обмотки без экрана:

 

 см

 

Радиальный размер обмотки с экраном:

 

см

 

Внутренний диаметр обмотки (для расчета массы провода) по внутреннему слою проводов ( по 6-58):

 

см

 

Наружный диаметр обмотки без экрана ( по 6-59):

 

 см