Проектирование преобразовательного трансформатора

ify">в процентах:

.                                                 (4.16)

.

 

4.15. Ток холостого хода, А:

.                                               (4.17)

А;

в процентах

.                                                (4.18)

      Ток холостого хода в серийно выпускаемых  трансформаторах данного класса составляет 0,3 – 3,5% от номинального тока I_н.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ

 

      Определение механических сил в обмотках трансформатора производится отдельно в осевом и радиальном направлениях.

      Процесс короткого замыкания, являющийся аварийным  режимом, сопровождается многократным увеличением тока в обмотках трансформатора по сравнению с номинальными токами, повышенным нагревом обмоток и ударным механическими силами, действующими на обмотки и их части.

      Согласно  ГОСТ 11677 – 85 наибольшая продолжительность  короткого замыкания принимается  длительностью до 4 с.

 

5.1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания, А:

                                                     (5.1)

А.

      Для уменьшения величины тока короткого  замыкания в силовых трансформаторах, напряжение короткого замыкание лучше иметь несколько больше, но при этом увеличиваются потери, т.е. уменьшается коэффициент полезного действия. Окончательный выбор производится на основании технико-экономического обоснования.

 

5.2. Ударный ток короткого замыкания, А:

                                                 (5.2)

где К_м – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока ко-

       роткого замыкания.

.                                                (5.3)

А.

5.3. Радиальные силы

      Радиальные  силы F_р стремятся оттолкнуть одну обмотку от другой. Внутренняя обмотка под действием этой силы сжимается, а наружная - растягивается.

,                           (5.4)

где l_в – средняя длина витка обмотки, см:

.                                                  (5.5)

см;

       l₀ – высота обмотки, см;

       К_р – коэффициент Рогоновского:

.                                                        (5.6)

.

Н.

 

5.4. Напряжение на разрыв в проводе обмотки, мПа:

.                                                   (5.7)

      Для данного класса трансформаторов  максимально допустимое напряжение не должно превышать 150 мПа.

мПа.

 

5.5. Осевые силы.

      Осевые  сжимающие силы действуют на межкатушечную  изоляцию (прокладки):

.                                                  (5.8)

Н.

                                             (5.9)

где l_x – величина определяющая разность высот обмоток, см

см;

       m – величина, зависящая от расположения обмоток; в нашем случае m = 1;

.                                           (5.10)

Н

Результирующая  сжимающая сила, Н:

.                                              (5.11)

Н.

 

5.6. Напряжение на сжатие, мПа:

,                                           (5.12)

где b_пр – ширина прокладки, мм.

      Допустимое  значение δ_сж составляет 35 – 40 мПа. Если расчетное значение δ_сж будет более 40 мПа, то следует увеличить число прокладок или их ширину.

мПа.

 
 
 
 

6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

 

6.1. Полные потери в трансформаторе, Вт:

.                                                (6.1)

Вт.

 

6.2. Необходимая поверхность охлаждения бака и радиаторов трансформатора при тепловой нагрузке бака 600 Вт/м², м²:

.                                                (6.2)

.

 

6.3. Ширина бака, см:

,                                            (6.3)

где δ_2; δ₃ – расстояние от обмотки НН до стенки бака; зависит от напряжения 

       обмотки и конструкции отводов.

       Применяется в диапазоне 2 –  20 см.

см.

 

6.4. Боковая поверхность бака, м²:

                                   (6.4)

где К_δ – коэффициент, учитывающий закрытие бака; К_δ = 0,7;

       Н_δ – высота бака, м:

,                                            (6.5)

       Н – высота магнитопровода;

      h_δ – зависит от величины напряжения, конструкции выводов и других эле-

       ментов; принимается h_δ = 50 – 100 см.

       м;

       А – прямая часть бака, см

       см.

м².

 

6.5. Поверхность крышки бака, м²:

,                                             (6.6)

где: – коэффициент закрытия крышки бака .

м².

 

6.6. Полная поверхность бака, м:

.                                                  (6.7)

м².

 

6.7. Полная длина бака, м:

.                                                (6.8)

м.

 

6.8. Необходимая поверхность радиаторов, их количество и тип, м²:

.                                              (6.9)

м².

      С учетом длины и ширины бака, а  также его высоты выберем необходимое количество радиаторов их тип.

      В соответствии с таблицей 5 /1, стр.37/ выбираем двойные радиаторы шириной 598 мм. При длине бака 2,72 м возможно разместить по три радиатора с каждой стороны бака, при этом необходимая поверхность охлаждения каждого из них будет составлять, м²:

.                                                (6.10)

м².

      По  таблице 5 /1, стр.37/ выбираем радиатор площадью 24,4 м², расстоянием между осями патрубков 2000 мм.

Исходя  из выбранных радиаторов имеем:

м²;

м².

      Действительная  тепловая нагрузка бака составит, Вт/м²:

,                                                     (6.11)

Вт/м².

 

6.9. Температура нагрева обмоток.

      Пользуясь графиками, представленными на рисунках 13 и 14 /1, стр. 38/ по значению тепловой нагрузки бака Вт/м² имеем:

для обмотки  ВН при  Вт/м²     С;

для обмотки  НН при  Вт/м²     С.

 

6.10. Перегрев обмоток над окружающей средой:

для обмотки  ВН С;

для обмотки  НН С.

      Для применяемой изоляции класса “А” максимальный перегрев обмоток, согласно ГОСТ, допускается 110°С.

 

6.11. Перегрев масла над воздухом.

      В соответствии с графиком рисунке 13 /1, стр.38/ по тепловой нагрузке бака

Вт/м² имеем С.

 

6.12. Превышение температуры масла в верхних слоях:

,                                                  (6.12)

где σ – коэффициент, зависящий от конструкции; для трубчатых баков и баков

       с радиаторами  .

С.

      По  ГОСТ превышение температуры масла  не должно превышать значения 60°С.

 

6.13. Температура обмотки в конце процесса короткого замыкания, когда его отключает защита (t_к = 4с),

,                                          (6.13)

где ν_н – начальная температура обмотки; принимается С.

      Допустимая температура при коротком замыкании для трансформаторов с масляным охлаждением при медных обмотках и классе изоляции “A” составляет 250°С.

С.

 

6.14. Время, в течении которого температура обмотки достигнет 250°С, с:

.                                              (6.14)

с.

 
 
 

7. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ

 

.                                                 (7.1)

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА

 

8.1. Стоимость меди:

,                                                     (8.1)

где: К₁ – стоимость 1 кг медного обмоточного провода по прейскуранту.

 

8.2. Стоимость электротехнической стали: