--PAGE_BREAK--2.10. Удельные потери в стали магнитопровода
Кр=0,296, Квр=2,64 -коэффициенты, определенные для стали марки 3407 толщиной 0,3 мм для диапазона индукции в стали Вст=1,5...1,7 Тл
2.11. Активные потери холостого хода трансформатора (полные потери в стали магнитопровода)
Кув.р=1,4 -коэффициент, учитывающий увеличение активных потерь в стали в зависимости от конструкции и технологии изготовления магнитопровода
2.12. Удельная намагничивающая мощность стали
Кq=0,137, Кbq=5,06
2.13. Удельная намагничивающая мощность в стыках
Кстык=2620, Кв.стык=5
2.14. Реактивные потери холостого хода трансформатора (полная намагничивающая мощность)
Кув.Q=1,2 -коэффициент, учитывающий увеличение реактивных потерь в стали в зависимости от конструкции и технологии изготовления магнитопровода
nстык=8 -количество стыков в схеме шихтовки трехфазных трансформаторов плоской стержневой конструкции с косым стыком
2.15. Ток холостого хода трансформатора
2.16. Средняя плотность тока в обмотках
ρпр=3,65·10-8 Ом·м -удельное сопротивление провода при 75оС (для алюминия)
Кдоб=1,25 -коэффициент, учитывающий добавочные потери короткого замыкания, создаваемые магнитным полем рассеяния трансформатора
2.17. Масса обмоточного провода
γпр=2,7·103 кг/м3 -плотность обмоточного провода (для алюминия)
Крег=1,05 -коэффициент, учитывающий увеличение массы обмоточного провода за счет регулировочной обмотки (РО)
2.18 Экономически приведенная к стали масса активных материалов
Цпр=66 руб/кг — оптовая цена провода на 2000г. (Табл.2.3) [1]
Цст=21 руб/кг — цена стали на 2000г. (Табл.2.3) [1]
Киз=1,21 -коэффициент увеличения массы обмоточного провода за счет изоляции (для алюминия)
2.19 Удельная оптовая цена трансформатора
kc1=6,03, kc2=0,284
2.20 Цена трансформатора
2.21 Приведенные затраты
αтр=0,063 1/год -норма амортизационных отчислений от стоимости трансформатора
yэ=0,0183·103 руб/Вт·час — стоимость электроэнергии, рассчитанная для двухставочного тарифа при средней прoдолжительности максимальной нагрузки для понижающих трансформаторов 5300 час/год
Твкл=8600 час/год — продолжительность включения трансформатора
εн=0,15 — нормативный коэффициент эффективности дополнительных капиталовложений, 1/год, обратная величина которого называется нормативным сроком окупаемости, с помощью этого коэффициента осуществляется приведение размерностей капитальных затрат и эксплуатационных затрат.
3. Построение и расчет активного сечения стержня магнитопровода
Поперечное сечение стержня в стержневых магнитных системах имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность диаметром Dст. и схематично представлено на рисунке 3
Рис.3. Активное сечение стержня магнитопровода
Ступенчатое сечение стержня (и ярма) образуется сечениями пакетов пластин стандартного размера (стопой пластин одного размера).
Вк — ширина пакета [м]
tк — толщина пакета [м]
Расчет выполнен построением графическим методом части поперечного сечения стержня сердечника, с учетом наибольших и наименьших стандартных величин ширины пластин, минимальной толщины пакета не менее 6 мм, величины f= 27 мм, необходимой для размещения конструктивных элементов прессовки стержня магнитопровода, а так же с учетом одного охлаждающего канала шириной 6 мм. Данные сведены в таблицу 2.
3.1. Расчёт геометрического сечения стержня
Поперечное сечение стержня имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность диаметром Дст (рис.3).
Расчёт геометрического сечения стержня представлен в таблице 2.
Таблица 2
Расчёт геометрического сечения стержня
Номер пакета
Ширина пакета ВК, м
Толщина пакета tК, м
Площадь пакета, м2
1
0,350
0,046
0,01886
2
0,325
0,040
0,0154
3
0,310
0,018
0,006624
4
0,295
0,015
0,00525
5
0,270
0,017
0,005525
6
0,250
0,008
0,00248
7
0,230
0,007
0,002065
8
0,195
0,010
0,0027
9
0,175
0,008
0,002
10
0,155
0,006
0,00138
11
0,135
0,008
0,00156
Геометрическое сечение стержня Fcт.геом = 2∙Σ ВК∙tК = 0,146727 м2
3.2. Активное сечение стержня
где kзап = 0,96 – коэффициент заполнения пакета сталью.
Fст= kзап· Fст.геом=0,96·0,146727=0,141 м2
3.3.Коэффициент заполнения площади круга
Кзап.КР ≥ 0,885 – сечение стержня спроектировано рационально.
4. Расчет напряжения одного витка, количества витков, напряжений и токов на всех ответвлениях обмотки РО
4.1 Предварительное значение напряжения одного витка
Вст=1,6 Тл — предварительное значение индукции в стержне
4.2 Количество витков в обмотке НН
4.3 Уточненное значение напряжения одного витка
4.4 Уточненное значение индукции в стержне
4.5 Количество витков обмотки ВН на основном ответвлении
где
5. Выбор типа и расчет параметров обмоток трансформатора
5.1 Исходные данные для выбора типа и расчета параметров обмоток
-число параллельных ветвей обмотки
-коэффициент усадки обмоток при сушке
-коэффициент заполнения сечения провода учитывающий уменьшение сечения провода за счет скругления его углов;
м -расстояние между соседними прокладками рассчитываемое по окружности среднего диаметра обмоток
-кратность количества катушек в одной параллельной ветви непрерывной обмотки
-Высота минимального радиального канала НН
-Высота минимального радиального канала ВН
-Толщина изоляции провода на две стороны НН
-Толщина изоляции провода на две стороны ВН
-минимальная высота провода
-максимальная высота провода
-максимальная ширина провода
-минимальная ширина провода
5.2 Выбор типа обмотки НН
Выбираем однозаходную винтовую обмотку НН, т.к. hпр>hпр.мин
hпр.мин=4,75·10-3 м
Принимаем стандартное значение высоты провода hпр_нн=6.3·10-3 м
5.2.1 Число катушек обмотки НН
nзах=1 – число заходов
5.2.2 Высота провода обмотки НН
Принимаем стандартное значение высоты провода hпр_нн=6.3·10-3 м
bкат0=bн=0,063 м – предварительная ширина обмотки
5.2.3 Ширина провода обмотки НН
Выбираем стандартное значение ширины провода bпр_нн=2,5·10-3 м
5.2.4 Площадь поперечного сечения провода обмотки НН
5.2.5 Число параллельных проводников обмотки НН
5.2.6 Площадь поперечного сечения обмотки НН
5.2.7 Плотность тока в обмотке НН
5.2.8 Высота катушки обмотки НН
5.2.9. Ширина катушки обмотки НН
5.2.10 Средняя высота радиального канала обмотки НН
Полученные в результате расчета окончательные размеры ширины обмотки (bкат) и высоты канала hкан.ср должны, по возможности, минимально отличаться от bн и hкан.мин
5.3 Выбор типа обмотки ВН
hпр_вн меньше hпр.мин поэтому выбираем тип обмотки: равномерная непрерывная обмотка ВН
5.3.1. Число прокладок
5.3.2. Высота провода обмотки ВН
м mв0=mв=1
5.3.3. Число параллельных проводников обмотки ВН
nпар_вн= mв=1
5.3.4. Площадь поперечного сечения обмотки ВН
5.3.5. Ширина провода обмотки ВН
Выбираем стандартный размер провода
5.3.6. Площадь поперечного сечения провода обмотки ВН
5.3.7. Площадь обмотки ВН
5.3.8. Плотность тока обмотки ВН
5.3.9. Магнитная индукция осевого поля рассеяния
5.3.10. Добавочные потери от осевого поля рассеяния
5.3.11. Высота катушки обмотки ВН
5.3.12. Число катушек обмотки ВН
Принимаем
5.3.13. Число витков в катушке
5.3.14. Ширина катушки обмотки ВН
6. Расчет потерь короткого замыкания и напряжений короткого замыкания
6.1. Расчет сопротивлений обмоток НН и ВН постоянному току и масс обмоточного провода
6.1.1. Активное сопротивление обмоток НН и ВН при расчетной температуре
— разомкнутая длина одного провода на
номинальном ответвлении обмотки НН
— разомкнутая длина одного провода на номинальном ответвлении обмотки ВН
6.1.2. Масса обмоточного провода ВН и НН
6.2. Расчет основных потерь в обмотке НН
6.2.1. Основные потери в функции тока и сопротивления в обмотке НН
6.2.2. Основные потери в обмотке НН и ВН в функции плотности тока и массы провода
6.2.3. Сумма основных потерь в обмотках НН и ВН
Таблица 6.1. Результаты расчета основных потерь в обмотках НН и ВН
продолжение
--PAGE_BREAK--
6.3. Расчет составляющих добавочных потерь в обмотках ВН и НН
6.3.1. Индукция осевого поля рассеяния
-магнитная проницаемость воздуха
6.3.2. Удельные потери от осевой составляющей поля рассеяния в обмотках НН и ВН
6.3.3. Полные потери от осевой составляющей поля рассеяния в обмотках НН и ВН
6.3.4. Радиальная составляющая поля рассеяния
Индукция на участках 1-2 и 2-3 обмотки
6.3.5. Удельные потери от радиальной составляющей поля рассеяния в обмотках НН и ВН на участках 1-2 и 2-3
6.3.6. Полные потери на участках 1-2 и 2-3 от радиальной составляющей поля рассеяния в обмотках НН и ВН
6.3.7. Потери от радиальной составляющей поля рассеяния в обмотках НН и ВН
Таблица 6.3. Результаты расчетов добавочных потерь от вихревых токов, вызванных осевой и радиальной составляющих поля рассеяния
ПАРАМЕТР
Обмотка
НН
ВН
Вос
Тл
0,055
0,055
рв.ос
Вт/кг
,263
,761
Рв.ос
Вт
150,815
649,304
Врад
1
Тл
0,022
0,022
2
0,00549
0,00549
1-2
0,025
0,025
2-3
0,00549
0,00549
рв.рад
1-2
Вт/кг
0,35
2,259
2-3
0,017
0,108
Gпр
1-2
Кг
28,709
42,667
2-3
258,378
384,007
Рв.рад
1-2
Вт
10,056
96,4
2-3
4,31
41,314
ΣРв.обм.рад
Вт
27,732
275,428
6.3.8. Расчет добавочных потерь от циркулирующих токов, вызванных осевым полем рассеяния
kтранс=0.125 — коэффициент относительной эффективности типа транспозиции
-функция типа транспозиции и числа параллельных проводов
6.4. Расчет добавочных потерь в металлоконструкциях
6.4.1. Межосевое расстояние
6.4.2. Наружный диаметр обмоток
— средний диаметр между обмотками ВН и РО
6.4.3. Ширина бака
bобм_Б=0.365 м -усредненное расстояние от наружной обмотки до стенки бака
6.4.4. Длина бака
6.4.5. Периметр бака
6.4.6. Средний радиус бака
6.4.7. Добавочные потери в металлоконструкциях
k=2.20
-поток одного стержня
6.4.8. Общие потери короткого замыкания
Полученные из расчета потери короткого замыкания имеют отклонение от заданных потерь (Pк.з. =49·103 Вт) в рамках, установленных ГОСТ (10%).
7. Расчет напряжения короткого замыкания
7.1. Активная составляющая напряжения к.з.
7.2. Полное напряжение к.з.
Полученное из расчета напряжение короткого замыкания имеет отклонение от заданного напряжения (Uк.з. =10,5 %) в рамках, установленных ГОСТ (10%).
8. Расчет потерь и тока холостого хода
8.1 Расчет массы магнитопровода
8.1.1. Масса стержней магнитопровода
Kзап=0,96 — коэффициент электротехнической стали с жаростойким покрытием γст=7,65·103 кг/м3 — плотность электротехнической стали
-объем стержней
8.1.2. Масса углов магнитопровода
-объем угла
8.1.3. Масса ярм магнитопровода
где Кус.яр=1,02 -коэффициент усиления ярма
-объем ярм
8.1.4. Полная масса магнитопровода
8.2. Потери холостого хода
8.3 Намагничивающая мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе
8.4. Реактивная составляющая тока холостого хода
9. Тепловой расчет трансформатора
9.1 Расчет превышения температуры катушки над маслом (для обмоток ВН и НН)
9.1.1. Удельная тепловая нагрузка теплоотдающей поверхности катушки
-ширина прокладки обмотки НН
-ширина прокладки обмотки ВН
-
коэффициент закрытия части поверхности катушки изоляционными прокладками, создающими канал между катушками обмоток ВН и НН
-коэффициент, учитывающий действие добавочных потерь, равный отношению суммы добавочных потерь в обмотках ВН и НН к основным потерям в них
9.1.2. Расчет превышения температуры катушки над маслом
Kкат=0,7
9.2. Расчет превышения температуры масла над воздухом
9.2.1. Превышение температуры масла над воздухом исходя из норм нагрева масла
-расстояние от бака до нижнего ярма
-расстояние от бака до верхнего ярма
-нормализованная величина превышения температуры верхних слоев масла над температурой окружающей среды
ΔHБ=0,15 м
-высота бака
Hмо=3
-коэффициент, учитывающий взаимное расположение тепловых центров трансформатора
9.2.2. Превышение температуры масла над воздухом исходя из норм нагрева обмоток
Qобм=65 0С
9.3. Расчет количества радиаторов для системы охлаждения типа Д
9.3.1. Расчетные потери трансформатора
9.3.2. Удельная тепловая нагрузка поверхности бака
9.3.3. Тепловой поток, отводимый поверхностью бака
9.3.4. Тепловой поток, отводимый радиатором
9.3.5. Удельная тепловая нагрузка радиатора
Kохл=0,22 — для системы охлаждения Д
9.3.6. Необходимое число радиаторов
Рис.9.2. Эскиз для расчета высоты бака
Fрад=52 м2 — теплоотдающая поверхность одного радиатора
10. Компоновка активной части в баке
10.1. Определяем ширину бака
Ось бака
11. Выбор вспомогательного оборудования трансформатора
11.1 Выбор расширителя
11.1.1 Внутренний объем гладкого бака
— ширина бака по рисунку
— длина бака по рисунку
— средняя плотность активной части (для алюминиевой обмотки)
11.1.2 Объем, занимаемый активной частью
11.1.3 Общая масса масла
-масса масла в радиаторах-элементах систем охлаждения трансформатора
11.1.4 Выбор размеров расширителя
Расширитель выбирается по рассчитанной массе масла трансформатора из табл.12.1 и табл.12.2 [1]
Основные размеры расширителя:
Масса масла в расширителе — 1342 кг
Объем расширителя — 3150 л
Длина расширителя — 2520 мм
Толщина стенок — 4 мм
Внутренний диаметр расширителя — 1260 мм
11.2 Выбор термосифонного фильтра
Термосифонный фильтр выбирается из учета массы масла трансформатора
11.2.1 Выбор необходимой массы селикагеля
Из табл.12.3 выбираем необходимое количество селикагеля в зависимости от массы масла в трансформаторе
Масса селикагеля — 320 кг
11.2.2 Размеры фильтра
Из табл. 12.4. выбираем:
Диаметр фильтра Д — 585 мм
Высота фильтра Н — 1890 мм
Расстояние от оси фильтра до фланца L — 290 мм
Расстояние между осями верхнего и нижнего патрубков A — 1560 мм
продолжение
--PAGE_BREAK--