Проектирование силового трансформатора мощностью 630 кВА

Размер «окна» между двумя стержнями:

C=D2внеш+0,014=0,39м;

Прочие размеры:

А=С+0,71·d=0,39+0,71·0,19=0,525м;

В=0,75·d=0,75·0,19=0,142м;

b=0,113м;

Координата центра тяжести сечения стержня:

ац=0,342·d=0,342·0,19=0,065м;

r=0,02м – радиус сопряжения ярмо-стержень;

R==0,374м;

Длина средней линии кольца по положению центра тяжести:

α=arcsin0,251 рад =14,4о;

Lcp==

==1,99м;

6.3. Масса стали навитой магнитной системы:

γст=7650 кг/м3 – плотность электротехнической стали (холоднокатаной);

Gст=1,5·Lcp·Пс·γст=1,5·1,99·0,024·7650=555,8 кг.

Масса стали получилась на 109,8кг меньше рассчитанной в предварительном расчете. Однако, это делает некоторые преимущества, например, уменьшились и потери холостого хода, ток холостого хода, уменьшилась стоимость трансформатора, так как сталь марки 3406 дорогостоящая (уменьшение массы стали дает большую экономию, чем уменьшение массы обмоток), трансформатор стал значительно легче, что в наше время является важным фактором.

Сечение полукольца можно рассматривать состоящим из 4 пакетов. На самом деле магнитопровод навивается из ленты стали переменной ширины. Чтобы отходов стали было как можно меньше, ленту сваривают из 4 отрезков точечной сваркой. В данном случае имеем:

Рис.8. Сечение стержня.

1 отрезок ленты: ширина от 26,8мм до 78,2мм; 165 слоев;

2 отрезок ленты: ширина от 78,2мм до 94,7мм; 87 слоев;

3 отрезок ленты: ширина от 94,7мм до 109,4мм; 176 слоев;

2 отрезок ленты: ширина от 109,4мм до 94,9мм; 128 слоев.

Между полукольцами укладывается изоляция из электрокартона в 1 слой – 0,5мм. Полукольца подвергаются отжигу. Скрепление двух полуколец осуществляется стеклолентой шириной 20мм.

7. Расчет потерь холостого хода и тока холостого хода.

7.1. Расчет потерь холостого хода:

В рассматриваемой пространственной системе следует учитывать, что при расчетной индукции в стержне Вс, первая гармоническая составляющая индукции, в отдельных частях магнитопровода, может достигать значения в 1,15 раза больше. При этом возникает гармоническая составляющая потока, которая уменьшает значение индукции в 1,14 раз. Соответственно максимальным значение индукции в системе можно считать принятое Вс. Понятие угла в данной системе не имеет места, однородность каждого кольца позволяет не разделять его на стержни и ярма.

Активные потери в стали:

Pх=kпт·kпи·pс·Gст ,

где kпт= 1,06 – коэффициент, учитывающий технологические факторы;

kпи=1,33 – коэффициент, учитывающий искажение формы кривой магнитного потока и индукции;

pc=1.080 Вт/кг – удельные потери в стали 3406 при индукции 1,6 Тл;

Pх=kпт·kпи·pс·Gст = 1,06·1,33·1,080·555,8=846,2 Вт, что составляет примерно 65% от заданного значения (846,2·100/1300 = 65,1%).

7.2. Расчет тока холостого хода:

Полная намагничивающая мощность:

Qx=kтт·kти·qc·Gcт ,

где kтт=1,15 –коэффициент, учитывающий несовершенство технологии и отжига;

kти=1,50 – коэффициент, учитывающий искажение формы кривой магнитной индукции;

qc=1.560 ВА/кг – полная удельная намагничивающая мощность в стали 3406 при индукции 1,6 Тл;

Qx=kтт·kти·qc·Gcт=1,15·1,50·1,560·555,8=1496 ВА;

Относительное значение тока холостого хода:

i0= 0,237%, что составляет примерно 15,8% от заданного значения (0,237·100/1,5 = 15,827%);

i0a= 0,134% - активная составляющая тока холостого хода.

8. Тепловой расчет трансформатора.

8.1. Обмотка низкого напряжения:

Потери, выделяющиеся в 1 м3 общего объема обмотки:

pa=69730 Вт, где а – толщина ленты;

δиз – толщина изоляции;

0,439 Вт/м·0С – средняя теплопроводность обмотки;

Внутренний перепад температуры:

Θ0НН=3,89 оС;

Средний перепад температуры:

Θ0ННср=2·Θ0НН/3=2·3,89/3=5,187 оС;

Перепад на поверхности обмотки:

ΘомНН=0,285·qНН0,6=0,285·663,160,6=14,055 0С;

Среднее превышение температуры над средней температурой масла:

Θом.срНН=Θ0ННср+ΘомНН=5,187+14,055=19,241 оС.

8.2. Обмотка высокого напряжения:

Внутренний перепад температуры:

Θ0ВН=0,583 оС;

Средний перепад температуры:

Θ0ВНср=2·Θ0ВН/3=2·0,583/3=0,388 оС;

Перепад на поверхности обмотки:

ΘомВН=k1k2k3·qВН0,6=1,0·1,0·1,05·0,35·392,140,6=13,3 0С , где (коэффициенты взяты в пункте 9.5 [1]):

k1 – учитывает скорость движения масла внутри обмотки;

k2 – учитывает затруднение конвекции масла в каналах;

k3 – учитывает влияние на конвекцию масла горизонтальных каналов;

Среднее превышение температуры над средней температурой масла:

Θом.срВН=Θ0ВНср+ΘомВН=0,583+13,3=13,692 оС.

9. Расчет основных геометрических размеров бака трансформатора

Расстояние от обмотки ВН до стенки бака:

Отвод НН изготавливаем из алюминиевой шины сечением 32х10мм; шина приваривается точечной сваркой к концу обмотки НН; шина не изолируется. Отвод ВН делаем из того же провода, из которого сделана обмотка.

По табл.4.11 [1] определяем расстояние от обмотки до стенки бака:

S3=25мм – расстояние от обмотки до отвода;

S4=25мм – расстояние от отвода до стенки бака;

Толщина отвода – 10мм;

Расстояние от обмотки до стенки бака – 60мм.

Подкладку под ярмо изготавливаем из буковых досок толщиной 50мм.

Расстояние от ярма до крышки принимаем 140мм (меньше приведенного в табл.9.5 [1], так как ярмо пространственной системы имеет совершенно иную конструкцию, чем ярмо плоского магнитопровода).

Итак, высота стенки бака Нбак=1280мм.

10. Тепловой расчет бака. Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла

10.1. Тепловой расчет бака.

Рис.9. Эскиз стенки бака, вид сверху.

Системой охлаждения трансформатора является его волнистые стенки (см рис.9). Параметры системы охлаждения:

Число волн, m: 74;

Глубина волны: 130мм;

Ширина волны: 12мм (снаружи);

Расстояние волн: 25мм;

Толщина стенки: 1мм;

Высота волн, Нв: 1170мм.

Поверхность излучения стенки (по эскизу):

Пив=П·Нбак=3549·1170·10-6=4,152 м2 ,

где П – периметр волнистой стенки;

 Скачать реферат