Расчет силового трансформатора общего назначения мощностью 400 кВА

33

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. С. СЕЙФУЛЛИНА

КАФЕДРА ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Курсовая работa

ПО дисциплине электрические машины

НА ТЕМУ: Расчет силового трансформатора общего назначения мощностью 400 кВ?А.

АСТАНА 2016



ЗАДАНИЕ №_93_

на курсовую работу по дисциплине: электрические машины

Тема работы: Расчет трансформатора

Исходные данные:

S

U1

U2

m

f

C

O

П

Uк

Рк

Рх

I0

кВА

В

В

Гц

%

Вт

Вт

%

40

10000

690

3

50

У/-0

масло

медь

4,7

1000

175

3,0

№	Содержание пояснительной записки	Сроки выполнения	Примерный объем
1	Расчет основных электрических величин трансформатора	1неделя	1-2 стр
2	Определение основных размеров трансформатора	2 неделя	3-4 стр
3	Расчет обмотки низкого напряжения	3неделя	2-3 стр
4	Расчет обмотки высокого напряжения	4неделя	2-3 стр
5	Расчет параметров короткого замыкания. Провести коррекцию обмоток для получения заданного напряжения Uк	5неделя	3-4 стр
6	Определение размеров магнитной системы	6неделя	2-3 стр
7	Определение потерь и тока холостого хода, а также расчет удельной тепловой нагрузки	7неделя	2-4стр
8	Расчет эксплуатационных характеристик трансформатора: зависимость изменения вторичного напряжения трансформатора от угла сдвига фаз между напряжением и током; внешняя характеристика трансформатора и зависимость к.п.д. от степени нагрузки	8неделя	5-7 стр

№	Содержание графической части	Сроки выполнения	Количество листов	Формат
1	Построить Т-образную схему замещения,	8неделя	1	А4
2	Построить векторную диаграмму трансформатора для активно-индуктивной нагрузки	9неделя	1
3	Построить графические зависимости по пунктам 3,4,5.	9неделя	3	А4
4	Общий вид трансформатора, согласно расчетным значениям.	10 неделя	1	А1

Дата выдачи задания __________,

дата защиты проекта___________

Руководитель работы: Герасименко Татьяна Сергеевна.

Задание принял к исполнению_________________________________

Дата, подпись студента



Введение

В соответствии с ГОСТ 16110 - 82 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии, называется силовым. Если силовой трансформатор предназначен для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, то он называется силовым трансформатором общего назначения. Силовые трансформаторы, предназначенные для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, называются трансформаторами специального назначения. К числу таких сетей и приемников относятся подземные шахтные сети и установки, выпрямительные установки, электрические дуговые печи и т.п.

В данной курсовой работе необходимо рассчитать силовой трансформатор общего назначения мощностью 400 кВ? А.

Для удобства пользования учебным пособием все необходимые практические указания и справочные материалы расположены в тексте по мере изложения методики расчета. Студент должен на собственном опыте, на основе ручного расчета, понять взаимосвязи размеров трансформатора, свойств активных материалов и его технических параметров с учетом места трансформатора в сети и технологии его производства. После усвоения этих основ будет возможен переход к комплексному решению задач проектирования с сознательным и полноценным использованием современных средств вычислительной техники.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти-шести кратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой следующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этих причин общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 7 - 8 раз.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети, и дальнейшее развитие трансформаторостроения определяется в первую очередь развитием электрических сетей, а следовательно энергетики страны.

Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономии материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах непосредственно питающих потребителей при напряжениях 10 и 35 кВ, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка.



1. Расчет основных электрических величин трансформаторов

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин таких как, мощности на одну фазу и стержень, номинальных токов на стороне ВН и НН, фазных токов и напряжений.

Мощность одной фазы трансформатора, кВА:

SФ=S/m, (1.1)

где m - число фаз трансформатора.

Мощность на одном стержне, кВА:

S=S/с, (1.2)

где: с - число активных стержнeй трансформатора, с=3;

S - номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Далее определяем линейные и фазные токи, а так же фазные напряжения для двух обмоток: высокого напряжения (все рассчитываемые величины для этой обмотки должны быть с индексом 1) и низкого напряжения (все рассчитываемые величины - с индексом 2).

Номинальный (линейный) ток обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора, А:

I=S103/(·U) (1.3)

где: S - мощность трансформатора, кВА;

U - номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, В.

ВН:

НН:

Фазный ток обмотки одного стержня трехфазного трансформатора, А:

при соединении обмоток в звезду или зигзаг

IФ=I, (1.4)

ВН:

НН:

Фазное напряжение трехфазного трансформатора, В:

при соединении обмотки в звезду или зигзаг:

UФ=U/, (1.5)

ВН:

НН:

При соединении обмотки в зигзаг результирующее фазное напряжение образуется геометрическим сложением напряжений двух частей обмотки, находящихся на разных стержнях (рис.1).



Рисунок 1.1 - Схема соединения в зигзаг

Исходя из этого для обмотки НН соединенной по схеме зигзаг необходимо дополнительно рассчитать фазное напряжение по формуле:

Uф(z), (1.5)

где UФ - фазное напряжение вторичной обмотки соединенной в зигзаг, рассчитанной по формуле 1.5.

Uф(z) =

Испытательное напряжение подбираем исходя из значения номинальных напряжений сторон трансформатора по таблицам 4.1;4.4 [1].

Uисп1=35 кВ

Uисп2=5 кВ

Потери короткого замыкания, указанные в задании, дают возможность определить активную составляющую напряжения короткого замыкания, %:

Ua=Pк/10·S, (1.6)

где: Рк - потери короткого замыкания в Вт;

S - полная мощность трансформатора в кВ·А.



Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания при заданном Uк определяется по формуле,%:

Up= (1.7)



2. Определение основных размеров трансформатора

Магнитная система трансформатора является основой его конструкции.

Рассмотрим двухобмоточный трансформатор с плоской магнитной системой стержневого типа со стержнями, имеющими сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность, и с концентрическим расположением обмоток. Магнитная система такого трехфазного трансформатора с обмотками схематически изображена на рисунке 2.1.

Диаметр d окружности, в которую вписано ступенчатое сечение стержня, является одним из его основных размеров. Вторым основным размером трансформатора является осевой размер l (высота) его обмоток. Третьим основным размером трансформатора является диаметр осевого канала между обмотками d12, связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток а1 и а2 и осевого канала между ними а12 (рис.2.1).

Формулу, связывающую диаметр стержня трансформатора с его мощностью, впервые предложил Г. Н. Петров [3]:

, (2.1)

где: S - мощность обмотки на одном стержне, кВА;

в- соотношение между диаметром и высотой обмотки;

ар - приведенная ширина канала рассеяния, м;

Кр - коэффициент Роговского;

f- частота сети, Гц;

Up - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %;

Вс - максимальная индукция в стержне, Тл;

Кс - коэффициент заполнения активной сталью площади круга, описанного около сечения стержня.

Рисунок 2.1 - Основные размеры трансформатора

Расчет и выбор величин входящих в (2.1), производим в следующем порядке:

1. Два основных размера, относящихся к обмоткам d12 и l могут быть связаны отношением средней длины окружности канала между обмотками ·d12 к высоте обмотки l:

d12l

Величина определяет соотношение между диаметром и высотой обмотки. Значения может варьироваться в широких пределах и практически изменяется в масляных и сухих трансформаторах существующих серий в пределах от 1 до 3,5. При этом меньшим значением соответствуют трансформаторы относительно узкие и высокие, большим - широкие и низкие. Это наглядно показано на рисунке 2.2 на котором представлены два трансформатора одинаковой мощности, одного класса напряжения рассчитанных при одинаковых исходных данных, но с разными значениями .

Рисунок 2.2 - Соотношение размеров двух трансформаторов с различными значениями

В ряде случаев при определенном уровне потерь для наиболее часто употребляемых материалов магнитной системы и обмоток для определения оптимального значения можно пользоваться рекомендациями таблицы 3.12. [1]. В этой таблице приведены оптимальные значения , полученные в результате исследования масляных трансформаторов современных серий с классами напряжения ВН 6, 10 и 35 кВ, отвечающих требованиям ГОСТ 12022-76, 11920-85 и 12965-85, а также рекомендуемые значения для современных сухих трансформаторов [1].

2. Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора:

(2.2)

Размер а12 канала между обмотками ВН и НН определяется, как изоляционный промежуток и может быть выбран по испытательному напряжению обмотки ВН из таблицы 4.4 [1].

а12=9мм; l02=20мм.

Этот промежуток, выраженный в миллиметрах, необходимо перевести в метры: а12= а1210 -3, где а12, мм,

Суммарный приведенный радиальный размер обмоток ВН и НН при определении диаметра стержня может быть приближенно найден по формуле:

, (2.3)

где: К- коэффициент зависящий от мощности трансформатора, металла обмоток, напряжения обмотки ВН и потерь короткого замыкания Рк.

Он может быть найден по таблице 3.3. [1]. Это первое допущение, позволяющее приближенно определить сумму радиальных размеров обмоток на стадии предварительного расчета.

Формула (3.3) позволяет определить (а1+а2)/3 приближенно на стадии предварительного расчета, предполагая эту величину постоянной при изменении . В действительности с ростом радиальные размеры обмоток также несколько возрастают. Значением (а1+а2)/3, найденным по (3.3), можно пользоваться только при определении основных размеров трансформатора. Во всех последующих расчетах следует пользоваться реальными радиальными размерами обмоток рассчитываемого трансформатора.

3. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) при определении основных размеров можно принять

Кр 0,95.

Для дальнейшего расчета курсовой работы нам необходимо выбрать конструкцию магнитной системы силового трансформатора мощностью 400 кВА. Первой задачей, решаемой при проектировании магнитной системы силового трансформатора, является выбор ее конструктивной схемы. Плоская магнитная система принята для дальнейшего расчета трансформатора. Для предлагаемых в курсовой работе трансформаторов принимаем плоскую магнитную систему. При расчете плоской магнитной системы из рулонной холоднокатанной стали должен быть выбран план шихтовки пластин магнитопровода. Самая простая и наиболее распространенная заготовка пластин и сборки магнитной системы представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - План шихтовки магнитной системы косыми стыками в четырех и прямыми в двух углах

Магнитная система (остов) служит также и механической основой трансформатора.

Поперечное сечение стержня в стержневых магнитных системах обычно имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность. Диаметр этой окружности d называется диаметром стержня трансформатора и является одним из основных его размеров. Ступенчатое сечение стержня и ярма образуется сечениями пакетов пластин. При этом пакетом называется стопа пластин одного размера. Чистое сечение стали в поперечном сечении стержня или ярма называется активным сечением стержня или ярма (рис 3.4).



Рисунок 3.4 - Диаметр стержня с вписанной в окружность ступенчатой фигурой, a-ширина пакета, b- толщина пакета, d - диаметр окружности

Число ступеней, определяемое по числу пакетов стержня в одной половине круга, может быть различным.

4. При определении активного сечения стержня, т.е. чистого сечения стали в площади круга с диаметром стержня d, в предварительном расчете, когда размеры пакетов пластин стержня еще не установлены, обычно пользуются коэффициентом заполнения сталью Кс. Этот коэффициент равен произведению двух коэффициентов - коэффициента заполнения площади круга площадью (Пф.с). ступенчатой фигуры сечения стержня - Ккр и коэффициента заполнения площади ступенчатой фигуры (Пф.с) чистой сталью - Кз:

Кс=КкрКз (2.4)

Коэффициент заполнения Кз зависит от толщины пластин стали-0,35; 0,30 или 0,27 мм, вида изоляции пластин, силы сжатия пластин. Коэффициенты заполнения Кз для стали, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 21427.1-83, при современной технологии сборки приведены в таблице 2.2 [1].

При выборе марки стали и толщины стали для магнитной системы силового трансформатора следует учитывать, что сталь с более высокими магнитными свойствами имеет существенно более высокую цену, а сталь меньшей толщины при более высоких магнитных свойствах имеет меньший коэффициент заполнения КЗ.

КЗ=0,97 для холоднокатаной стали марки 3405, толщиной 0,35 мм.

Ориентировочные практические значения коэффициента Ккр для различных диаметров стержня при оптимальных размерах пакетов, для масляных трансформаторов приведены в таблице 2.5 [1], данными которой можно пользоваться в предварительном расчете. При окончательном расчете магнитной системы сечения стержня определяется по таблице 8.3. [1] или реальным размерам пакетов стержня.

=0,91 для мощности 40-100 кВА при ориентировочном диаметре 0,1-0,14.

=0,97, =0,91, следовательно:

Кс= 0,97·0,91= 0,8827

5. Важное значение при расчете трансформатора имеет правильный выбор индукции в стержне магнитной системы.

Индукция в стержне Вс выбирается по таблице 2.4. [1].

В трансформаторах относительно небольшой мощности (S25 кВА) выбирают обычно пониженную индукцию во избежание получения повышенных значений тока холостого хода. Уменьшение индукции хотя и дает заметное снижение тока и некоторое снижение потерь холостого хода, однако приводит к увеличению массы и стоимости активных материалов.

В таблице 2.4 [1] представлены рекомендуемые значения расчетной индукции в стержнях современных масляных и сухих трансформаторов при использовании современных марок холоднокатанной стали:

Bc=1,6 Тл

После определения и выбора всех значений, входящих в (2.1), по этой формуле рассчитывается диаметр стержня d:



Далее необходимо сверить полученный диаметр со стандартными нормализованными диаметрами стержней силовых трансформаторов (таблица 8.3. [1]). Если полученный расчетный диаметр d не соответствует нормализованной шкале диаметров (см. таблицу 8.3 [1]), то следует принять ближайший диаметр по нормализованной шкале dн.:

Диаметр стержня dн, м	n с	Ккр	пя	ая, мм	Размеры пакетов ав, мм, в стержне
0,1	6	0,917	5	55	9516	8510	757	655	554	404

Теперь определяем значение н, соответствующее нормализованному диаметру по формуле:

н=·(dн/d)4, (2.5)

где: - величина, выбранная по таблице 3.12. [1]

dн - нормализованный диаметр стержня, в метрах принятый по таблице 8.3. [1], согласно расчетному диаметру найденному по формуле 2.1.

Второй основной размер трансформатора - средний диаметр канала между обмотками d12 - может быть предварительно приближенно определен (см. рис. 3.1) по формуле:

d12 =dн+2а01+2а1+а12 (2.6)

Исследование данных большого числа трансформатора различных серий, в том числе старых, рассчитанных на применение горячекатанной стали, и в современных с применением холоднокатанной стали, показало, что отношение среднего диаметра витка двух обмоток d12 к диаметру стержня трансформатора d изменяется в очень узких пределах и для любой заданной серии трансформаторов, и тем более для отдельного трансформатора, может быть принято равным постоянной величине а:

d12=a·dн. (2.7)

Величина а зависит от мощности и класса напряжения, а также от принятого уровня потерь короткого замыкания трансформатора и металла обмоток. С уменьшением Рк растут масса металла и радиальные размеры обмоток, что приводит к некоторому увеличению а. Ориентировочные значения а для приближенного расчета основных размеров масляного трансформатора могут быть выбраны по табл. 3.4. [1] в зависимости от мощности трансформатора, номинального напряжения обмотки ВН и принятых потерь короткого замыкания в долях нормы Рк по ГОСТ.

При расчете d12 по формуле (2.6) радиальные размеры осевых каналов а01 между стержнем и обмоткой НН и а12 между обмотками НН и ВН определяются из условий электрической прочности главной изоляции трансформатора по испытательным напряжениям обмоток НН и ВН: для масляных трансформаторов - таблицы 4.16 [1] и 4.17. [1]:

Мощность трансформатора, кВА	Uисп для НН, кВ	НН от ярма l01,мм	НН от стержня, а01, мм
25-250	5	15	4

В формулу 4.6 подставляются а12 и а01 в метрах.

Радиальный размер обмотки НН - а1 может быть приближенно подсчитан по формуле:

(2.8)



где: (а1+а2)/3, определяется приближенно по (3.3); коэффициент К1 может быть принят 1,10 для трансформаторов мощностью 25-630 кВА с плоской магнитной системой.

Получив необходимые данные, найдем d12,м:

Третий основной размер трансформаторов - высота обмотки, определяется по формуле:

l=·d12/н (2.9)

После расчета основных размеров трансформатора подсчитывается активное сечение стержня, т.е., чистое сечение стали, м2:

(2.10)

Электродвижущая сила одного витка, В:

Uв = 4,44·ѓ·Вс·Пс (2.11)

Определение размеров стержня и обмоток, проводимое в начале расчета, является предварительным. Задача предварительного расчета заключается в приближенном определении размеров магнитной системы и обмоток d, d12, l и в расчете активного сечения стержня Пс и ЭДС одного витка обмотки Uв, что необходимо в дальнейшем для полного расчета обмоток.

В процессе полного расчета обмоток и окончательного расчета магнитной системы размеры и параметры, приближенно найденные в предварительном расчете, могут быть несколько изменены. Поэтому при расчете параметров короткого замыкания и холостого хода и других подсчетах, которые проводятся в конце расчета, после окончательной раскладки обмоток и определения реальных размеров магнитной системы следует пользоваться не предварительно полученными здесь значениями d, d12, l, (а1+a2) /3, а1, Пс и Вс, а размерами и параметрами, найденными для реальных обмоток и магнитной системы.



3. Расчет обмоток

Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформатора, можно подразделить на эксплуатационные и производственные. Основными эксплуатационными требованиями являются надежность, электрическая и механическая прочность и нагревостойкость как обмоток, так и других частей трансформатора. Изоляция обмоток и других частей трансформатора должна выдерживать без повреждений коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые могут возникнуть в сети, где трансформатор будет работать. Механическая прочность обмоток должна допускать упругие деформации, но гарантировать их от остаточных деформаций и повреждений при токах короткого замыкания, многократно превышающих номинальный рабочий ток трансформатора.

Нагрев обмоток и других частей от потерь, возникающих в трансформаторе при номинальной режиме работы, допустимых перегрузках и коротких замыканиях ограниченной длительности, не должен приводить изоляцию обмоток и других частей, а так же масло трансформатора к тепловому износу или разрушению в сроки более короткие, чем обычный срок службы трансформатора - 25 лет.

Общие эксплуатационные требования, предъявляемые к трансформатора и их обмоткам, регламентированы соответствующими общесоюзными стандартами на силовые трансформаторы общего назначения.

Основным элементом всех обмоток трансформаторов является виток. В зависимости от тока нагрузки виток может быть выполнен одним проводом круглого сечения, или проводом прямоугольного сечения, или, при достаточно больших токах, группой параллельных проводов круглого или, чаще, прямоугольного сечения.

Ряд витков намотанных на цилиндрической поверхности, называется слоем. В некоторых типах обмоток слой может состоять из нескольких десятков или сотен витков, в других - из нескольких витков или даже из одного витка.

Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмотки между ее витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зависящие от рабочего напряжения и гарантирующие обмотки защиту от пробоя изоляции.

Обмотки масляных и сухих трансформаторов изготавливаются из медных и алюминиевых обмоточных проводов, которые могут иметь эмалевую, хлопчатобумажную или бумажную изоляцию класса нагревостойкость А, а провода предназначенные для обмоток сухих трансформаторов, могут также иметь изоляцию более высоких классов нагревостойкости из стекловолокна, кремнийорганического лака и т.д. Собственная изоляция провода обычно обеспечивает достаточную электрическую прочность изоляции между соседними витками. Медный и алюминиевый обмоточный провод выпускается в соответствии с ГОСТ 16512-80 обычно двух марок ПБ и АПБ соответственно.

3.1 Расчет обмотки низкого напряжения (НН)

Расчет обмоток трансформатора, как правило, начинается с обмотки НН, располагаемой у большинства трансформаторов между стержнем и обмоткой ВН.

Число витков на одну фазу НН:

, (3.1)

где: Uф2 - фазное напряжение обмотки НН, рассчитанное по формуле 1.5,

Uв - электродвижущая сила одного витка, В (по формуле 3.11).

=

Полученное значение W2 округляется до ближайшего целого числа и может быть как четным, так и нечетным, но так как не может быть дробное число витков, принимаем =195 витков.

Для трехфазного трансформатора найденное по (3.1) значение W2 является также числом витков на один стержень.

После округления числа витков следует найти напряжение одного витка по формуле, В:

Uв = Uф2/W2 (3.2)

и действительную индукцию в стержне, Тл:

(3.3)

где Uв - напряжение одного витка, В.

Для определения средней плотности тока в обмотках А/м2, обеспечивающей получение заданных потерь короткого замыкания, можно воспользоваться формулами, выведенными в [1]:

для медных обмоток:

jср = 0,746·Кд ; (3.4)



jср

Формула (3.4) связывает исходную среднюю плотность тока в обмотках ВН и НН с заданными величинами: полной мощностью трансформатора S, кВ·А, потерями короткого замыкания Рк, Вт, и величинами, определяемыми до расчета обмоток: ЭДС одного витка Uв, В, и средним диаметром канала между обмотками d12, м.

Коэффициент Кд учитывает наличие добавочных потерь в обмотках, потери в отводах, стенках бака и т.д. Значения Кд могут быть взяты из таблицы 3.6 [1].

Значение плотности тока, полученное из (5.4) следует сверить с данными таблицы 5.7. [1], где приведены ориентировочные значения практически применяемых плотностей токов. Найденное по (3.4) значение плотности тока являются ориентировочным средним значением для обмотки ВН и НН.

Средняя плотность тока в обмотках j, МА/м2, для рассчитываемого трансформатора с потерями короткого замыкания по ГОСТ:

jср р.<jmax

3,09<3,5

Ориентировочное сечение витка обмотки, мм2, может быть определено по формуле:

П2/ = (I2/јср)·106 (3.5)

где: I2 -линейный ток обмотки НН стержня, А;

jср - средняя плотность тока в обмотке, А/м2.



После определения средней плотности тока jср и сечения витка П/ для каждой из обмоток нужно произвести выбор типа конструкции обмоток, пользуясь указаниями, таблицы А1 представленной в приложении. При выборе конструкции обмоток ВН следует учитывать также и возможность получения наиболее удобной схемы регулирования напряжения этой обмотки.

Номинальные размеры и сечения круглого провода можно взять из таблицы 5.3. [1], а прямоугольного из таблицы 5.2. [1].

Для провода круглого сечения размер провода будет записываться как:

ПБ

где nв2 - число параллельных проводов;

- диаметр провода без изоляции, мм

- диаметр провода с изоляцией, мм.

Полное сечение витка из nв2 параллельных проводов, м2, определяется по формуле:

П2 = nв2·П·10-6, (3.6)

где: П - сечение провода выбранного из таблицы, мм2.

Уточненная плотность тока, А/м2:

j2 = I2/П2, (3.7)

где: I2 -линейный ток обмотки НН, А;

П2 - полное сечение витка обмотки НН, м2.



Число витков в одном ряду обмотки НН:

(3.8)

где l - высота обмотки, мм,

После расчета W2ряд округляется до меньшего целого числа, т.е . W2ряд=4.

Число рядов обмотки низшего напряжения:

(3.9)

V2 округляется до ближайшего большего целого числа - 4.

Рабочее напряжение двух слоев, В,

Uмсл = 2·W2ряд • Uв (3.10)

где: Uв - напряжение одного витка, В:

Uмсл =2*4*2,448=239,904

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 4.7. [1] выбирается величина дмсл. дмсл= 2 x0,12мм

Радиальный размер обмотки НН (толщина обмотки НН, см. рис. 4.1), м:

а2 = [V2•dиз + дмсл ·(V2 - 1)] • 10-3 (3.11)

где dиз - диаметр изолированного круглого провода, мм;

дмсл - общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

а2 =[4*4,05+0,24*(4-1)]*10-3=0,01692

Внутренний диаметр обмотки НН, м:

Д2в =d + 2·а01 • 10-3 (3.12)

где: d - диаметр стержня, м.

Наружный диаметр обмотки НН, м:

Д2н = Д2в + 2·а2 (3.13)

Средний диаметр обмотки НН, м:

= (3.14)

=

Масса металла обмоток, кг, может быть найдена по формуле

G0 = С··Дср W·П·г0,

где С - число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора;

Дср - средний диаметр соответствующей обмотки, м;

W - число витков обмотки;

П - сечение витка, м2;

г0 - удельный вес материала провода, кг/м2.

Для медного провода г0м = 8900 кг/м3.

Подставляя и реальное значение г0, получаем для медного провода,кг:

Gм = 28 · 103с ДсрW·П; (3.16)

Gм2 = 28 · 103с ДсрW·П=28000*3*0,1249*195*0,00001105=22,607

3.2 Расчет обмотки высокого напряжения

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ предусмотрено выполнение в обмотке ВН четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5 и -5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением.

Регулировочные ответвления на обмотках ВН служат обычно для поддержания напряжения у потребителей электрической энергии на одном уровне при колебаниях нагрузки. В меньшей мере регулировочными ответвлениями пользуются для какого-либо произвольного изменения вторичного напряжения. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить или понизить напряжение на вторичной стороне НН следует на первичной стороне ВН переходить соответственно на меньшее или большее число витков. Поддержание стабильного напряжения при постоянно изменяющейся нагрузке при необходимости перерыва нагрузки и ручном управлении переключателями чрезвычайно затруднительно, так как требует много времени и не может быть автоматизировано.

Принятая схема размещения регулировочных ответвлений в трансформаторах с ПБВ показаны на рисунке 3.1.

Схема регулирования напряжения вблизи нулевой точки при соединении обмотки в звезду по рис. 3.1а допускает применение наиболее простого и дешевого переключателя - одного на три фазы трансформатора.

Рисунок 3.1 - Различные схемы выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения ПБВ

Схема рис. 3.1, в при соединении обмотки в треугольник не применяется. Расчет обмотки ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле:

(3.17)

витков.

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду:

(3.18)

где: ?U - напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений, В;

при четырех ступенях регулирования;

Uв - напряжение одного витка обмотки, В.

витков,

Поскольку на трансформаторе будет установлено РПН с шагом 2,5%, то = 875 В.

Верхние ступени: витков,

Номинальное напряжение: 2402 витков,

Нижние ступени: витков.

Осевой размер обмотки ВН l1 принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l2.

Плотность тока, А/м2, в обмотке ВН предварительно определяется по формуле:

j1 ? 2·jср - j2 (3.19)

Предварительное сечение витка обмотки ВН, мм2, определяется по формуле:

П1/ = I1/(j1• 10-6) (3.20)

По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов подбирается провод подходящего сечения. Выбор производится по тем же таблицам и согласно рекомендациям, что и для обмотки НН.

Далее, расчет для обмотки ВН таких величин как полное сечение витка, плотность тока, число витков в одном ряду, число рядов и радиальный размер обмотки, следует проводить аналогично расчету обмотки ВН по формулам (3.7 - 3.12).

Полное сечение витка из nв2 параллельных проводов, м2, определяется по формуле:

П1 = nв1·П·10-6, (3.7)

где: П - сечение провода выбранного из таблицы, мм2.

Уточненная плотность тока, МА/м2:

j1 = I1/П1, (3.8)

где: I2 -линейный ток обмотки ВН, А;

П2 - полное сечение витка обмотки ВН, м2.

Число витков в одном ряду обмотки ВН:

(3.9)

После расчета W2ряд округляется до меньшего целого числа, т.е . W1ряд=171.

Число рядов обмотки высшего напряжения:



(3.10)

V2 округляется до ближайшего большего целого числа - 14.

Рабочее напряжение двух слоев, В:

Uмсл = 2·W1ряд • Uв (3.11)

Uмсл =2*171*2,448=837,216 В

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 4.7. [1] выбирается величина дмсл : дмсл= 2 x 0,12мм

Радиальный размер обмотки ВН (толщина обмотки НН, см. рис. 3.1), м:

а1 = [V1•dиз + дмсл ·(V1 - 1)] • 10-3 (3.12)

где: dиз - диаметр изолированного круглого провода, мм;

дмсл - общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки.

а1 =[14*1,17+0,24*(14-1)]*10-3=0,0195

Внутренний диаметр обмотки ВН, м:

Д1в = Д2н +2·а12 • 10-3 (3.21)

Д1в =0,1418+2*0,009=0,1598

Изоляционное расстояние между обмотками НН и ВН выбирается по таблице 4.16. [1] для масляных трансформаторов.

Наружный диаметр обмотки ВН, м:



Д1н = Д1в +2·а1 (3.22)

Д1н = 0,1598+2*0,0195=0,1988

По формуле (3.15) определяется масса металла обмоток ВН для медного провода.

Для обмотки ВН ее средний диаметр, м:

Дср1 = (3.23)

=

После расчета обмотки ВН, зная теперь ее реальный радиальный размер а2, нужно пересчитать средний диаметр канала между обмотками d12 по формуле 2.6.:

d12 =dн+2а01+2а1+а12 (2.6)

l=·d12/н (2.9)

Масса металла обмоток, кг, может быть найдена по формуле:

G0 = С··Дср W·П·г0, (3.15)

Gм = 28 · 103с ДсрW·П=28000*3*0,1793*2402*0,000000724=26,192



4. Расчет параметров короткого замыкания

4.1 Определение потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора согласно ГОСТ 16110 - 82 называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной частоте и установлении в одной из обмоток тока, соответствующего его номинальной мощности, при замкнутой накоротко второй обмотке. Предполагается равенство номинальных мощностей обеих обмоток.

Полные потери короткого замыкания готового трансформатора не должны отклоняться от гарантийного значения ГОСТ или техническими условиями на проект трансформатора, более чем на 10%.

При нормальной работе трансформатора, т.е. при нагрузке его номинальным током при номинальных первичном напряжении и частоте, в его обмотках, отводах и элементах конструкции под воздействием токов обмоток и созданного ими поля рассеяния возникают потери, практически равные потерям короткого замыкания и одинаково с ними изменяющиеся при изменении тока нагрузки. Поэтому при всех расчетах потерь, вызванных в нормально работающем трансформаторе изменяющимися токами нагрузки обмоток, и при расчете КПД трансформатора обычно в качестве исходной величины пользуются расcчитаными или измеренными потерями короткого замыкания.

Пренебрегая потерями в магнитной системе, добавочными потерями в обмотках НН и ВН, т.е. потерями от вихревых токов, наведенных полем рассеяния в обмотках, основными потерями в отводах между обмотками и вводами (проходными изоляторами) трансформатора, добавочными потерями в отводах, вызванных полем рассеяния отводов, потерями в стенках бака, и других металлических, главным образом ферромагнитных элементах конструкции трансформатора, вызванных полем рассеяния обмоток и отводов, считаем, что потери короткого замыкания Рк в трансформаторе - это основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим током обмоток Роб1 и Роб2.

Потери в обмотках для медного провода, Вт:

Робм1 = 2,4 · 10-12j12Gм1, (4.1)

где: j1 и j2 - плотность тока в обмотках ВН и НН соответственно, А/м2,

Gм1 и Gм2 - масса металла обмоток ВН и НН, кг.

Робм1 = 2,4 · 10-12 *(3,176795*106)2*26,192 = 634,3928

Робм2 = 2,4 · 10-12j22Gм2, (4.2)

Робм2 = 2,4 · 10-12 *(3,028921*106)2*22,607 = 497,772

4.2 Определение напряжения короткого замыкания

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется приведенное к расчетной температуре напряжение, которое следует подвести при номинальной частоте к зажимам одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи. При этом переключатель должен находиться в положении, соответствующем номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжения в трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток короткого замыкания. Он учитывается также при подборе трансформатора для параллельной работы. Для всех трансформаторов напряжение короткого замыкания и его составляющие принято выражать в процентах номинального напряжения, а активную составляющую определять для средней эксплуатационной температуры обмоток 750С для всех масляных и сухих трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости А, Е, В. Для трансформаторов с изоляцией классов нагревостойкости F, Н, С расчетная температура 1150С.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания может быть определена по формуле, %:

, (4.3)

где: Роб - суммарные потери в обмотках трансформатора, Вт;

Sн - номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания может быть определена по формуле [3],%:

(4.4)

При расчете Uр, а так же при всех дальнейших расчетах следует пользоваться реальными размерами рассчитанных обмоток трансформатора (а1, а2, а12, d12, l), а не приближенными значениями в и ар, найденными при определении основных размеров трансформатора.

Ширина приведенного канала рассеивания ар, м, в формуле (5.4) может быть принята равной:

ар , (4.5)

где а12 - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН, м

а1 и а2 - радиальные размеры обмоток ВН и НН соответственно, найденные по формуле 3.12.

ар

Коэффициент Кр, учитывающий отклонения реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, может быть подсчитан по приближенной формуле:

Кр ? 1 - (4.6)

Кр ? 1 -

Обычно Кр при концентрическом расположении обмоток и равномерном расположении витков по их высоте колеблется в пределах от 0,93 до 0,98.

После определения активной и реактивной составляющих напряжение короткого замыкания трансформатора может быть найдено по формуле:

(4.7)

%.

Напряжение короткого замыкания должно совпадать с Uк, заданным на проект трансформатора, то есть:

Проверка пройдена, так как процент отклонения меньше 10%.



4.3 Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании

Процесс короткого замыкания трансформатора, являющийся аварийным режимом, сопровождается многократным увеличением токов в обмотках трансформатора по сравнению с номинальными токами, повышенным нагревом обмоток и ударными механическими силами, действующими на обмотки и их части. Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает:

определение наибольшего установившегося и наибольшего ударного тока короткого замыкания;

определение механических сил между обмотками и их частями;

определение температуры обмоток при коротком замыкании.

Расчет следует производить для обмоток высокого и низкого напряжения.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания определяется согласно ГОСТ 11677 - 85 с учетом сопротивления питающей сети для основного ответвления обмотки, А:

, (4.8)

где: I - номинальный ток соответствующей обмотки, А;

Sном - номинальная мощность трансформатора, МВ·А;

Sк - мощность короткого замыкания электрической сети по таблице 7.2 [1], МВ·А;

Uк - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.



В начальный момент ток короткого замыкания вследствие наличия апериодической составляющей может значительно превысить установившийся ток и вызвать механические силы между обмотками, превышающие в несколько раз силы при установившемся токе короткого замыкания. Согласно общей теории трансформаторов это наибольшее значение тока короткого замыкания - ударный ток короткого замыкания, определяемый по формуле [7]:

, (4.9)

где: Кmax - коэффициент, учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока короткого замыкания:

(4.10)

,

Для упрощения расчета Кmax можно воспользоваться таблицей 7.3 [1] в которой приведены значения Кmax при различных значениях Uр/Uа.

Кmax =1,75, при Uр/Uа 2

Наибольшую опасность при коротком замыкании представляют для обмоток трансформатора механические силы, возникающие между обмотками и их частями. Их необходимо учитывать при расчете и конструировании трансформатора. В противном случае они могут привести к разрушению обмотки, к деформации или разрыву витков или разрушению опорных конструкций. Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в обмотке с магнитным полем обмоток.

Радиальную силу можно определить по формуле, Н:

; (4.11)

где: Кр - коэффициент определенный по формуле (5.5);

W - число витков соответствующей обмотки;

Iк max - мгновенное максимальное значение тока обмотки при коротком замыкании, найденное по (5.8);

в - соотношение, определяющее распределение активных материалов в трансформаторе рассчитывается по формуле:

, (4.12)

где: d12 - реальный средний диаметр канала между обмотками пересчитанный по формуле 3.6.

Формула (5.11) дает суммарную радиальную силу, действующую на наружную обмотку и стремящуюся растянуть ее. Такая же, но направленная прямо противоположно сила действует на внутреннюю обмотку, стремясь сжать ее. Обе эти силы равномерно распределены по окружности обеих обмоток.

Для оценки механической прочности обмоток обычно определяют напряжение сжатия во внутренней обмотке (НН), возникающее под воздействием радиальной силы Fсж.р. При определении напряжения сжатия от радиальной силы находится сила, сжимающая внутреннюю обмотку, условно рассматриваемая как статическая, Н:

(4.13)

Напряжение сжатия, МПа, в проводе внутренней обмотки определяется по формуле:

, (4.14)

где: W - число витков обмотки, для которой определена сила;

П - площадь поперечного сечения одного витка, м2.

Стойкость внутренней обмотки при воздействии радиальных сил зависит от многих факторов, однако в учебных расчетах она может быть оценена приближенно по значению Gсж.р. Для обеспечения стойкости этой обмотки можно рекомендовать не допускать Gсж.р в медных обмотках более 30 МПа [8].

Предельная условная температура обмотки, 0С, рассчитываемая при предположении линейного ее нарастания, согласно [3] при учете теплоемкости металла обмотки и изоляции провода через tкс после возникновения короткого замыкания может быть определена по формулам:

для медных обмоток:



; (4.17)

где: tк - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора; принимается при коротком замыкании на сторонах с номинальным напряжением 35 кВ и ниже - 4 секунды;

j - плотность тока при номинальной нагрузке, А/м2.

За начальную температуру обмотки обычно принимается =900С.

;

Полученные температуры необходимо сравнить с предельно допустимыми температурами обмоток при коротком замыкании, приведенные в таблице 7.6. [1]:

<

=198оС<200 оС

=192 оС <200 оС

Время, в течение которого медная обмотка достигает температуры 2500С, сек:

(4.18)

Возникновение электродинамических сил при коротком замыкании трансформатора является сложным процессом, протекание которого зависит от многих факторов. Теоретические исследования этого процесса позволили создать методики расчета этих сил - упрощенные для ручного метода расчета и уточненные для расчета с использованием компьютера. Первые из них позволяют с приемлемой точностью получить представление о значениях суммарных сил, действующих на обмотки, вторые позволяют с достаточной точностью рассчитать значения сил, действующих на отдельные части обмоток.



5. Расчет магнитной системы трансформатора

5.1 Определение размеров магнитной системы

Основное размеры и данные стержня магнитной системы - его диаметр и высота, число ступеней и активное сечение - приближенно определяются в начале расчета трансформатора до расчета обмоток. Окончательный расчет магнитной системы обычно проводится после того, как установлены размеры обмоток трансформатора и главных изоляционных промежутков и проверены некоторые параметры трансформатора - потери и напряжение короткого замыкания.

Площадь ступенчатой фигуры поперечного сечения стержня - Пф.с выбираем по таблице 8.7. [1] (в зависимости от принятого диаметра стержня) и переводим в м2 (*10-4),

Активное сечение стержня, м2:

Пс = Кз ·Пф.с (5.1)

где: Кз -коэффициент заполнения для стали, выбранный по таблицы 2.2. [1]

Аналогично для ярма, Пф.я выбираем по таблице 8.7. [1] и переводим в м2 и рассчитываем активное сечение ярма Пя.

После определения полных сечений стержня и ярма для плоской шихтованной магнитной системы находят ее основные размеры - длину стержня lс и расстояние между осями соседних стержней С.

Длина стержня, м:

, (5.2)

где: - высота обмотки, м;

и - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма, м. При отсутствии прессующих колец обмотки эти значения выбираются только из условий ее изоляции по таблице 4.16. [1].

Расстояние между осями соседних стержней, м (рисунок 3.1):

, (5.3)

где: Д1н - наружный диаметр обмотки ВН, м;

а22 - расстояние между обмотками соседних стержней в метрах, определенное по таблице 4.16 [1] или 4.17. [1].

Масса стали в стержнях и ярмах плоской магнитной шихтованной системы определяется путем суммирования масс прямых участков и углов. Углом магнитной системы называется ее часть, ограниченная объемом, образованным пересечением боковых призматических или цилиндрических поверхностей одного из ярм и одного из стержней.

Для магнитных систем с размерами пакетов стержней и ярм по таблице 8.10. [1] объем угла может быть принят по таблице 8.7. [1]. Примем многоступенчатую форму магнитной системы.

Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг:

(5.4)

где: Vy -объем угла плоской шихтованой магнитной системы, см3 (таблица 8.7.[1]);

- плотность трансформаторной стали, кг/м3 (применяемые в силовых трансформаторах марки стали имеют плотность: холоднокатаная 7650 кг/м3).

Масса стали ярм может быть определена как сумма двух слагаемых: массы частей ярм, заключенных между осями крайних стержней и массы стали в частях ярм, заштрихованных на рисунке 7.1:

(5.5)

Масса частей ярм, заключенных между осями крайних стержней можно рассчитать по формуле, кг:

, (5.6)

где: с - число активных (несущих обмотки) стержней:

для трехфазного трансформатора с=3; для однофазного с=2;

Пя - активное сечение ярма, м2.

Масса стали стержней в пределах окна магнитной системы, кг:

, (5.7)



где: Пс - активное сечение стержня, м2;

lс - высота стержня в метрах.

Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма, кг:

, (5.8)

где: а1я - большая ширина пакета ярма, мм

Масса стали стержней при многоступенчатой форме сечения ярма определяется как сумма двух слагаемых, кг:

, (5.9)

Полная масса стали плоской магнитной системы, кг:

Gст=Gс+Gя (5.10)

5.2 Определение потерь холостого хода трансформатора

Режим работы трансформатора при питании одной из обмоток от источника с переменным напряжением при разомкнутой другой обмотке называется режимом холостого хода. Потери, возникающие в трансформаторе в режиме холостого хода при номинальном напряжении на первичной обмотке и номинальной частоте называются потерями холостого хода.

Потери холостого хода трансформатора Рx состоят из:

магнитных потерь, т.е. потерь в активном материале (стали магнитной системы), потерь в стальных элементах конструкции остова трансформатора, вызванных частичным ответвлением главного магнитного потока), основных потерь в первичной обмотке, вызванных током холостого хода, и диэлектрических потерь в изоляции.

Магнитная индукция в стержнях и ярмах плоской шихтованной магнитной системы определяется для рассчитанного напряжения витка обмотки и окончательно установленных значений активных сечений стержня Пс и ярма Пя, Тл:

Вс=Uв /(4,44 ·ѓ· Пс); (5.11)

где: Uв -напряжение витка обмотки, В;

Пс и Пя - установленные значения активных сечений стержня и ярма, м2.

Вя=Uв /(4,44· ѓ ·Пя); (5.12)

Удельные потери в стали Р и в зоне шихтованного стыка р3 для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 и толщиной 0,35 и 0,30 мм при различных индукциях и ѓ = 50 Гц приведены в таблице 8.10. [1]:

При Bc=1,578: pc=1,251 Вт/кг

При Bя=1,553: pя=1,207 Вт/кг

Принимаем схему с четырьмя косыми и двумя прямыми стыками в углах

Рисунок 5.1 - Вариант плана шихтовки магнитной системы: косые стыки в четырех и прямые - в двух углах

Рисунок 5.2 - Части магнитной системы, в которых возникают увеличенные потери в холоднокатаной стали при прямых и косых стыках

Значения коэффициента kп.у., для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали разных марок при В=0,9 - 1,7 Тл приведены в таблице 8.11. [1]. и равен 10,64.

Непосредственно в зоне стыка в шихтованной системе происходит увеличение индукции и вследствие этого непосредственно в зане стыка возникают добавочные потери - рз.

Индукция для определения добавочных удельных потерь рз для холоднокатаной стали при прямых стыках принимается равной индукции в стержне - Вз = Вс , для косых стыков следует принимать Вз=Вс/v2.

Площадь зазора (стыка) Пз принимается для прямых стыков равной активному сечению стержня Пс или Пя, для косых стыков Пз=v2·Пс.

Форма сечения ярма может влиять на распределение индукции по сечению ярма и стержня. Если число ступеней в сечении ярма равно или отличается на одну-две ступени от числа ступеней в сечении стержня, то распределение индукции в ярме и стержне можно считать равномерным и принять коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма, kп.я.= 1,0. Для ярма с соотношением числа ступеней стержня и ярма, равным трем kп.я.= 1,04; равным шести, kп.я.= 1,06 и для ярма прямоугольного сечения kп.я.= 1,07.

Для прессовки стержней и ярм при сборке остова трансформатора используются его различные конструктивные детали. В зависимости от мощности трансформатора способ прессовки может быть выбран в соответствии с рекомендациями таблицы 8.12. [1]. В этой же таблице приведены коэффициенты kп.п. и kп.т., для учета влияния прессовки на потери и ток холостого хода.

kп.п. =1,03; kп.т.=1,0405.

Некоторые технологические факторы также оказывают влияние на потери холостого хода. Продольная резка полосы рулона стали на ленты и поперечная резка ленты на пластины приводят к возникновению внутренних механических напряжений в пластинах и увеличению удельных потерь в стали. Это увеличение может быть учтено введением коэффициента kп.р., который для отожженной стали марок 3404 и 3405 может быть принят равным 1,05 и для неотожженной - 1,11.

При нарезке пластин из полосы рулона на линии среза образуются заусенцы. Удаление этих заусенцев при помощи ножей приводит к повышению удельных потерь, которое может быть учтено коэффициентом kп.з.: kп.з.=1 для отожженных пластин и kп.з.=1,02 для неотожженных.

Перешихтовка верхнего ярма остова при установке обмоток приводит к увеличению потерь, учитываемому коэффициентом kп.ш. При мощности трансформатора до 250 кВ·А kп.ш=1,01, при 400-630 кВ·А kп.ш=1,02, при 1000-6300 кВ·А kп.ш=1,04-1,08.

Для плоской трехфазной магнитной системы с взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, потери холостого хода могут быть рассчитаны по формуле, Вт:

(5.13) Рх=[kп.р.·kп.з.(рс·Gс+ря·Gя/ - 4·ря·Gу+((рс+ря)/2)·kп.у.·Gу)+?рз·nз·Пз]·kп.я.·kп.п.·kп.ш

Такая магнитная система имеет четыре угла на крайних и два на соседних стержнях, поэтому более подробно выражение ?рз·nз·Пз можно расписать как:

4·Пз·рз+ 1·Пс·рс+ 2·Пя·ря

=17,078

5.3 Определение тока холостого хода трансформатора

Ток первичной обмотки трансформатора, возникающий при холостом ходе при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, называется током холостого хода.

При расчет тока холостого хода трансформатора отдельно определяют его активную и реактивную составляющие.

Активная составляющая тока холостого хода вызывается наличием потерь холостого хода. Активная составляющая тока, А:

Iх.а = Рх /(m·Uф), (5.14)

где: Рх - потери холостого хода, Вт;

Uф - фазное напряжение первичной обмотки, В.



Iх.а = 178,384 /(3·5773,503)=0,0101

Обычно определяют не абсолютное значение тока холостого хода и его составляющих, а их относительное значение по отношению к номинальному току трансформатора iоа, i0р, iо, выражая их в процентах номинального тока.

Тогда активная составляющая, %:

, (5.15)

где: S - мощность трансформатора, кВ? А;

Рх - потери холостого хода, Вт.

Удельные намагничивающие мощности для стали марки 3405 приведены в таблице 5.1. [1].

В, Тл	Марка стали и ее толщина	qз, В•А/м2
		3404, 0,35 мм	3404
1,56		1,575	20700
1,58		1,675	22100

Примечание: при шихтовке в одну пластину данные qз, умножить на 0,82 для стали марки 3404 и на 0,78 для стали марки 3405.

Тл ,;

Тл ,;

Встык=1,1 Тл .

И так для плоской трехфазной шихтованной магнитной системы со взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, полная намагничивающая мощность может быть рассчитана по формуле:

...