1 Основные электрические величины.

     Номинальные фазные напряжения: 

                          В;    (1.1)

                                        В;

     Номинальные линейные токи:

                                 А;                                      (1.2)

                                      А;

     Номинальные фазные токи

                                                          А;                                        (1.3)

         

А.

     Расчет  трансформатора ведется для обмотки  с алюминиевыми проводами; 
 
 
 
 
 

     

       
 
 

     2 Определение основных размеров трансформатора

 

   Металл  провода обмоток - алюминий;

   Марка стали сердечника – 1212;

Толщина листов стали – 0,5 мм;

Удельные  потери в стали  р₁₀= 1,6 Вт/кг;

     Магнитная индукция в стержня  В_с=1,4 Тл;

Средняя плотность тока в обмотках  j = 2 А/мм²; 

     Отношение веса стали к весу металла обмоток

                                    .                        (2.1)

     ЭДС на один виток  

                       В/виток.        (2.3)

     Число витков в обмотке 1

       витков;                                (2.4)

     Число витков в обмотке 2

       витков;                        (2.5)

  Уточненное  значение ЭДС на виток

  

                                     В/виток;                                         (2.6)

  Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника

                        см²;                        (2.7)

     

     Рисунок 1 Ступенчатая форма поперечного  сечения стержня трансформатора

     Число ступеней стержня сердечника n=6;

     Число каналов в сердечнике – сердечник без каналов;

     Коэффициент заполнения площади описанного круга  площадью ступенчатой фигуры k_кр=0,875;

     Изоляция  стали – бумага;

     Коэффициент заполнения ступенчатой фигуры сталью f_с=0,92;

     Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника

                       см.                          (2.8)

        Номинальная мощность обмотки 1 на стержень сердечника

                                         кВА;                                         (2.9)

     Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника

     

 В;

     Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника

     

А;

     Число витков обмотки 1 на стержень сердечника

     

      витков;

     Предварительная площадь поперечного сечения  провода обмотки 1

                                              мм²;                                 (2.10)

     Тип обмотки 1 – цилиндрическая двухслойная  из провода прямоугольного сечения;

     Номинальная мощность обмотки 2 на стержень сердечника

     

       кВА;

     Номинальное напряжение обмотки 2 на стержень

     

 В;

     Номинальный ток обмотки 2

     

 А;

     Число витков обмотки 2 на стержень

     

 витков;

     Предварительная площадь поперечного сечения  провода обмотки 2

     

 мм²;

     Тип обмотки 2 – многослойная цилиндрическая  из провода круглого сечения.

        Испытательное напряжение обмотки 1 кВ;

     Испытательное напряжение обмотки 2 кВ;

     Изоляционный  цилиндр между обмоткой 1 и сердечником  δ_цо не предусматривается;

     Полное  расстояние между обмоткой 1 и стержнем сердечника

     δ_о=0,6 см;

     Расстояние  между обмоткой и ярмом   

     l_о=3 см;

     Толщина изоляционного цилиндра в промежутке между обмотками 1 и 2

     δ_ц12=0,3 см;

     Толщина каждого из двух вертикальных каналов

     а_к12=0,5 см;

     Полное  расстояние между обмотками 1 и 2

     δ₁₂=2а_к12+δ_ц12=2^.0,5+0,3=1,3 см;                       (2.11)

     Предварительная радиальная толщина обмотки 1

     δ₁=4 см; 

     Предварительная радиальная толщина обмотки 2

     δ₂=2.7 см;

          Предварительное приведенное расстояние между обмотками

                                см.                          (2.12)

     Средний диаметр обмотки 1

                       см;                            (2.13)

     Средний диаметр обмотки 2

                см;                (2.14)

     Средняя длина витка обмоток

                    см.               (2.15)

     Активная  составляющая напряжения короткого замыкания

                                   ;                                        (2.16)

     Индуктивная составляющая напряжения короткого  замыкания 

     

                                  ;                                (2.17)

     Высота  обмоток по оси стержня сердечника

    см;           (2.18)

     где k_р – коэффициент учитывающий переход от средней длины магнитных линии к действительной высоте обмотки по оси стержня.

     Предварительный эскиз расположения обмоток в  окне трансформатора представлен на рисунке 3.

     Высота  окна сердечника 

            см.                                (2.19)

     

     Рисунок 3 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора

 

     Отношение высоты окна сердечника к диаметру стержня сердечника

                                                  .                                             (2.20)

     Для обмоток из алюминиевого провода должно выполняться условие :

 

     

       

     3 Расчет обмоток трансформатора

     

     

     Уточнение средней плотности тока в обмотках

                 А/мм².                (3.1)

     k_м – коэффициент учитывающей дополнительные потери в трансформаторе от потока рассеяния и в отводах трансформатора, при S до 110 кВА

     k_м=1,01-1,03.

     Предварительная удельная тепловая загрузка поверхности обмотки 1  q₁=700/м²;

     Предварительная удельная тепловая загрузка поверхности обмотки 2  q₂=500м². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Расчет цилиндрической обмотки 1 из провода прямоугольного сечения

 

     Предварительная плотность тока в обмотке 1

                               А/мм²;                                  (4.1)

     Площадь поперечного сечения провода  обмотки 1

     

 мм².

     Число слоев n_в1=5

     Число витков в слое      витков;                                  (4.2)

     Предварительная высота витка вдоль стержня сердечника

                                см;                           (4.3)

     Число цилиндрических поверхностей охлаждения обмотки

                                         (4.4)

     принимаем .

     Окончательно  по Приложению 1 принимаются следующие  размеры провода

     

      мм

     намотка на «ребро»;

     Число параллельных проводов       ;

     Площадь поперечного сечения провода

                                   мм²;                                 (4.5)