Материал: Переходные процессы в однофазном трансформаторе. методические указания к практическим занятиям и курсовому проектированию. Писаревский Ю.В., Писаревский А.Ю

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

2 bк1

= 2 m1 (a1из

+ 0,1)

(4.24)

– для проводников прямоугольного сечения,

 

2 bк1

= 2 m1 (d1из

+ 0,1)

(4.25)

– для проводников круглого сечения, б) катушек НН:

2 bк2

= 2 m2 (а2из

+ 0,1)

(4.26)

– для проводников прямоугольного сечения,

 

2 bк2

= 2 m2 (d2из

+ 0,1)

(4.27)

– для проводников круглого сечения.

Толщина изоляции обмоток по ширине окна для двух катушек составляет

∆bиз = 23 мм, а по высоте ∆hиз = 14 мм.

Толщина изоляции по высоте включает каркас (прокладку) из стеклотекстолита, наружную изоляцию катушек из стекло-лакоткани, а также разбухание изоляции после пропитки.

Толщина изоляции по ширине окна включает толщину каркаса (прокладки от корпуса), изготовленного из стеклотекстолита, наружных слоев изоляции катушек, выполненных стекло-лакотканью, изоляцию между катушками ВН и НН, зазор на укладку и разбухание изоляции после пропитки.

4.3.14. Общая ширина катушек и изоляции по ширине составляет:

2 bк1 + 2 bк2 + ∆bиз + δ ≤ bок ,

(4.28)

где δ – зазор между катушками в трансформаторе стержневого типа при-

нимается равным δ = 10 мм.

В том случае, если общая ширина катушек и зазора намного меньше bок, целесообразно уменьшить размер bок по сравнению с его значением, определенным в п. 9. В тех случаях, когда приведенные выше условия не выполняются, следует изменить геометрию окна.

4.3.15. Линейная нагрузка AS служит критерием нагрева трансформатора:

AS =

w1 I1н + w2 I2н

(4.29)

 

2 hк

 

Здесь hк – высота катушек обмоток;

2 – учитывает протекание половинного тока в катушках трансформатора.

16

Величина AS не должна превышать значений

AS ≤ 150

А/см

для Sн ≤ 1,0 кВА;

AS ≤ 300

А/см

для Sн > 1,0 кВА.

В тех случаях, когда значения AS превосходит указанные выше, следует изменить hк за счет изменения hок и bок.

4.3.16.Вычертить эскиз рассчитанного трансформатора в двух проекциях

суказанием размеров.

4.3.17. Масса меди обмоток трансформатора:

а)

G

м

= γ

м

(V

+ V

) 10−3 , кг,

(4.30)

 

 

 

м1

 

м2

 

 

где γм = 8,9 г/см3 – удельный вес меди;

 

 

 

 

 

Vм1, Vм2 – объём голой меди соответственно первичной и вторичной

обмоток в см3.

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

Vм1 = 2 q1 l1ср w1, Vм2

= 2 q2 l2ср w2 ,

(4.31)

где l1ср, l2ср – средние длины витков первичной и вторичной обмоток. Средние длины витков трансформаторов до 10 кВА, не имеющих венти-

ляционных каналов можно найти по формулам (см. рис. 6):

в)

l1ср = 2 ас + 2 bс + 2 π r1 ,

 

 

l2ср = 2 ас + 2 bс + 2 π r2 .

(4.32)

Значения радиусов закругления обмоток, не имеющих вентиляционных каналов, определяются по формулам:

д)

r

= b

к2

+ δ

из2

+ 1 b

к1

b

к2

+ 1 b

к1

+10 , мм

 

 

1

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

= δ

из2

+

1 b

к2

=

1 b

к2

+ 7 , мм,

(4.33)

 

 

2

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

где r1, r2 – радиусы закругления средней длины обмоток ВН и НН соответственно (10 мм и 7 мм —толщина изоляции на участке от стержня магнитопровода до средней длины по ширине).

17

Рис. 6. Средняя длина витков l1ср, l2ср первичной и вторичной обмоток трансформатора

В трансформаторах, мощность которых равна или превосходит 10 кВА из-за наличия вентиляционных каналов, расположенных со стороны меньшего размера сечения магнитопровода (см. рис. 6), средняя длина подсчитывается по формулам:

е) lср1 = 2 ас + 2 bс + 2 π r1 + 2 (m2 −1) bв + (m1 −1) bв ,

 

lср2 = 2 ас + 2 bс + 2 π r2 + (m2 −1) bв .

(4.34)

где (m1 −1), (m2 −1) – число вентиляционных каналов по ширине;

bв = 10 мм – ширина вентиляционного канала.

Радиусы закругления подсчитываются так же, как и в предыдущем случае, в соответствии с п. д.

4.3.18. Масса стали магнитопровода трансформатора:

G

ст

= γ

ст

V 10−3

, кг

(4.35)

 

 

ст

 

 

где γст = 7,8 г/см3– удельный вес электротехнической стали; Vст – объём стали магнитопровода, см3;

Для стержневого трансформатора:

где lс

Vст = Sс lс ,

 

– расчётная длина магнитной цепи.

 

Расчётная длина находится по формуле:

 

 

lс = 2 (hок + ас )+ 2 (bок + ас ),

(4.36)

18

т. е. при определении lс пренебрегают закруглениями при прохождении магнитных линий по магнитопроводу.

4.3.19. Соотношение между массами стали и меди:

α =

Gст .

(4.37)

 

Gм

 

Величина α должна находиться в пределах 2 – 5. При частоте 400 Гц: α = 1 – 2.

4.3.20. Общая масса активных и конструкционных материалов трансформатора:

G = (Gм − Gст ) k ,

(4.38)

где k – учитывает массу конструктивных элементов

k = 1,7 – 3,2 для водозащищённых трансформаторов; k = 1,5 – 2,0 для брызгозащищённых трансформаторов.

Большие значения выбирают для меньшей мощности. 4.3.21. Активные сопротивления обмоток:

а) обмотки ВН:

r

= ρ

 

 

lср1 w1

,

(4.39)

 

 

1

115

 

 

q1

 

 

 

б) обмотки НН:

 

 

 

 

 

 

 

 

lср2 w2

 

 

 

r

= ρ

 

 

,

(4.40)

 

 

 

2

115

 

 

q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ρ115 – удельное электрическое сопротивление меди

при 115 °С ;

 

 

1

 

 

ρ =

 

 

Ом мм2/м

 

 

 

 

 

115

40,5

 

 

 

 

 

lср1, lср2 – средняя длина обмоток ВН и НН соответственно.

 

Для изоляции класса Н расчётная температура принимается

 

равной 115 °С .

 

 

 

 

 

4.3.22. Индуктивные сопротивления обмоток

 

а) обмотки ВН:

 

 

 

 

 

б) обмотки НН:

x1

= 2 π L1 fн ;

(4.41)

 

 

 

 

 

x2 = 2 π L2 fн ,

где L1, L2 – индуктивности обмоток, определяемые

19

по приближенным формулам

L = 4 π 10−7

w12

l

 

bк1

, Гн,

 

 

 

 

 

1

hк

1ср

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L2 = 4 π 10−7

w22

l2ср

bк2

 

, Гн.

(4.42)

3

 

 

hк

 

 

 

 

 

 

Размеры катушек должны подставляться в формулы для L1 и L2 в метрах. 4.3.23. Потери энергии и коэффициент полезного действия (КПД)

при cosϕ = 1.

а) потери в меди первичной обмотки:

Рм1 = I12н r1 ,

б) потери в меди вторичной обмотки:

Рм2 = I22н r2 ,

в) суммарные потери в меди обмоток:

Г) потери в стали:

Рм = Рм1 + Рм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

н

3

 

2

Рст

= σст

 

 

Bm Gст ,

50

 

 

 

 

 

где σст – удельные потери в стали при частоте 50 Гц

 

и индукции Bm = 1 Тл.

σст

= 0,80 Вт/кг

при толщине листов 0,35 мм;

σст

= 1,25 Вт/кг

при толщине листов 0,50 мм.

Bm выражается в Тл.

Д) КПД трансформатора определяется по формуле:

(4.43)

(4.44)

η =

Pн

 

100% ,

(4.45)

Рн + Рм

+ Рст

где Рн = Sн cos ϕн при cos ϕн = 1.

Значения КПД должны соответствовать величинам, указанным в п.4. В случае расхождения расчётного КПД и указанного в п.4 больше чем на 1 – 2%,

20

Источник: https://studfile.net/preview/16569511/