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