Расчет силового трансформатора

          0.10      6.00  10.50   -       -         -      -      -     1.44

3СЮ      0.20      6.60  11.50   -       -         -      -      -     1.44

          0.10      5.80  10.00   -       -         -      -      -     1.44

5421     0.15       -    10.00  23.0     34        -      -      -     1.65

          0.08       -    10.00  22.0     36        -      -      -     1.65

          0.20       -      -     -       28       0.50   0.85   1.10   1.70

          0.15       -      -    23.0     26       0.50   0.80   1.10   1.70

3421     0.08       -    10.00  22.0     36       0.40   0.75   1.10   1.70

          0.05       -    10.00  21.0     36       0.40   0.75   1.10   1.70

3422     0.15       -     9.00  20.0     32       0.60   1.25    -     1.55

          0.08       -     9.00  20.0     32       0.50   1.25    -     1.55

          0.05       -     8.50  19.0     36       0.50   1.25    -     1.55

3423     0.15       -     8.00  19.0     26       0.80   1.40    -     1.65

          0.08       -     7.50  19.0     26       0.80   1.40    -     1.65

          0.05       -      -    17.0     28       0.80   1.40    -     1.65

3424     0.15       -     7.50  18.0     -        1.10   1.50    -     1.75

         0.08       -     7.50  18.0     -        1.10   1.50    -     1.75

_____________________________________________________________________________

 

Таблица 9

УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ В СТАЛИ ПРИ  ЧАСТОТЕ 3000 Гц

 

___________________________________________________________________________

 Марка    Толщина    Удельные потери, Вт/кг,      Магнитная индукция, Тл,

 стали     ленты,          не  более,                      не менее, 

            мм        при индукции 0.5 Тл        при напряженности  2500 А/м

___________________________________________________________________________

           0.03              30                              1.8

3441       0.02              35                              1.7

           0.01              40                              1.6

___________________________________________________________________________

ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЯ НА МАГНИТНЫЕ  СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Растворимость кремния в железе в твердом состоянии при температуре 800 °C достигает 15%. Для сплавов с малым количеством примесей, содержащих более 2.5% кремния (3411, 3415, 3416, 2411, 1513), в области твердых растворов g-фаза отсутствует. В сплавах с содержанием кремния менее 2.5% имеет место g-область, которая при увеличении содержании углерода расширяется. К этим сплавам относятся такие электротехнические стали как 2011, 1211, 1212.

Растворение кремния в a-решетке железа вызывает уменьшение обменного взаимодействия, следовательно, температура Кюри и намагниченность насыщения уменьшаются. При увеличении концентрации кремния индукция насыщения монотонно и почти пропорционально убывает.

ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Наиболее вредное влияние на магнитные свойства электротехнической стали оказывает углерод, причем потери на гистерезис, в основном, возрастают до предела растворимости углерода в альфа-решетке железа, который составляет 0,006%. Примесь углерода затрудняет образование текстуры рекристаллизации этих материалов. Магнитные свойства электротехнической стали зависят не только от количества примеси углерода, но и от вида, в котором углерод содержится в сплаве. Коэрцитивная сила при изменении вида углерода как структурной составляющей может измениться в два раза. Когда углерод переходит из цементита в графит, магнитные свойства электротехнической стали улучшаются.

 

ВЛИЯНИЕ СЕРЫ И ФОСФОРА  НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

Значительное увеличение потерь энергии  при перемагничивании обусловлено  примесью серы. Влияние примеси серы на потери связано с размером зерна, зависящим от содержания серы. Примесь  фосфора увеличивает электросопротивление, что способствует уменьшению потерь при перемагничивании.

 

Обмоточные провода

Провода обмоточные с  эмалевой изоляцией обозначаются буквенно-цифровым кодом, в котором указываются: вид  изоляции, форма сечения провода, тип изоляции и через дефис - конструктивное исполнение, температурный индекс, материал проволоки. В условное обозначение провода входят марка провода с добавлением (через интервал) номинального диаметра круглой проволоки или размеры сторон прямоугольной проволоки (для прямоугольного провода) и обозначение стандарта или ТУ на провода конкретных марок.

Провода обмоточные с  эмалевой изоляцией (ПЭ) классифицированы по различным признакам:

• эмалевой изоляции: поливинилацетатная; винифлекс (В); метальвин (М); полиуретановая (У); полиэфирная (Э); полиимидная (И); полиамидная (АИ); полиэфириримидная (ЭИ); полиэфирцианураатимидная фреоностойкая (Ф).
• форме сечения: круглые; прямоугольные (П).
• толщине изоляции: типа 1; типа 2.
• конструктивному исполнению изоляции: однослойная; двухслойная (Д); трехслойная (Т); четырехслойная (Ч); с термопластичным покрытием, склеивающимся под воздействием температуры (К).
• температурному индексу (нагревостойкости), °С: 105, 120, 130, 155, 180, 200, 220 и выше.
• материалу проволоки: медная; медная безжелезистая (БЖ); медная никелированная (МН); алюминиевая мягкая (А); алюминиевая твердая (АТ); биметаллическая: алюмомедная мягкая (АМ), сталемедная (СМ); из сплавов: манганиновая мягкая (ММ), манганиновая твердая (МТ), манганиновая стабилизированная (МС), константановая мягкая (КМ), константановая твердая (КТ), никелькобальтовая (НК); драгоценных металлов; никелевая; нихромовая (НХ).

Провода обмоточные с  эмалево-волкнистой, волокнистой, пластмассовой  и пленочной изоляцией подразделяются:

• по виду изоляции: волокнистая: хлопчатобумажная (Б), из натурального шелка (Ш), капроновая (К), полиэфирная (лавсановая) (Л), из трилобала (Кп), оксалона (Од), аримида (Ар); бумажная (Б); стекловолокнистая (С); стеклополиэфирная (СЛ); пластмассовая (П); пленочная: фторопластовая (Ф), полиамидо-фторопластовая (И), фторопластовая с полиимидно-фторопластовой (ФИ); комбинированная.
• по числу обмоток: однослойная (О); двухслойная (Д).
• по виду пропитки: глифталевая, полиэфирная и другие основы (130 °C); кремнийорганическая (155 и 180 °С); органосиликатная композиция (свыше 180 °С).
• по типу изоляции: нормальная; утонченная (Т); усиленная (У); дополнительная поверхностная лакировка (Л).
• по отличителным особенностям: транспонированный провод (т); подразделенный провод (П); число элементарных проводников (обозначается цифрой); толщина общей бумажной изоляции (знаменатель дроби).
• по температуре эксплуатации: 60, 80, 90, 120, 180, 200 °C; нагревостойкости в пропитанном состоянии на классы: У (90°C), A (105°C), E (120°C), B (130°C), Г (155°C), H (180°C), C (более 180°C).
• материалу проволоки: медная; медная безжелезистая (БЖ); медная никелированная (МН); алюминиевая (А); манганиновая мягкая (ММ); манганиновая твердая (МТ); константановая мягкая (КМ); константановая твердая (КТ); нихромовая (НХ).
• по сплавам: на основе меди (БрМгЦр); покрытые словом никеля или железа и никеля, нанесенных гальванических способом и сплавом на основе других материалов.
• по конструктивному исполнению жилы: круглая (однопроволочная, многопроволочная); прямоугольная; полая.

Основные характеристики обмоточных проводов

 

Марка провода	Характеристика изоляции	Диаметр  проволоки, мм	Максимальная рабочая  температура,°С
ПЭВ-1	Один слой высокопрочной эмали  ВЛ-931	0,02...2,5	105
ПЭВ-2	Два слоя высокопрочной эмали ВЛ-931	0,06...2,5	105
ПЭТ-155	Лак ПЭ-955 на полиэфиримидной основе	0,02...2,5	155
ПЭТВ	Высокопрочный нагревостойкий лак  ПЭ-939 или ПЭ-943 на основе полиэфиров	0,02...2,5	130
ПЭВД	Высокопрочная эмаль с дополнительным термопластичным слоем лака	0,1...0,5	105
ПЭВЛ	Высокопрочная эмаль и обмотка из лавсановой нити	0,02...1,56	120
ПЭВТЛ-1	Один слой высокопрочной полиуретановой эмали	0,05...1,56	130
ПЭВТЛ-2	Два слоя высокопрочной полиуретановой эмали	0,05...1,56	130
ПЭВТЛК	Высокопрочная эмаль на основе полиуретана  и полиамидной смолы	0,06...0,35	130
ПЭЛ	Лак на масляной основе	0,02...2,5	105
ПЭЛО	Лак на масляной основе и обмотка  из полиэфирной нити	0,05...1,56	105
ПЭЛЛО	Лак на масляной основе и обмотка  из лавсановой нити	0,06...1,56	105
ПЭЛР	Высокопрочная эмаль на основе полиамида и резольной смолы	0,06...2,5	120
ПЭЛШКО	Лак на масляной основе и обмотка  из капронового волокна	0,1...2,1	105
ПЭМ-1	Один слой высокопрочной эмали  ВЛ-941	0,02...2,5	105
ПЭМ-2	Два слоя высокопрочной эмали ВЛ-941	0,02...2,5	105
ПЭС-1	Один слой высокопрочного лака на основе поливинилформаля	0,06...2,5	105
ПЭС-2	Два слоя высокопрочного лака на основе поливинилформаля	0,06...2,5	105
ПЭТЛО	Высокопрочный нагревостойкий лак  на основе полиэфиров и обмотка из лавсановой нити	0,06...0,52	120
ПСД	Два слоя обмотки из стекловолокна с пропиткой нагревостойким лаком	0,5...5,2	155
ПСДК	Два слоя обмотки из стекловолокта  с пропиткой кремнийорганическим  лаком	0,5...5,2	180
ПНЭТ	Высокопрочная нагревостойкая эмаль  на основе полиамидов	0,06...2,5	220
ПЭШО	Лак на масляной основе и один слой шелковых нитей	0,05...1,56	105
ПЭБО	Лак на масляной основе и один слой хлопчатобумажной пряжи	0,38...2,12	105

 

Основные параметры  обмоточных проводов круглого сечения  для трансформаторов

 

Номинальный  диаметр провода  по меди, мм	Сечение провода  по меди, мм2	Диаметр провода с  изоляцией, мм						Сопротивление  1 м провода  при 20°С, Ом	Допустимый  ток при  плотности  2 А/м2, А
		ПЭВ-1	ПЭВ-2	ПЭЛ	ПЭТВ	ПНЭТ	ПЭЛШО
0.02	0.00031	0.027	-	0.035	-	-	-	61.5	0.0006
0.025	0.00051	0.034	-	0.04	-	-	-	37.16	0.001
0.03	0.00071	0.041	-	0.045	-	-	-	24.7	0.0014
0.032	0.0008	0.043	-	0.046	-	-	-	22.4	0.0016
0.04	0.0013	0.055	-	0.055	-	-	-	13.9	0.0026
0.05	0.00196	0.062	0.08	0.07	-	-	0.14	9.169	0.004
0.06	0.00283	0.075	0.09	0.085	0.09	-	0.15	6.367	0.0057
0.063	0.0031	0.078	0.09	0.085	0.09	-	0.16	4.677	0.0063
0.07	0.00385	0.084	0.092	0.092	0.1	-	0.16	4.677	0.0071
0.071	0.00396	0.088	0.095	0.095	0.1	-	0.16	4.71	0.0078
0.08	0.00503	0.095	0.105	0.105	0.11	-	0.16	6.63	0.0101
0.09	0.00636	0.105	0.12	0.115	0.12	-	0.18	2.86	0.0127
0.1	0.00785	0.122	0.13	0.125	0.13	0.125	0.19	2.291	0.0157
0.112	0.0099	0.134	0.14	0.125	0.14	0.135	0.2	1.895	0.021
0.12	0.0113	0.144	0.15	0.145	0.15	0.145	0.21	1.591	0.0226
0.125	0.0122	0.149	0.155	0.15	0.155	0.15	0.215	1.4	0.0248
0.13	0.0133	0.155	0.16	0.155	0.16	0.16	0.22	1.32	0.0266
0.14	0.0154	0.165	0.17	0.165	0.17	0.165	0.23	1.14	0.0308
0.15	0.01767	0.176	0.19	0.18	0.19	0.18	0.24	0.99	0.0354
0.16	0.02011	0.187	0.2	0.19	0.2	0.19	0.25	0.873	0.0402
0.17	0.0227	0.197	0.21	0.2	0.21	0.2	0.26	0.773	0.0454
0.18	0.02545	0.21	0.22	0.21	0.22	0.21	0.27	0.688	0.051
0.19	0.02835	0.22	0.23	0.22	0.23	0.22	0.28	0.618	0.0568
0.2	0.03142	0.23	0.24	0.23	0.24	0.23	0.3	0.558	0.0628
0.21	0.03464	0.24	0.25	0.25	0.25	0.25	0.31	0.507	0.0692
0.224	0.0394	0.256	0.27	0.26	0.27	0.26	0.32	0.445	0.079
0.236	0.0437	0.26	0.285	0.27	0.28	0.27	0.33	0.402	0.0875
0.25	0.04909	0.284	0.3	0.275	0.3	0.29	0.35	0.357	0.0982
0.265	0.0552	0.305	0.315	0.305	0.31	0.3	0.36	0.318	0.111
0.28	0.0615	0.315	0.33	0.315	0.33	0.31	0.39	0.285	0.124
0.3	0.0708	0.34	0.35	0.34	0.34	0.33	0.41	0.248	0.143
0.315	0.078	0.35	0.365	0.352	0.36	0.35	0.43	0.225	0.158
0.335	0.0885	0.375	0.385	0.375	0.38	0.37	0.45	0.198	0.179
0.355	0.099	0.395	0.414	0.395	0.41	0.39	0.47	0.177	0.2
0.38	0.1134	0.42	0.44	0.42	0.44	0.42	0.5	0.155	0.226
0.4	0.126	0.44	0.46	0.442	0.46	0.44	0.52	0.14	0.251
0.425	0.142	0.465	0.485	0.47	0.47	0.46	0.53	0.124	0.283
0.45	0.16	0.49	0.51	0.495	0.5	0.5	0.57	0.11	0.319
0.475	0.177	0.525	0.545	0.495	0.53	0.51	0.6	0.099	0.353
0.5	0.196	0.55	0.57	0.55	0.55	0.53	0.62	0.09	0.392
0.53	0.2206	0.58	0.6	0.578	0.6	0.58	0.66	0.0795	0.441
0.56	0.247	0.61	0.63	0.61	0.62	0.6	0.68	0.071	0.494
0.6	0.283	0.65	0.67	0.65	0.66	0.64	0.72	0.062	0.566
0.63	0.313	0.68	0.7	0.68	0.69	0.67	0.75	0.056	0.626
0.67	0.352	0.72	0.75	0.72	0.75	0.72	0.8	0.05	0.704
0.71	0.398	0.76	0.79	0.77	0.78	0.75	0.82	0.044	0.797
0.75	0.441	0.81	0.84	0.81	0.83	0.8	0.87	0.039	0.884
0.8	0.503	0.86	0.89	0.86	0.89	0.86	0.95	0.035	1.0
0.85	0.567	0.91	0.94	0.91	0.94	0.91	1.0	0.031	1.13
0.9	0.636	0.96	0.99	0.96	0.99	0.96	1.05	0.0275	1.27
0.93	0.6793	0.99	1.02	0.99	1.02	0.99	1.08	0.0253	1.33
0.95	0.712	1.01	1.04	1.02	1.04	1.01	1.1	0.0248	1.42
1.0	0.7854	1.07	1.1	1.07	1.11	1.06	1.16	0.0224	1.57
1.06	0.884	1.13	1.16	1.14	1.16	1.13	1.21	0.0199	1.765
1.08	0.9161	1.16	1.19	1.16	1.19	1.16	1.24	0.0188	1.83
1.12	0.9852	1.19	1.22	1.2	1.23	1.2	1.28	0.0178	1.97
1.18	1.092	1.26	1.28	1.26	1.26	1.25	1.34	0.0161	2.185
1.25	1.2272	1.33	1.35	1.33	1.36	1.33	1.41	0.0143	2.45
1.32	1.362	1.4	1.42	1.4	1.42	1.39	1.47	0.0129	2.72
1.4	1.5394	1.48	1.51	1.48	1.51	-	1.56	0.0113	3.078
1.45	1.6513	1.53	1.56	1.53	1.56	-	1.61	0.0106	3.306
1.5	1.7672	1.58	1.61	1.58	1.61	-	1.68	0.0093	3.534
1.56	1.9113	1.63	1.67	1.64	1.67	-	1.74	0.00917	3.876
1.6	2.01	1.68	1.71	1.68	1.71	-	-	0.0086	4.03
1.7	2.2697	1.78	1.81	1.78	1.81	-	-	0.0078	-
1.74	2.378	1.82	1.85	1.82	1.85	-	-	0.00737	-
1.8	2.54468	1.89	1.92	1.89	1.92	-	-	0.00692	-
1.9	2.8105	1.99	2.02	1.99	2.02	-	-	0.00612	-
2.0	3.1415	2.1	2.12	2.1	2.12	-	-	0.00556	-
2.12	3.5298	2.21	2.24	2.22	2.24	-	-	0.00495	-
2.24	4.0112	2.34	2.46	2.34	2.46	-	-	0.00445	-
2.36	4.3743	2.46	2.48	2.36	2.48	-	-	0.00477	-
2.5	4.9212	2.6	2.63	2.6	2.62	-	-	0.00399	-

 

 

 

Изоляторы.

 

 

 

Трансформаторные  масла

 

Трансформаторные масла  применяют для заливки силовых  и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также  масляных выключателей. В последних  аппаратах масла выполняют функции  дугогасящей среды.

 

Общие требования и свойства

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150 °С для разных марок. 
Наиболее важное свойство трансформаторных масел — стабильность против окисления, т. е. способность масла сохранять параметры при длительной работе. В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой — 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом. 
В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла. Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов окисления масла).

Окисление проводилось в аппарате, регистрирующем количество поглощаемого маслом кислорода при 130 °С в присутствии катализатора (медной проволоки) в количестве 1 см2 поверхности на 1 г масла с окисляющим газом (кислородом) в статических условиях. Происходящее при очистке нефтяных дистиллятов снижение содержания ароматических углеводородов, как и удаление неуглеводородных включений, повышает стабильность ингибированного ионолом трансформаторного масла. 
Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация 296) «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей». Стандарт предусматривает три класса трансформаторных масел: 
I — для южных районов (с температурой застывания не выше -30 °С), 
II — для северных районов (с температурой застывания не выше -45 °С), 
III — для арктических районов (с температурой застывания -60 °С). 
Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано. 
Трансформаторные масла работают в сравнительно «мягких» условиях. Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных перегрузках не должна превышать 95 °С. Многие трансформаторы оборудованы пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода воздуха. Образующиеся при окислении некоторые продукты (например, гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления масла. При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем, подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в оборудовании материалов, совместимых с маслом, т. е. не ускоряющих его старение и не содержащих нежелательных примесей. Для высококачественных сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20–25 лет и более. 
Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300–97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5 % (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001 % (мас. доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать масло с содержанием воды 0,0025 % (мас. доля). Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220 кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ. При этом показатели пробивного напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть равны (кВ):