Трансформатор 4700/35

системы. Стержни  магнитной системы скреплены  бандажами из стеклоленты,

ярма пресуются ярмовыми балками.

Размер пакетов  выбран по Табл.8.3.[1].

Без пресующих пластин.

|_d(м)_|_nc_|_Kкр_|_aя(мм.)_|   a = |320 | 295 | 275 | 265 | 245 | 225 | 205 | 165 | 135 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |

| 0,33   09,00   00,93   07,00        b = | 040 | 034 | 017 | 009 | 011 | 010 | 009 | 011 | 010 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 | 000 |

где

ая - ширина крайнего наружного пакета ярма

nc - число ступеней в сечении стержня

nя - число ступеней в сечении ярма

Площадь сечения  стержня Пфс и ярма Пфя приняты по Табл.8.7.[1].

Пфс = 797,1      см^2

Пфя = 820,2      см^2

Объем углов  магнитной системы приняты по Табл.8.7.[1].

Vу = 22382      см^3 
 
 
 
 
 
 

Сечение стержня  магнитопровода показано на рисунке 3.7

Рисунок 3.7 

1). АКТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ  СТЕРЖНЯ И ЯРМА И РЕАЛЬНЫЙ  ОБЪЕМ УГЛОВ

Пс = Пфс*Кз =797,1     *10^(-4)0,97 = 0,0773187 м^2

Пя = Пфя*Кз =820,2     *10^(-4)0,97 = 0,0795594 м^2

Vу = Vу*Кз =22382     *10^(-6)0,97 = 0,02171054 м^3

Пз=sqr(2)*Пс =1,41*0,08=0,109м^2

2). ВЫСОТА ОКНА  МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ LC И РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ОСЯМИ СТЕРЖНЕЙ (С)

lc =L+(lo'+lo'')= 1,05+(0,05+0,05)=1,15 м

C = D''+a22 =0,60862+0,018=0,62662 м

3). ОПРЕДЕЛЕНИЕ  МАССЫ СТЕРЖНЕЙ ЯРЕМ И УГЛОВ

Gy=Кз*Vя*7560=161,10306207кг

Gя=Gя'+Gя''=1847,7235677168кг

Gс=Gc'+Gc''=2125,15313634кг

где

Kз=0,97

Gя'=2*(c-1)*C*Пя*7650 = 2*(3-1)*0,627*0,08*7650 =1525,52 кг

Gя''=2*Gу =2*161,10=322,21 кг

Gc'=c*Пс*lc*7650=3*0,08*1,15* 7650 =2040,63 кг

Gc''=c*(Пс*a1я*7650-Gу))=3*(0,08*0,32*7650-161,10))=84,52 кг

где

a1я - максимальная  ширина пакета ярма

4). ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА 

Индукция в  стержне, ярме и местах косых стыков

Bc = Uв/(4.44*f*Пс)=27,04/(4.44*50,00*0,0773)=1,58 Тл

Bя = Uв/(4.44*f*Пя)=27,04/(4.44*50,00*0,0796)=1,53 Тл

Bкос = Bc/sqr(2)=1,58/1,41=1,11 Тл

Удельные потери для стали ярем, стержней и стыков по Табл.8.10.[1] для выбраной стали

Pc=1,190Вт/кг  ; Pсз =630       Вт/м^2;

Pя=1,190Вт/кг  ; Pяз =630       Вт/м^2;

Pкос=630       Вт/кг  ;

Пз=0,109345154165057м^2

На основаниии пар.8 и Табл.8.12.[1] приняты коэфициенты

Кпя =1,0-коэф. увиличения потерь, зависит от формы ярма

Кпп =1,03-учитывает влияние прессовки на потери ХХ

Кпр =1,05-учитывает увиличение удельных потерь в стали в связи с резкой

Кпз =1-коэфициент заусенцев

Кпш =1,05-коэфициент перешихтовки

Кпу =8,58-учитывает увиличение потерь в углах магнитной системы

Pxx(заданые)=6000,00

Pхх=[Kпр*Кпз*(Рс*Gc+Pя*Gя'-4*Pя*Gу+(Pc+Pя)*Кпу*Gу/2)+6*Pкос*Пз]*Kпя*Kпп*Kпш = [1,05*1*(1,190*2125,15+

+1,190*1525,52- 4*1,190*161,10+(1,190*1,190)*8,58*161,10/2 )+6*630*0,1093]*1,0*1,03*1,05=6377,3715 Вт

Отклонение потерь от заданого значения =6,289525%

5). ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

По пар.8.3. и Табл.8.17.[1] находим намагничивающие мощности

qc=1,524ВА/кг  ; qсз =14040ВА/м^2;

qя=1,524ВА/кг  ; qяз =14040ВА/м^2;

qкк=14040А/м^2  ;

На основаниии пар.8 и Табл.8.12.[1] и 8.21[1]  приняты коэфициенты

Ктр =1,18-учитывает влияние резки полосы рулона на пластины

Ктз =1,0-учитывает влияние срезания заусенцев

Кпл =0,9-учитывает ширину пластин в углах магн. системы

Ктя =1,0-учитывает форму сечения ярма

Ктш =1,05-учитывает перешихтовку верхнего ярма

Ктп=1,05-учитывает  прессовку магнитной системы

Кту=27,95-учитывает  увиличение намагничивающей мощности в углах м.с.

Мощность холостого  хода

Qx=[Kтр*Ктз*(qc*Gc+qя*Gя' - 4*qя*Gя+(qc+qя)*Кту*Ктш*Gу/2)+6*qкк*Пз]*Ктя*Ктп*Ктш =[1,18*1,0*(1,524*2125,15+

+1,524*1525,52- 41,524161,10+ (1,524+1,524)*27,95*1,05*161,10/2)+6*14040*0,11]*1,0*1,05*1,05 = 25489,64 ВА

определение тока Х.Х.

Заданое значение тока холостого хода составляет  1,20%

Ixx=Qx/(Sн/100)=25489,64/(4700000,00/100)=0,54233%

Отклонение тока Х.Х. от заданного значения составляет -54,8055948070567 %

Ixxa=Px/(Sн/100)=6377,3715/(4700000,00/100)=0,136%

Ixxр=SQR(Ixx^2 - Ixxа^2)= SQR(0,294124934-0,01841144)=0,52508427% 
 
 
 

4. РАСЧЕТ РАБОЧИХ  ХАРАКТЕРИСТИК 
 

1). Зависимомть КПД от нагрузки получена по формуле

КПД=1-(Кнг^2*Pк+Po)/(Кнг*Sн*cos(fi2)+Кнг^2*Pк+Po);

где

Pк=40210,6265Вт

Po=6377,3715Вт

Sн=4700000Вт

cos(fi2)=0,8;1,0

Кнг=0;0,25;0,5;0,75;1,0;1,25 - коэфициент нагрузки

Расчеты сведены  в таблице

Таблица 4.1

 cos(fi) | Кнг     |____0___|__0,25__|___0,5___|__0,75__|___1,0___|__1,25___|

0,8......|  КПД   |0,0000000|0,9906306|0,9913363|0,9898224|0,9877612|0,9854889|

1,0......|  КПД   |0,0000000|0,9924904|0,9930570|0,9918413|0,9901850|0,9883573|

Значение коэфициента нагрузки Кнг, соответствующее максимальному КПД

Кнг.м=SQR(Po/Pк)=0,159;

Номинальный КПД (при Кнг=1) равен

КПДном.=0,9878(при  cos(fi)=0.8)

КПДном.=0,9902 (при  cos(fi)=1.0)

Характеристика  КПД=f(Кнг) построена на рис.4.1

Рисунок 4.1

2). Зависимость  вторичного напряжения трансформатора  от Кнг строится по формуле

U2=U2н - deltaU

deltaU=Кнг*(Uка*cos(fi2)+Uкр*sin(fi2))

где

U2н- принято равным 100 %

Uка=0,855545244680851 %

Uкр=6,94529703998104 %

cos(fi2)=0.8;1.0

Кнг=0;0.25;0.5;0.75;1.0;1.25

Расчеты сведены  в таблице 

Таблица 4.2

 cos(fi) | Кнг     |____0___|__0,25__|___0,5___|__0,75__|___1,0___|__1,25___|

0,8......|  U2*    |1,0000000|0,9879000|0,9757000|0,9636000|0,9515000|0,9394000|

1,0......|  U2*    |1,0000000|0,9979000|0,9957000|0,9936000|0,9914000|0,9893000|

Характеристика  U2=f(Кнг) построена на рисунке 4.2 

Рисунок 4.2 
 
 
 

5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 
 

1).ВНУТРЕНИЙ  ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ

-обмотка НН

Tэтa01=(2/3)*(p*ar^2)/(8*Liamdaср)= (2/3)*(1422,06034*0,00205)/(8*0,1929) = 1,261 град.

где

p=3,44*(J1^2*a*b*10^(-8))/(a'+бмс)*b'=3,44*(1778806,867^2*0,0050,0095*10^(-8))/(0,0055+0,36)*0,01 = 1422,06033546129 Вт/м^3

- потери выделяющиеся в 1м^3 общего объема обмотки.

J1=1778806,86695279A/м  - плотность тока в обмотке  НН

a=0,005м. - размер  провода без изоляции

b=0,0095м. - размер  провода без изоляции

a'=0,00545м. - размер  провода c изоляцией

b'=0,00995м. - размер  провода c изоляцией

бмс=0,36м. - толщина  межслоевой изоляции

ar=0,0453 м. -радиальный размер катушки

Liamdacp=(liamda*0.17*(a'+бмс))/(Liamda*бмс+0.17*a')=(1,94616472222222E-04*0.17*(0,00545+0,36))/(1,94616472222222E-04*0,36+ 0.17*0,00545)=0,1929  Вт/м*град

- средняя теплопроводность  обмотки

где

0.17 - УДЕЛЬНАЯ  ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ИЗОЛЯЦИОННОЙ  БУМАГИ(ВТ/(М*ГРАД))

liamda=0.17*(b*a')/(b'-b)* b=0.17*(0,0095*0,00545)/(0,00995-0,0095)* 0,0095=1,94616472222222E-04

- средняя условная  теплопроводность обмотки.

-обмотка ВН

Тэта02=q2*б/ lиз =1153,85*0,0003/ 0,17 =1,697 град.

где

q2=1153,84891485718 Вт  - плотность теплового потока  на поверхности обмотки

б=0,0003 (м) - толщина изоляции провода на одну сторону

lиз=0.17 Вт.(м*град.С) - теплопроводность бумажной, пропитаной маслом изоляции провода

2). ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ  НА ПОВЕРХНОСТИ ОБМОТОК

- обмотка НН

Тэта01м1=k1*k2*k3*0,35*q1^(0,6)=1*1,1*1*0,35*1080,81^(0,6)=25,45 град.

где

k1=1 - естественное  масляное охлаждение

k2=1,1 - для внутренней  обмотки НН

k3=1 - нет горизонтального  канала 
 

- обмотка ВН

Тэта02м2=k1*k2*k3*0,35*q2^(0,6)=1*1*1,1*0,35*1153,85^(0,6)=26,47 град.

где

k1=1 - естественное  масляное охлаждение

k2=1 - для наружной  обмотки ВН

k3=1 - есть горизонтальный  канал

3). ПОЛНЫЙ СРЕДНИЙ  ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ ОБМОТКИ  К МАСЛУ

- НН

Тэта ом ср1 = Тэта01+Тэта01м1=26,71 град

- ВН

Тэта ом ср2 = Тэта02+Тэта02м2=28,17 град

4). ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ  БАКА

По табл.9.4.[1]  выбрана конструкция гладкого бака с радиаторами и прямыми трубами

Внутренние размеры  бака

S1=S2=40мм.  - расстояния  от обмотки до отводов ВН  и от отводов ВН до стенки  бака

S3=33мм. - расстояние  от обмотки до отвода НН

S4=28мм. - расстояние  от  отвода НН до стенки бака

S5=81мм. - расстояние  от обмотки ВН до стенки  бака

d1=20мм. - диаметр   отвода НН

d2=20мм. - диаметр   отвода ВН

Ширина бака B, высота бака H  и его длина A

B=(D2'' +S1+S2+d1+S3+S4+d2)/1000=(608,62+40+20+33+28+20)/1000=0,79 м

A=2*C+(D2''+2*S5)/1000=2*0,627+(608,62+2*81)/1000=2,024 м

Hач=(lc+2*hя+50)/1000=(1150,00+2*320,00+50)/1000=1,84 м

Hяк= мм.

H=Hяк+Hач=1,84м

Принято

B=0,79м

A=2,02м

H=2м

На рисунке 5.1 показаны основные габаритные размеры  трансформатора

Рисунок 5.1 

5). ДОПУСТИМОЕ  ПРЕВЫШЕНИЕ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ  МАСЛА НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ОКРУЖАЮЩЕГО  ВОЗДУХА ДЛЯ НАИБОЛЕЕ НАГРЕТОЙ  ОБМОТКИ НН

Тэта мв= 65 - Тэта ом ср1=65 -26,7125798843066=38,29 град.

6). ПРЕВЫШЕНИЕ  ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА В ВЕРХНИХ  СЛОЯХ

Тэта мвв =1,2*Тэта мв=1,2*38,2874201156934=45,94 град.

7). СРЕДНЕЕ ПРЕВЫШЕНИЕ  ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОЙ СТЕНКИ  БАКА НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

Принимая предварительно перепад температуры на внутреней поверхности стенки бака

Тэта мб=5 град., и запас 2 град.

Тэта бв = Тэта мв - Тэта мб=38,2874201156934- 5- 2 =31,29 град.

8). РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ  КОНВЕКЦИИ ГЛАДКОЙ СТЕНКИ БАКА

Пкгл=H*2*(A+B)=2,00*2*(2,02+0,79)=11,24 м^2

9). ПОВЕРХНОСТЬ  ИЗЛУЧЕНИЯ (ОРИЕНТИРОВОЧНО)

Пи= k*Пкгл = 1,5*11,24=16,86 м^2

где  k=1,5 - для  бака с радиаторами

10). ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ  НЕОБХОДИМАЯ ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ  ДЛЯ ЗАДАНОГО ЗНАЧЕНИЯ (ТЭТА БВ)