Проектирование трансформатора ТМ 1600/6

     В соответствии с номинальной мощностью, напряжением и током одного стержня выбираем по таблице 2.2 тип обмотки НН и ВН.   

     Таблица 2.2 Тип и основные свойства обмоток 

     2.3 Определение размеров  главной изоляции  обмоток 
 

Рисунок 2.3 – Главная изоляция обмоток ВН и НН 

     Таблица 2.3 – Минимальное изоляционное расстояние обмоток ВН 

 

     Таблица 2.4 – Минимальное изоляционное расстояние обмоток НН 

 

     Толщина нормальной витковой изоляции провода прямоугольного сечения марки ПБ при испытательном напряжении U_исп = 5 – 85 кВ 2δ = 0,45 (0,5) мм. 
 

     2.4 Определение диаметра  стержня и высоты  обмоток 
 

     Ширина  приведенного канала рассеяния, мм, 

.

     Здесь а₁₂ – изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН определяются по таблице 2.3 для испытательного напряжения обмотки ВН; второе слагаемое – суммарный приведенный радиальный размер (приведенная ширина) обмоток ВН и НН, мм, 

; 

где S ^/ – мощность трансформатора на один стержень, кВ·А;

     k – коэффициент, принятый за 0,5 

; 

     Коэффициент β – отношение средней длины окружности канала между обмотками π·d₁₂ к высоте обмотки l (рисунок 2.2), 

; 

     Диаметр стержня предварительно, м, 

. 

     Здесь S ^/ – мощность трансформатора на один стержень, кВ·А; а_P – ширина приведенного канала, мм; коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному k_P = 0,95; частота сети f = 50 Гц ; и_P – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %; В_C – индукция в стержне, Тл; k_C – коэффициент заполнения сталью площади круга.

     Ближайший нормализованный диаметр d_H = 0,30 м.

     Определяем  коэффициент β_H, соответствующий выбранному диаметру d_H , 

. 

     β_H находится в допустимых пределах.

     Средний диаметр канала между обмотками  предварительно, м, 

.

     Здесь диаметр d_H в м; а₀₁ и а₀₂ – минимальные изоляционные промежутки (рисунок 2.3) по таблицам 2.4 и 2.3 соответственно в мм; радиальный размер обмотки НН (рисунок 2.3) предварительно, мм, 

. 

     Здесь S ^/ в кВ·А; коэффициент k = 0,5; коэффициент k₁=1,4.

     Высота  обмоток предварительно, м, 

. 

     Активное  сечение стержня (чистое сечение  стали), м2, 

. 
 

     3 Расчет обмоток  НН и ВН 
 

     Электродвижущая сила одного витка, В, 

     

. 

     Средняя плотность тока в обмотках, А/мм², 

     

. 

     Здесь коэффициент С₁ = 0,746 для обмоток из алюминиевого провода; k_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери (0,89); Р_K – потери короткого замыкания, Вт; и_В – напряжение одного, В; S_H – номинальная мощность трансформатора, кВ·А; d₁₂ в м;

     Значение  J_CP=3,35 находится в пределах 2,2 – 3,5 А/мм2.

     Ориентировочное сечение витка каждой обмотки, мм², 

 

.

                           

             3.1 Расчет обмоток НН 
 

     Число витков одной фазы обмотки НН, 

. 

     Здесь U_Ф1 – номинальное фазное напряжение обмотки НН, В; f – частота напряжения сети, равная 50 Гц; B_C – индукция в стержне в Тл; П_C – площадь сечения стержня в м².

     Полученное  значение w₁ округляют до ближайшего целого числа, находят напряжение (ЭДС) одного витка, В, 

. 

     и действительную индукцию в стержне, Тл, 

. 
 

     3.1.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки 

     По  ориентировочному сечению витка  П₁ и сортаменту провода выбираем два одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм, 

. 

где k_З – коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q – предельная плотность теплового потока не более 1600 Вт/м²; k – числовой коэффициент; J_ср – плотность тока в обмотке, А/мм. 
 
 

     Размеры провода, мм, 

ПБ

. 

     Полное  сечение витка из n_B1 параллельных проводов, мм², 

, 

где П_ПР – сечение одного провода, мм²;

     Реальная  плотность тока в обмотке НН, А/мм², 

. 

     Высота  катушки в этой обмотке, мм, 

. 

     Число катушек на одном стержне для  обмотки с каналами между всеми  катушками ориентировочно 

. 

     Здесь осевой размер (высота) канала h_K = 5 мм; Значение n_кат1 округляют до целого числа.

     Число витков в катушке 

. 

     Высота (осевой размер) l₁, м, обмотки: с каналами между всеми катушками 

  

     Здесь b^/ – размер провода в изоляции, мм; коэффициент, учитывающий усадку обмотки после сушки и опрессовки k = 0,95.

     Высота  l₁ обмотки НН не отличается более чем на 5% от предварительно рассчитанной величины l.

     Радиальный  размер обмотки, мм, 

. 

     Здесь а^/ – размер провода в изоляции, мм; w_кат1 – число витков катушки, дополненное до ближайшего целого числа; n_в1 – число параллельных проводов в витке.

     Внутренний  диаметр обмотки, м, 

, 

где d_Н – нормализованный диаметр стержня в м;

     а₀₁ – ширина канала между обмоткой и стержнем в мм.

     Наружный  диаметр обмотки, м, 

. 

     Плотность теплового потока q, Вт/м², обмотки, 

. 

     Здесь коэффициент k₁ = 10,7; J₁ – плотность тока в обмотке НН в А/мм²;  
I_Ф1 – фазный ток обмотки ВН в А; w_кат1 – число витков в основных катушках;  
k_Д – коэффициент, учитывающий добавочные потери (k_Д = 1,05); k_З – коэффициент, учитывающий закрытие охлаждаемой поверхности обмотки изоляционными деталями (k_З =0,75); b^/ – размер провода в изоляции в мм; а₁ – радиальный размер обмотки в мм.

     Полученное  значение q не превышает 1100 Вт/м². 
 

 

      3.2 Расчет  обмоток ВН 
 
 

   Обмотка цилиндрическая многослойная из провода прямоугольного сечения.

Рисунок 3.1 – Схема регулировочных ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения 

     Число витков обмотки ВН при