Силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор с масляным охлаждением

Тема

Силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор

с масляным охлаждением

        
ЗАДАНИЕ

трансформатор расчет обмотка изоляция

На курсовой проект по дисциплине «Электрические машины».

Трансформатор - силовой двухобмоточный с масляным охлаждением.

Частота сети - 50 Гц.

Полная мощность - 250 кВ^.А.

Схема и группа соединения обмоток - .

Материал обмоток - алюминий.

Напряжение замыкания - 4.5%.

Напряжение первичной и вторичной обмоток -

1. Расчет основных электрических величин трансформатора

Для выполнения электромагнитного расчета трансформатора необходимо определить основные электрические величины: мощность на одну фазу и стержень, номинальные токи на стороне ВН и НН, фазные токи и напряжения, составляющие напряжения короткого замыкания, испытательные напряжения обмоток.

Мощность одного стержня одной фазы трехфазного трансформатора, кВА,:

где S_н - номинальная мощность, кВА;

m - число фаз трансформатора.

Номинальный (линейный) ток, А, обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора:

,

,

где U_H - номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, кВ.

Фазные токи, А, напряжения, В, для обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора, учитывая тип соединения обмоток:

Фазные токи при соединении в «звезду»:

,

,

Фазные напряжения при соединении в «звезду»:

,

,

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,:

где Р_к - потери короткого замыкания, Вт;

S_н - мощность трансформатора, кВА.

Реактивная составляющая при заданном U_к, %,:

Классом напряжения трансформатора считают напряжение обмотки ВН. Каждому классу соответствует испытательное напряжение обмоток. Выберем по таблице 1.1. U_исп = 25 кВ.

2. Расчет основных размеров трансформатора

         2.1 Выбор магнитной системы и материала обмоток

Магнитная система является основой трансформатора. Плоская магнитная система стержневого типа проектируемого трансформатора показана на рис. 1.

Рис. 1

Основные размеры трансформатора: диаметр окружности, в которую вписан стержень, имеющий сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры; высота обмоток; средний диаметр двух обмоток или диаметр осевого канала между обмотками.

Стержни и ярма магнитной системы выполняют ступенчатыми из листов холоднокатоной текстурованной электротехнической стали марок 3413, 3414 толщиной 0.35 мм.

Стальные пластины, заготовленные для сборки магнитной системы, необходимо надежно изолировать одну от другой лаковой пленкой или жаростойким покрытием. При этом коэффициент заполнения стрежня или ярма сталью:

К_з = 0.93 - 0.94 - для однократной лакировки,

К_з = 0.95 - 0.96 - для жаростойкого покрытия.

Коэффициент заполнения сталью площади круга, в который вписан стержень:

где К_кр = (0.91 - 0.93) - коэффициент заполнения круга ступенчатой фигурой стержня.

Рекомендованные значения индукции магнитного поля в стержнях силовых масляных трансформаторов В_с взяты из таблицы 2.1. В_с = 1.6 Т.

В качестве материала для обмоток трансформатора будем использовать алюминий.

         2.2 Предварительный выбор конструкции обмоток

Основным элементом всех обмоток трансформатора является виток. В зависимости от тока нагрузки виток выполняют одним проводом круглого или прямоугольного сечения. Обмоточный провод круглого или прямоугольного сечения (алюминиевый марки АПБ) изолируют лентами кабельной бумаги. Тип конструкции обмотки ВН и НН выбирают по табл. 2.5 в соответствии с поминальной мощностью, напряжением, током одного стержня и поперечным сечением витка обмотки.

Ориентировочное сечение витка каждой обмотки, мм²,:

где - средняя плотность тока в обмотках, предварительно выбираемая по табл.2.6,= 1.4 -1.8.

Тип обмотки ВН:

Тип обмотки - цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода. Основные достоинства - хорошее заполнение окна магнитной системы, простая технология изготовления.

Основные недостатки - уменьшение охлаждаемой поверхности по сравнению с обмотками, имеющими радиальные каналы.

Материал обмотки - алюминий.

Пределы применения - S_Н - до 1600 кВ^.А;

I_Ф - от 10 и до 1200 А;

U_Н - от 10 до 35 кВ;

П - от 7.21 до 500 мм².

Число параллельных проводов - от 1 до 4 - 8 и более.

Тип обмотки НН:

Тип обмотки - цилиндрическая двухслойная из прямоугольного провода. Основные достоинства - простая технология изготовления, хорошее охлаждение. Основные недостатки - малая механическая прочность.

Материал обмотки - алюминий.

Пределы применения - S_Н - до 630 кВ^.А;

I_Ф - от 15 и до 800А;

U_Н - до 6 кВ;

П - от 7.21 до 300 мм² .

Число параллельных проводов - от 1 до 4 - 8 и более.

         2.3 Определение размеров главной изоляции обмоток

Минимально допустимые изоляционные расстояния от обмоток до стержня и ярма, между обмотками, а также главные размеры изоляционных деталей в зависимости от мощности трансформатора для испытательных напряжений 5-85 кВ приведены в табл. 2.7 и 2.8 (рис.2).

         Рис.2

         Для обмотки НН:

        
Для обмотки ВН:

Максимально допустимая толщина изоляции на две стороны (по табл.2.9).

Для проводов АПБ - 0.3(0.40)мм.

         2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмотки

На размер диаметра стержня магнитной системы влияют:

1. Ширина приведенного канала рассеяния, см,:

где а₁₂ - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН,

определяемый по испытательному напряжению обмотки ВН, (табл. 2.8);

второе слагаемое (приведенная ширина двух обмоток):

где  - мощность трансформатора на один стержень, кВА;

К - коэффициент, по таблице 2.10, в зависимости от мощности

трансформатора, материала обмоток, и напряжения обмоток ВН, К = 0.7.

. Величина  - отношение средней длины окружности канала между обмотками d₁₂ и высоте обмоток l,:

Значения  дня масляных трансформаторов приведены в табл. 2.10 ( = 1.2-1.6 ). Рекомендуемые значения  предусматривает получение трансформаторов с заданными потерями, напряжением короткого замыкания.

Диаметр стержня, см,:

где f = 50 Гц - частота питающей сети, Гц;

U_р - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;

В_с - индукция в стержне, Т;

К_с - коэффициент заполнения сталью площади круга;

К_р = 0.95 - коэффициент приведения идеального поля к реальному;

 - мощность трансформатора на один стержень, кВА.

Полученное значение d сравним с диаметрами нормализованной шкалы.

Примем ближайший нормализованный диаметр d_н = 16 см.

Определим отношение:

.

Средний диаметр канала между обмотками, см,:

где а₁ - радиальный размер обмотки НН.

Поэтому:

d₁₂ = 16 + 20.4 + 22.33 + 0.9 = 22.36см.

         Высота обмоток, см,:

         Активное сечение стрежня (сечение стали), см²,:

При окончательном расчете магнитной системы значение П_с может быть скорректировано на 1.0 - 2.0 %.

3. Расчет обмоток НН и ВН

Основным элементом всех обмоток является виток.

Электродвижущая сила одного витка, В,:

U_в = 4.44fВ_сП_с10^-4,

где f = 50 Гц - частота питающей сети, Гц.

U_в = 4.44501.6174.9210^-4 = 6.21 В.

При заданном уровне потерь короткого замыкания Р_К средняя плотность тока в обмотках, А/мм²,:

где C₁ = 0.463 - коэффициент пропорциональности для алюминиевых обмоток;

K_g - коэффициент, учитывающий добавочные потери( по табл. 3.1) K_g = 0.92;

S_H - номинальная мощность трансформатора, кВ^.А;

U_B - напряжение одного витка, В, по формуле (8);

d₁₂ - по формуле (5);

P_K - потери короткого замыкания, Вт.

Выбираем провод НН и ВН прямоугольного сечения.

         3.1 Расчет обмоток НН

Расчет обмоток трансформатора начинают с обмотки низшего напряжения, располагаемой между стержнем и обмоткой НН

Число витков обмотки НН на одну фазу:

,

где В_с - из табл. 2.1;

П_с - рассчитываем по формуле (7);

f - 50 Гц - частота питающей сети, Гц;

U_Ф1 -номинальное фазное напряжение обмотки НН, В.

Полученное значение округлили до ближайшего числа и находим ЭДС одного витка, В,:

и действительную индукцию в стержне, Т,:

Дальнейший расчет зависит от выбранного по табл. 2.5 типа обмотки НН.

Расчет двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода.

В двухслойной обмотке число витков в одном слое:

Осевой размер витка, cм,:

Здесь высота обмотки l₁ = (l - 1.0), где l, см по формуле (6).

Сечение витка, мм²,:

где - предварительно определенное значение плотности тока;

I_Ф1- фазный ток обмотки НН, А.

К полученным значениям П₁ и h_В1 по сортаменту обмоточного провода (табл. 2.4) подбивают провода прямоугольного сечения.

Так как провода с сечением П₁ в таблице нет (оно велико), то выбираем два параллельных провода:

Провод: АПБ сечение - 100.5 мм²; а = 6.5 мм; b = 15.6 мм.

Подобранные размеры проводов записывают в виде:

где а и b - размеры провода без изоляции, мм;

а¹ и b¹ - размеры провода в изоляции, определяют по табл. 2.4 и 3.2;

n_B1 - число параллельных проводов.

Размеры провода в изоляции:

где - расчетная толщина изоляции на две стороны, принимая по табл.3.2.

         Полное сечение витка обмотки, мм²,:

П₁ = n_B1  П_ПР = 2^.100.5 = 201 мм²,

где П_ПР - сечение одного провода, принятое по таблице 2.4.

Реальная плотность тока в обмотке, А/мм²,:

.

Осевой размер (высота) витка, см,:

,

где n_B1 - число параллельных проводов;

h_ПР - высота одного провода в изоляции, см;

h_ПР = b¹ - при намотке плашмя, где b¹- размер провода, см.

Осевой размер обмотки НН, см,:

.

Двухслойную цилиндрическую обмотку выполняют с охлаждающим каналом между слоями.

Радиальный размер обмотки, см,:

,

где a₁₁ - размер охлаждающего канала, см, в зависимости от длины обмотки (а₁₁ = 0.6 см);

l₁ - выбирают по табл.3.3.

Внутренний диаметр обмотки, см,:

,

где a₀₁ - ширина канала между обмоткой НН и стержнем по табл.2.7.

Наружный диаметр обмотки, см,:

.

Полная охлаждающая поверхность обмотки НН, м², для всего трансформатора:

Так как между слоями обмотки есть охлаждающий канал принимаем К = 6.

После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН следует найти плотность теплового потока q₁, Вт/м², на поверхности обмотки:

.

Полученное значение q₁ не должно превышать 1200 Вт/м², для алюминиевых обмоток.

         3.2 Расчет обмоток ВН

В обмотке ВН выполняют ответвления для регулирования напряжения путем переключения без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток от сети. В ГОСТе предусмотрено пять ответвлений на + 5; + 2.5; 0; - 2.5; - 5% от номинального напряжения.

Выбор той или иной схемы зависит от мощности трансформатора, схемы соединения фаз, номинального напряжения, типа обмотки ВН и осуществляется по табл. 2.5. При соединении обмотки ВН в «треугольник» схему регулирования не применяют. Выбираем следующую схему регулирования (рис.3).

Рис.3

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении:

,

где U_Ф2 и U_Ф1 - номинальные фазные напряжения обмоток НН и ВН, В.

Число витков на одной ступени регулирования:

где U_В - напряжение одного витка обмотки, В, вычисляемое по формуле (8).

Число витков обмотки на ответвлениях + 5; + 2.5; 0; - 2.5; - 5% от номинального напряжения соответственно равно:

Предварительно плотность тока, А/мм², в обмотке ВН:

,

где  и - находят соответственно по формулам (9) и (17).

Сечение витка обмотки ВН, мм²,:

,

где I_ф2 - номинальный фазный ток обмотки ВН, А.

Входные витки (катушки) обмотки ВН при ее номинальном напряжении 20 кВ и выше выполняют с усиленной изоляцией, предотвращающей пробой между витками при воздействии на обмотку импульсных перенапряжений.

Усиленную изоляцию делают и на входных катушках каждой фазы непрерывной катушечной обмотки с двух ее концов.

В многослойных цилиндрических обмотках из прямоугольного провода для повышения электрической прочности применяют междуслойную изоляцию из кабельной бумаги толщиной 0.12 мм.

Число слоев кабельной бумаги между двумя слоями определяют по суммарному рабочему напряжению двух слоев обмотки (табл. 3.6.).

Высоту междуслойной изоляции для увеличения пути разряда по поверхности между слоями делают большей, чем высоту слоя витков.

        
Расчет многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода.

Из таблицы 2.4 выбираем провод:

АПБ П = 13.8 мм², а = 3.05 мм, b = 4.7 мм².

Суммарный радиальный размер проводов обмотки, см, необходимый для получения полного сечения всех витков обмотки ВН:

,

где К_оc - коэффициент, учитывающий изоляцию проводов в осевом направлении обмотки,

К_ос = 0.93;

П₂ - сечение витка, мм²;

W_2H и W_P - вычисляют по формулам (45) и (46).

Предельно допустимый размер обмотки по условиям охлаждения, см,:

,

где q - предельно допустимая плотность теплового потока не более 1600 Вт/мм²;

К₃ = 0.8 - коэффициент закрытия поверхности;

- плотность тока в обмотке вычисленная по формуле (47);

К₂ = 172 - числовой коэффициент для алюминиевого провода.

Так как a₁(60) = 1.61 см < a₁ (33) = 1.76 см, то разделять обмотку на концентрические катушки не надо.

Реальные сечения проводов выбранные из таблицы 2.4 записываем так:

марка провода

 ,

где n_B2 - число параллельных проводов витка;

а и b - размеры провода без изоляции, мм;

а¹ и b¹ - размеры провода в изоляции, мм.

Размеры провода в изоляции:

а¹ = а + 2^.  = 3.05 + 0.5 = 3.55 мм,

b¹ = b + 2^. = 4.7 + 0.5 = 5.2 мм,

где 2^. = 0.5 мм - расчетная толщина изоляции по табл. 3.2.

Полное сечение витка, мм²,:

Реальная плотность тока в обмотке, А/мм²,:

где  - номинальный фазный ток а обмотке ВН, А.

Число витков в слое:

.

Число слоев в обмотке:

.

Рабочее напряжение двух слоев (табл.3.6), В,:

,

где  - напряжение одного витка.

По рабочему напряжению двух слоев (табл. 3.6) выбирают число слоев и общую толщину  = 0.36 мм кабельной бумаги в изоляции между слоями обмотки.

Радиальный размер обмотки без экрана, см,:

где ;

n_к - число радиальных каналов.

Внутренний диаметр обмотки, см,:

,

где a₁₂ - минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН выбираем

по таблице 2.8;

 - наружный диаметр обмотки НН, см.

Внешний диаметр обмотки без экрана, см,:

.

Поверхность охлаждения, м²,:

где n - число концентрических катушек обмотки ВН;

К₃ = 0.8 - коэффициент, учитывающий закрытые части поверхности изоляционными деталями.

После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН следует найти плотность теплового потока q₂, Вт/м², на поверхности обмотки:

.

По условиям нагрева обмотки значение теплового потока q₂ не должно превышать 1200 Вт/м² для алюминиевых обмоток.

4. Расчет параметров короткого замыкания

         4.1 Определение потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называют потери при установлении в одной из обмоток тока, соответствующего номинальной мощности и замкнутой накоротко другой обмотке .

Потери короткого замыкания Р_к в трансформаторе подразделяют на следующие составляющие:

основные потери в обмотках НН и ВН, вызванные рабочим током, P₀₁ и Р₀₂;

·   добавочные потери в обмотках НН и ВН, от токов, наведенных полем рассеяния;

- основные потери в отводах между обмотками и вводами, Р_отв1 и Р_отв2;

потери в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора, вызванных полем рассеяния обмоток, Р.

Средний диаметр, см, обмоток НН и ВН соответственно:

Масса металла, кг, обмоток НН и ВН соответственно:

G₀₁ = К  D_CР1  W₁  П₁ 10 ^{- 5} = 35.51 кг,

G₀₂ = К  D_СР2  W_2H  П₂ 10 ^{- 5} = 48.47 кг,

где К = 25.4 - для алюминиевых обмоток;

П₁ и П₂ - сечения витков обмоток, мм².

Основные потери, Вт, в обмотках НН и ВН, соответственно:

где К = 12.75 - для алюминиевых обмоток;

₁ и ₂ - реальная плотность тока в обмотках НН и ВН, А/мм².

Масса металла обмотки ВН с учетом витков верхних ступеней регулирования, кг,:

.

Полная масса металла обмоток трансформатора, кг,:

.

Для расчета добавочных потерь в обмотках НН и ВН от потока рассеяния Ф_Р (рис. 4) необходимо определить коэффициенты. Для обмоток из прямоугольного провода:

где m - число проводников в осевом направлении обмотки;

l - высота обмотки, см;

b_ПР - размер прямоугольного провода в осевом направлении обмотки, см;

К_Р - коэффициент приведения поля рассеяния (К_Р = 0.93 - 0.98).

Коэффициенты, учитывающие добавочные потери в обмотке НН К_Д1 и в обмотке ВН К_Д2, рассчитывают по формулам:

где n - число проводников в радиальном направлении обмотки;

а_ПР - размер прямоугольного провода в радиальном направлении обмотки, см;

К - числовой коэффициент для алюминиевых обмоток (К = 0.037).

Рис. 4.

Расчет основных потерь в отводах обмоток НН н ВН сводится к определению длины проводников и массы металла отводов.

Сечение отвода НН н ВН П_отв равно соответственно сечению витка обмотки. Общая длина отводов для соединения обмоток в «звезду»:

Масса металла отводов, кг, обмотки ВН и НН:

где  - плотность металла отводов ( = 2700 кг/м³ для алюминия).

Основные потери в отводах обмотки НН и ВН соответственно, Вт,:

где К = 12.75 - для алюминиевых обмоток.

Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора, Вт,:

,

где S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА;

К - коэффициент, выбираемый по таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Мощность, кВ^.А

До 1000

1000-6300

6300-10000

К

0.1-0.15

0.2-0.3

0.3-0.4

Полные потери короткого замыкания, Вт,:

Потери короткого замыкания, полученные по формуле (107) не должны превышать более чем на 5% значения Р_к в задании на проектирование трансформатора.

.7 кВт > 3.65 кВт.

Условие выполняется.

         4.2 Расчет напряжения короткого замыкания

Напряжением короткого замыкания U_К двух обмоточного трансформатора называют напряжение которое следует подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установились номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания определяет падение напряжения в трансформаторе при нагрузке, его внешнюю характеристику и ток короткого замыкания. Его рассчитывают в процентах от номинального напряжения первичной обмотки и учитывают при подборе трансформаторов на параллельную работу.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,:

,

где Р_к - полные потери короткого замыкания, Вт;

S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА.

.

Для определения реактивной составляющей напряжения короткого замыкания необходимо рассчитать ряд коэффициентов.

Числовой коэффициент:

,

где l - высота обмотки по формуле (6), см;

d₁₂ - средний диаметр канала между обмотками, см.

Ширина приведенного канала рассеяния, см,:

,

где а₁ и а₂ - радиальные размеры из расчетов обмоток НН и ВН, см;

а₁₂ - ширина канала между обмотками, принимаемая по таблице 2.8.

.

Коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального:

,

где  - числовой коэффициент.

Рис. 5.

Расчетный размер l_х, см, определяющий различие по высоте обмоток НН и ВН (рис.5), зависит от типа обмотки ВН и схемы регулирования напряжения.

При вычислении l_х следует считать, что трансформатор работает на средней ступени регулирования напряжения BH, когда через 2W_p витков обмотки не проходит ток нагрузки.

.

Коэффициент, учитывающий взаимное расположение обмоток НН и ВН:

,

где m - числовой коэффициент m = 0.75 при расположении обмоток как на рис. 5;

l₁ - высота обмотки НН, см.

.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,:

,

где f = 50 Гц - частота сети, Гц;

S^’ - мощность одной фазы трансформатора, кВА;

U_в - напряжение одного витка, В;

, а_р, К_р, К_q - числовые коэффициенты.

Напряжение короткого замыкания, %,:

Значение U_к не должно отличаться от U_к в задании на проектирование трансформатора более чем на 5%.

Требование выполняется.

         4.3 определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании

Процесс короткого замыкания трансформатора, являющийся аварийным режимом, сопровождается многократным увеличением токов в обмотках по сравнению с номинальными токами, повышенным нагревом обмоток и ударными механическими силами, действующими на обмотки.

Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает:

- расчет максимального тока короткого замыкания трансформатора;

определение механических сил между обмотками и их частями ;

определение механических напряжений в изоляционных опорных и межкатушечных

конструкциях и в проводах обмоток;

определение температуры обмоток при коротком замыкании.

Действующее значение установившегося короткого замыкания в обмотке НН и ВН, А,:

где I_ФН - номинальный фазный ток, А;

U_к - напряжение короткого замыкания, %.

В начальный момент времени ток короткого замыкания за счет апериодической составляющей может значительно превысить установившийся.

При этом максимальное мгновенное значение тока короткого замыкания:

где К_м - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания

найдем его по формуле:

.

Радиальная сила действующая на обмотку ВН, Н,:

Радиальная сила, действующая на обмотку НН, будет равна силе F_Р(ВН), действующей на обмотку ВН, но с противоположного направления.

.

Поперечное поле рассеяния, направление которого в верхних и нижних половинах обмоток прямо противоположно, вызывает механические силы F¹_ос, сжимающие обмотки, в осевом направлении, Н,:

,

где а_р - ширина приведенного канала, см.

Равномерное распределение витков по высоте обеих обмоток встречается только при использовании на стороне ВН многослойных цилиндрических обмоток.

Во всех других случаях возможно взаимное расположение обмоток, при котором возникает второе поперечное поле, вызывающее дополнительную осевую силу, Н,:

,

где l¹¹ - расстояние от сердечника магнитопровода до стенки бака трансформатора:

,

где  , d_H - внешний диаметр обмотки ВН и диаметр стержня, см;

S₅ - расстояние от обмотки ВН до стенки бака, см, по таблице 4.2;

m = 1 - коэффициент при расположении обмотки на рис. 5.

Таблица 4.2

Проделав последние вычисления, находим максимальное значение сжимающей силы F_сж в обмотке и силы F_я, действующей на ярмо (рис. 6).

Рис.6

Осевые сжимающие воспринимаются обычно межкатушечными и опорными прокладками из электроизоляционного картона. Ширина таких прокладок b = (40 - 60) мм , длину берут равной радиальному размеру обмотки.

Для оценки механической прочности обмотки вычисляют напряжение сжатия в прокладках межкатушечной (межвитковой) и опорной изоляции и напряжение на разрыв обмотки.

Напряжение сжатия на опорных поверхностях, мПа,:

где F_СЖ - сжимающая сила, Н;

n - число прокладок по окружности обмотки, равное числу реек;

а - радиальный размер обмотки, мм;

b - ширина опорной прокладки, b = (40 - 60)мм.

.

Сила, разрывающая обмотку, Н,:

,

где F_р - радиальная сила, Н.

.

Напряжение на разрыв в проводе обмотки, мПа,:

где W_2H - число витков обмотки ВН;

П₂ - сечение одного витка обмотки ВН, мм².

.

В трансформаторах мощностью до 6300 кВ^.А напряжение на разрыв для алюминиевых обмоток должно удовлетворять неравенству:

.

Температура обмотки через t_сек после возникновения короткого замыкания, С,:

где  - плотность тока в рассматриваемой обмотке, А/мм²;

К = 5.5 - коэффициент для алюминиевых обмоток;

 - начальная температура обмотки, = 90С;

t_к = 5 сек. - длительность короткого замыкания.

Так как вычисленное значение удовлетворяет условию   200С,

для алюминиевых обмоток, следовательно обмотки выбраны верно.

5. Расчет магнитной системы трансформатора

При расчете магнитной системы определяют размеры пакетов и активные сечения стержня и ярма, высоту стержня, расстояние между осями стержней, ярм и всего магнитопровода.

По результатам расчета магнитной системы определяют потери в стали и ток холостого хода.

         5.1 Определение размеров магнитной системы

Число ступеней в сечении стержня, толщину пакетов, ширину пластин (пакетов), высоту сегмента принимают по табл. 5.1, в зависимости от диаметра стержня d_H. В таблицах указана толщина пакетов, мм, в одной половине стержня. Число и размеры пакетов приведены для двух вариантов вертикальной стяжки магнитопровода (остова): без прессующей пластины и с прессующей пластиной. Стяжку с прессующей пластиной производят стальными пластинами, соединяющими ярмовые балки и расположенными внутри обмотки НН. В этом варианте прессующую пластину размещают на место наиболее узкого пакета стержня, уменьшая число пакетов на единицу с каждой половины стержня. Стержни с диаметром большим 220 мм прессуют только бандажами из стеклоленты.

Форма поперечного сечения ярма в средней части повторяет сечение стержня. Крайние пакеты в целях уменьшения прессовки ярма ярмовыми балками делают более широкими, объединяя два-три пакета в один.

Площади поперечного сеченая стержня П_фс и ярма П_я, приведены в табл. 5.3, в зависимости от диаметра стержня d_Н. Эти сечения определены по размерам пакетов указанных в табл. 5.1.

Фрагмент таблицы 5.1.