Проектирование силового трансформатора с цилиндрическими слоевыми обмотками и масляным охлаждением

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

?го строения обмоток. Для Sн = 250 кВА рекомендуется схема, состоящая из 4-х концентров, с вертикальным разделением охлаждающими каналами. При этом внутренний слой обмотки ВН соприкасается непосредственно с жестким изоляционным цилиндром и в процессе теплоотдачи не участвует. Значение коэффициента nq зависит от числа поверхностей охлаждения обмоток НН и ВН и определяет схему размещения обмоток. Для данного расчета количество поверхностей охлаждения 6,5:

 

.

Ширину вертикальных охлаждающих каналов предварительно примем равной: .

Определим величину изоляционного промежутка между обмотками НН и ВН с учетом наличия охлаждающих каналов:

 

.

 

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания равна:

 

,

 

где kR = 0,95 - коэффициент Роговского, учитывающий эффект от действия поля рассеяния при отключении регулировочных витков.

Расчетный коэффициент, характеризующий материал (массу, объем и теплоотдачу) обмоток, в данном случае алюминий равен:

 

.

 

Общая ширина обмоток в окне трансформатора

Определим общую ширину обмоток в окне трансформатора:

 

 

Уточним значение коэффициент nq:

 

.

 

Величина средней удельной тепловой нагрузки обмоток трансформатора q0m = 400 Вт/м2 определяет срок службы изоляции и величину приведенных затрат. Правильный выбор данной величины должен обеспечить перегрев обмоток по сравнению с маслом не более 25C. Значение выбрано из таблицы 2.10 [1].

Полученное значение близко к предварительно выбранному:

 

,

 

что позволяет сделать выводы о правильном выборе схемы радиального строения обмоток.

 

Ширина каждой из обмоток в окне и ширина окна

Рассчитаем предварительную ширину каждой из обмоток в окне конструкции магнитопровода (k = 2 - число фаз в окне для трехфазных трансформаторов):

 

;

;

 

Определим суммарный размер изоляционных расстояний в окне по поперечной оси:

 

.

 

Ширина окна равна:

 

.

Предварительное значение коэффициента ?0

Исходя из условий задания и методических рекомендаций [1], для трансформатора номинальной мощностью Sн = 250 кВА и классом напряжения 10 кВ является конструктивное исполнение со стержневой магнитной системой и цилиндрическими слоевыми обмотками из провода с прямоугольной или круглой формой поперечного сечения.

Форма сечения стержня предполагается ступенчатой, вписываемой в окружность диаметром D.

 

Рисунок 1. Сечение стержня магнитопровода

 

При ступенчатой форме сечения магнитопровода несколько снижается расход обмоточного провода. Схема конструктивного исполнения магнитопровода и обмоток приведена на рис. 2.

Значение D определяем по эмпирической формуле:

 

.

 

Поскольку D < 190 мм, конструкция рассчитываемого трансформатора будет предусматривать механическое соединение прессовочных балок верхнего и нижнего ярма внешними по отношению к обмоткам вертикальными шпильками, без прессовочной пластины.

Теперь определим коэффициент использования площади круга Кг - отношение площади ступенчатой фигуры сечения к площади описанной вокруг стержня окружности:

 

.

 

Найдем коэффициент заполнения пакета электротехнической стали активной (чистой) сталью Кз. Значение этого коэффициента зависит от толщины листов стали, толщины изоляции стали и усилия опрессовки стержня. Согласно таблице 2.2 [1] для стали Э3407 толщиной 0,3 мм Кз = 0,96.

Имея информацию о выше указанных коэффициентах, определим коэффициент заполнения активной сталью площади поперечного сечения стержня магнитопровода:

 

 

Данный коэффициент ?0 является важным конструктивным показателем магнитной системы трансформатора и фактически определяет отношение площади активного сечения стержня магнитопровода к площади, ограниченной окружностью, описанной вокруг ступенчатого сечения стержня.

 

Рисунок 2. Основные размеры магнитопровода и обмоток

Диаметр стержня магнитопровода

Рассчитаем диаметр стержня магнитопровода.

 

;

;

;

.

 

Число витков ВН

Рассчитаем число витков ВН:

 

;

 

Теперь определим высоту обмоток. Для этого определим ширину приведенного канала рассеяния:

 

;

 

Теперь необходимо определить отношение среднего диаметра канала рассеяния к диаметру стержня:

 

;

;

 

Геометрия магнитопровода и обмоток

Высота обмоток равна:

 

.

 

Определим высоту окна магнитопровода:

 

;

 

Ширину вертикальных охлаждающих каналов для 500 < Н = 901 < 1200 согласно таблице 2.8 примем равной: .

Межосевое расстояние магнитоповода равно:

 

.

 

Масса стали магнитопровода и проверка критерия правильности предварительного расчета

 

Определим массу стали магнитопровода и сравним с предварительно рассчитанной:

 

 

Проверка правильности произведенных расчетов

Полученная величина не должна отличаться от предварительно рассчитанной более чем на 3%.

 

,

 

т.е. предварительный ра