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