Расчет потерь холостого хода

 

Индукция в стержне согласно 8.15

.                    (11.105)

 Тл.

Индукция в ярме согласно 8.16

.                        (11.106)

 Тл.

Индукция на косом стыке согласно 8.17

.                     (11.107)

 Тл.

Площади немагнитных зазоров на прямом стыке на среднем стержне равны соответственно активным сечениям стержня и ярма. Площадь зазора на косом стыке на крайних стержнях согласно 8.18

.               (11.108)

 мм².

Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков находим по табл. 4.9 для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:

при    ;

при    ;

при      .

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек, с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь холостого хода применим выражение (8.19).

                      (11.109)

где значение коэффициента k _п.у в (11.109) определяется по табл.4.17, k _п.у =10,18.

Удаление заусенцев при нарезке пластин электротехнической стали приводит к увеличению удельных потерь, которое может быть учтено коэффициентом k _п.з: k _п.з = 1 для отожженных пластин.

Удельные потери возрастают при резке пластин. Это увеличение учитывается коэффициентом k _п.р, который для отожженной стали равен 1,05.

Коэффициент формы ярма k _п.я = 1, если число ступеней в сечении ярма и стержня одинаковы или отличаются на 1–3 ступени.

Перешихтовка верхнего ярма приводит к увеличению потерь. Это учитывается коэффициентом k _п.ш. При мощности трансформатора 400–630 кВ·А – 1,02.

Увеличение потерь за счет прессовки стержней и ярм учитывается коэффициентом k _п.п, значения которого приведены в табл. 8.3 k _п.п= 1,03.

Полученное значение Вт составляет  заданного значения.

 

Расчет тока холостого хода

 

По табл. 4.10 находим удельные намагничивающие мощности:

при

при

при

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем (8.20).

Q _x=[ k _т.р.· k _т.з.(q _c G _c+ q_я G '_я-4 q _я G _y+ k _т.у. k _т.пл. G _y)+

+ q ₃ n ₃ П ₃]· k _т.я.· k _т.п.· k _т.ш.,                          (11.110)

где k _т.р. – коэффициент, учитывающий влияние резки рулона на пластины. Для отожжённой стали k _т.р=1,18;

k _т.з. – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев. Для отожжённых пластин k _т.з=1,0;

k _т.пл. – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы. Определяется по табл. 4.22, k _т.пл =1,35;

k _т.я. – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма. Для многоступенчатого ярма k _т.я=1;

k _т.п. – коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы. Определяется по табл. 8.3, k _т.п. =1,045;

 – коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма.  = 1,02 при мощности 400-630 кВ·А.

k _т.у. – коэффициент определяемый из табл 4.23,

k _т.у. = 42,03.

Ток холостого хода согласно 8.21

I _о = .                      (11.111)

или  заданного значения.

Активная составляющая тока холостого хода согласно 8.22

I _оа = .                     (11.112)

I _оа

Реактивная составляющая тока холостого хода согласно 8.23

I _{ор .}                    (11.113)

I _ор = 1,297%.

Тепловой расчет трансформатора

 

Тепловой расчет обмоток

 

Внутренний перепад температуры в обмотке НН согласно 9.1

,                            (11.114)

где  – теплопроводность изоляции провода, по табл. 9.1,

 = 0,17

.

Внутренний перепад температуры в обмотке ВН согласно 9.2

,                      (11.115)

где р – потери, выделяющиеся в  общего объёма обмотки. Для алюминиевого провода определяется согласно формуле 9.4

;               (11.116)

 – средняя теплопроводность обмотки согласно 9.5 [1]

,               (11.117)

где  – теплопроводность междуслойной изоляции, находится по табл. 9.1.

 =0,17 ;

 – средняя условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции, согласно 9.6

,                           (11.118)

где

.

Средний перепад температуры составляет  полного перепада

Обмотка НН:              .

                              .

Обмотка ВН:               .

                              .

Перепад температуры на поверхностях обмоток согласно 9.15

,                            (11.119)

где k = 0,285.

Обмотка НН: =18,939 °С.

Обмотка ВН: =14,765 °С.

Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу согласно 9.15.

                   (11.120)

Обмотка НН:  ºС.

Обмотка ВН:  ºС.

 

Тепловой расчет бака

 

По табл. 9.3 в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию гладкого бака со стенками в виде волн.

Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака. До окончательной разработки конструкции внешние габариты прессующих балок принимаем равными внешнему габариту обмотки ВН.

 

Рис. 11.12. Основные размеры бака.

 

Согласно рис. 9. 5 а должны быть определены следующие минимальные расстояния и размеры:

s ₁ – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до собственной обмотки по табл. 9.4. [1] s ₁ =50 мм;

s ₂  – изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН до стенки бака по табл. 9.4. [1] s ₂ =50 мм; 

d ₁ – диаметр изолированного отвода обмотки ВН при классах напряжения 10 и 35 кВ, d ₁=20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;

s ₃ – изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН или СН до обмотки ВН по табл. 9.5[1] s ₃ =90мм;

s ₄ – изоляционное расстояние от отвода обмотки НН или СН до стенки бака по табл. 9.4 s ₄=20мм;

d ₂ – диаметр изолированного отвода от обмотки НН или СН, равный d₁

Минимальная ширина бака согласно9.16

B = D^” ₂ + (s ₁ + s ₂ + d ₁ + s ₃ + s ₄ + d ₂).     (11.121)

В=385,37+(50+50+20+90+20+20)=635,37 мм.

Принимаем В=700 мм. при центральном положении активной части трансформатора в баке.

Длина бака согласно 9.17

A = 2C + D”₂ + 2 s ₅,                           (11.122)

где s₅ = s₃ + d₂ +s₄.

s₅ =90+20+20=130 мм.

А=2·405,37+385,37+2·130=1456,11мм.

Принимаем А=1500 мм.

Высота активной части

Н_а.ч. = l _с + 2 h _я+ n,                        (11.123)

где п – толщина подкладки под нижнее ярмо, n =50мм.

 мм.

Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.6

Н_я,к = 400 мм.

Глубина бака

Н_σ = Н_а,ч + Н_я,к.                 (11.124)

Н_σ = 1140 + 400 = 1540 мм.

Поверхность излучения стенки согласно 9.33

П_и.в = [2· (А-В)+π · (B+2b)] ·Нв·10^-6,    (11.125)

где b – наибольшая глубина волны b=300 мм;

Нв – высота волнистой стенки на 100 мм меньше предварительно рассчитанной глубины бака.

Рис. 11.13. Форма и основные размеры стенки бака с волнами.

 

Развернутая длина волны согласно 9.34

l_В = 2 ^. b+t – 0,86 ^. d               (11.126)

где с – минимальная ширина масляного канала с=10 мм

t – шаг волны стенки согласно 9.35

t=а+с+2·δ,                           (11.127)

где а – ширины воздушного канала волны, а =25 мм;

δ – толщина стенки δ =1 мм.

t = 25+10+2·1=37 мм.

мм

Число волн согласно 9.36

т = [2· (A — В) + π· В]/t.            (11.128)

.

Поверхность конвекции стенки согласно 9.37

П_к,в= m·l_B·k_B ·H_в·10^-6,                              (11.129)

где k_B – коэффициент, учитывающий затруднение конвекции воздуха в воздушных каналах волн,

k_B =l – α²/190,

где α= b/а.

Полная поверхность излучения бака согласно 9.38

П_и=П_и,в+П_р+П_кр·0,5,                    (11.130)

где П _р – поверхность верхней рамы бака

П _р=0,1 tm;

П _кр – поверхность крышки бака

м²

П _р = 0,1·37·103·10 =0,3811 .

Полная поверхность конвекции бака согласно 9.39

П_к=П_к,в+П_р+П_кр·0,5                     (11.131)

Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха

согласно 9.45 [1]

,         (11.132)

где k = 1,05

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы согласно 9.46 [1]

Θ _{м, б} ≈ k ₁·0,165· ,            (11.133)

где k ₁ – коэффициент, равный 1,0 при естественном масляном охлаждении [1];

Σ П _к – сумма поверхностей конвекции гладкой части труб, волн, крышки без учета коэффициентов улучшения или ухудшения конвекции [1].

 °С

Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха согласно 9.47 [1]

Θ_м.в,в=σ(Θ_бв+Θ_м,б),                                   (11.134)

где σ =1,2 [1].

.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха согласно 9.48 [1]. Согласно ГОСТ1677-85 необходимо выполнить условие < 60 °С и < 65 °С

.                   (11.135)

Обмотка НН: .

Обмотка ВН: .