Расчет обмоток трансформатора ТМ – 630/10

Основные исходные данные:

-напряжение обмоток: U₁= 1818,65 В; U₂= 5774 В;

-токи обмоток: I ₁=115,47 А; I ₂=36,373 А;

-диаметр стержня d =200 мм;

-высота обмотки l =604,32 мм;

-потери короткого замыкания P _к=7600 Вт.

-напряжение витка u _в=9,854 В.

-средний диаметр обмотки d₁₂=288,32 мм

 

Расчет обмотки НН

Число витков обмотки НН согласно 6.6.

                    (12.2.1)

Принимаем ω₁ = 185 витка.

Уточненное значение напряжения одного витка

                   (12.2.2)

Средняя плотность тока в обмотках согласно 6.3[1].

                      (12.2.3)

Сечение витка ориентировочно согласно 6.12.

                  (12.2.4)

Согласно табл. 4.4 по номинальной мощности трансформатора, току на один стержень, номинальному напряжению U₁ и сечению П'₁ выбираем конструкцию цилиндрической обмотки из прямоугольного алюминиевого провода.

Считаем обмотку двухслойной, в которой в каждом слое одинаковое количество витков 6.10

                   (12.2.5)

Ориентировочный осевой размер витка согласно 6.11.

                      (12.2.6)

 

По таблице 6.2[1] выбираем виток состоящий из провода АПБ с намоткой на ребро.

                    (12.2.7)

где  – количество проводников в витке; и b размеры провода без изоляции;

a ' и b ' – размеры провода с изоляцией.

АПБ – 2

Общее сечение витка согласно 6.13

,                           (12.2.8)

где  – сечение одного провода.

Полученная плотность тока согласно 6.14 равна

                              (12.2.9)

Действительная высота витка

                   (12.2.10)

Осевой размер обмотки согласно 6.15

                      (12.2.11)

Радиальный размер обмотки согласно 6.17

                   (12.2.12)

где согласно табл. 6.7

Диаметр обмотки согласно 6.18 и 6.19 соответственно внутренний и наружной

              (12.2.13)

(12.2.14)

Масса металла обмотки по 7.4

,         (12.2.15)

где

                      (12.2.16)

Масса провода согласно табл. 6.5 равна

            (12.2.17)

Основные потери в обмотке по 7.2

                     (12.2.18)

Добавочные потери в обмотке по 7.7 и 7.9

, (12.2.19)

где  – размер проводника поперек длины катушки;

n – число проводников по высоте сечения катушки.

              (12.2.20)

где в – размер проводника вдоль длинны катушки;

m – число проводников по высоте сечения катушки.

Поверхность охлаждения обмоток НН всего трансформатора по 6.21[1]

         (12.2.21)

где k_з=0,75

Плотность теплового потока по 6.22

                   (12.2.22)

Данная величина соответствует рекомендациям гл. 6.2

 

Расчет обмотки ВН.

Выбираем схему регулирования согласно рис. 6.11 а [1] с выводом концов всех трех фаз обмотки к одному трехфазному переключателю. Контакты переключателя должны быть рассчитаны на рабочий ток не менее 115,4.

Рис. 12.2.1 Схема регулирования напряжения.

 

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении согласно 6.33[1].

                      (12.2.23)

Число витков на одной ступени регулирования согласно 6.34[1].

(12.2.24)

где  – напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений.

Принимаем 15

Для пяти ступеней регулирования:

Напряжения В	Число витков на ответвлениях
10500 10250 10000 9750 9500	588 + 2·15 = 618 588 + 15 = 603 588 588 – 15 = 573 588 – 2·15 = 558

 

Ориентировочная плотность тока согласно 6.39.

                             (12.2.25)

Ориентировочное сечение витка согласно 6.1[1].

                           (12.2.26)

По табл. 4.4 выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из алюминиевого прямоугольного провода. В соответствии с табл. 6.2 выбираем провод марки

АПБ ×                        (12.2.27)

АПБ × 1

Сечение витка

Плотность тока в обмотке согласно 6.43

                           (12.2.28)

Общий суммарный радиальный размер проводов при намотке плашмя, если q₂=1200 Вт/м² и k_з=0,8 по 6.5

                               (12.2.29)

Число витков в слое по 6.44

                           (12.2.30)

Принимаем  витков

Число слоев в обмотке по 6.45

              (12.2.31)

Принимаем 12

Таблица 12.2.1

Число витков в слоях

Слои	Витки основные	Витки регулировочные
1 – 11	558	25
12		35
Всего	618                          витков

 

Общий суммарный радиальный размер металла

                       (12.2.32)

Согласно гл. 6.2 обмотка выполняется в виде двух катушек: внутренний и внешней содержащих соответственно 4 и 8 слоев. Между катушками выполнен осевой масляный канал шириной 6 мм.

Рабочее напряжение двух соседних слоев обмотки по 6.46.

              (12.2.33)

По табл. 5.1 находим: межслойные изоляции – кабельная бумага толщиной 0,12 мм в n_б=3 слоев. Выступ изоляции на торцах обмотки 16 мм.

Радиальный размер обмотки по 6.47-6.49

      (12.2.34)

Внутренний диаметр обмотки ВН по 6.51

                (12.2.35)

Внешний диаметр обмотки по 6.51[1]

                   (12.2.36)

Расстояние между осями стержней

                           (12.2.37)

Принимаем С = 402 мм

Масса металла обмотки ВН по 7.4[1]

(12.2.38)

где

Масса провода обмотки согласно табл. 6.5

             (12.2.39)

Масса металла двух обмоток

                    (12.2.40)

Добавочные потери в обмотке согласно 7.8 и 7.10

,            (12.2.41)

где ;

m – число проводников по высоте сечения катушки; n=N_{сл 2};

b – размер проводника в осевом направление катушки;

 – размер проводника в радиальном направление катушки.

 

Поверхность охлаждения обмотки по 6.54[1]

         (12.2.42)

где n=2; k=0,8

Плотность теплового потока согласно 6.41[1]

,(12.2.43)

где

 Вт

 Вт/м²

 

Рис. 12.2. Размещение обмоток трансформатора.