Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма): 0,286 м.
По табл. 8.7 (Л-1)
Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня: Пф.с = 746,2 см2 = 0,07462 м2;
Площадь ступенчатой фигуры сечения ярма: Пф.я = 762,4 см2 = 0,07624 м2;
Объём угла магнитной системы: Vу = 20 144 см3 = 0,020144 м3
Активное сечение стержня:
Пс = kз(Пф.с = 0,97(0,07462 = 0,07238 м2
Рис. 4 215
195
155
135
5
12
8
7
11
14
24
22
40
528
528
Активное сечение ярма:
Пя = kз(Пф.я = 0,97(0,07624 = 0,07395 м2
Объём стали угла магнитной системы:
Vу.ст = kз( Vу = 0,97(0,020144 = 0,019539 м3
Длина стержня:
lс = 0,820+2(0,075 = 0,97 м
Высота ярма прямоугольного сечения:
hя = [pic]= [pic] = 0,316
Расстояние между осями стержней:
С = D2`` + a22`(10-3 = 0.498+0.030 = 0.528 м
Массы стали в стержнях и ярмах магнитной системы рассчитываем по (8,6),
(8,8)–(8,13) (Л-1):
Масса стали угла магнитной системы:
Gу = Vу.ст.((ст ; где (ст = 7650 кг/м3
Gу = 0,019539(7650 = 149,5 кг
Масса стали ярм:
Gя = Gя` + Gя`` = 2Пя (2С(ст + 2Gу = 2(0,07395 + 2(0,528(7650 +
2(149,5 = 1194,79+299 = 1493,79 ( 1493,8 кг
Масса стали стержней:
Gс = Gс` + Gс`` = 1611,3 + 66,45 = 1677,75 кг
где Gс` = 3(lс(Пс((ст = 3(0,97(0,07238(7650 = 1611,3 кг
Gс``= 3((Пс(а1я((ст – Gу) = 3 (0,07238( 0,31(7650 – 7650 –149,5) =
66,45 кг
Общая масса стали:
Gст = Gя + Gс = 1493,8 + 1677,75 = 3137,5 кг
Расчёт потерь холостого хода.
Расчёт потерь холостого хода производим по параграфу 8.2
Индукция в стержне:
Вс = [pic] = [pic]=1,59 Тл
Индукция в ярме:
Вя = [pic] = [pic]=1,56 Тл
Индукция на косом стыке
Вкос. = [pic] = [pic] = 1,124 Тл
Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня
равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.
Площадь сечения стержня на косом стыке:
Пкос. = [pic]Пс = 1,41(0,07238 = 0,1024 м2
Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по табл. 8.10 (Л-1) для
стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:
При Вс = 1,59 Тл, рс = 1,269 Вт/кг; рз = 974 Вт/м2
При Вя = 1,56 Тл, ря = 1,207 Вт/кг; рз = 934 Вт/м2
При Вкос. = 1,124 Тл, ркос = 445 Вт/м2
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 применим выражение (8,32) (Л-1).
На основании параграфа 8,2 и табл. 8,12 принимаем:
kп.р. = 1,05; k п.з. = 1;. k п.я. = 1; k п.п. = 1,03; k п.ш. =
1,05.
По таблице 8,13 (Л-1) находим коэффициент k п.у. = 10,18.
Тогда потери холостого хода:
Рх = [kп.р( k п.з.((рсGс + ряGя` – 4ряGу + [pic]( k п.у.( Gу) +
4(Пкос.(ркос + + 1(Пс(рз + 2(Пя(рз] ( k п.я ( k п.п. ( k п.ш.
Рх = [1,05(1(( 1,269(1677,75+1,207(1194,79-4(1,207(149,5+[pic] (
(10,18(149,5) + 4(0,1024(445+1(0,07238(974+2(0,07395(934] (1(1,03(1,05 =
= [1,05(5094,4+182,272+70,5+ +138,14] ( 1,0815 = 5740(1,0815 = 6207,8 Вт
Или [pic](100 = 159 % от заданного
Расчёт тока холостого хода.
Расчёт тока холостого хода производим по параграфу 8.3.
По таблице 8,17 (Л-1) находим удельные намагничивающие мощности:
При Вс = 1,59 Тл, qс = 1,715 ВA/кг; qс.з = 18480 ВA/м2
При Вя = 1,56 Тл, qя = 1,575 ВA/кг; qя.з = 20700 Вт/м2
При Вкос. = 1,124 Тл, qкос = 2620 ВА/м2
Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления
используем (8.43), в котором по параграфу 8.3 и таблице 8.12 и 8.21
принимаем коэффициенты:
kт.р. = 1,18; k т.з. = 1,0; k т.пл. = 1,20; k т.я. = 1,0; k
т.п. = 1,05;
k т.ш. = 1,06.
По таблице 8,20 (Л-1) находим коэффициент k п.у. = 10,18.
Qх = [kт.р( k т.з.( (qсGс + qяGя` – 4qяGу + [pic]( k т.у.(k
т.пл.(Gу)+4.(qкос( (Пз.кос + 1(Пс(qс.з + 2(Пя(qя.з] ( k т.я ( k т.п. (
k т.ш.
Qх = [1,18(1((1,715(1677,75+1,575(1194,8-4(1,575(149,5+[pic](
(42,45(1,20(149,5) + 4(2620(0,1024+1(18480(0,07238+2(20700(0,07395](
(1(1,05(1,06 = [1,18((2877,34125+1881,81-941,85+50110,1874)+1073,152+
+1337,5824+3061,53](1,113 = [1,18(53927,48865+5472,2644](1,113 =
69106,701007(1,113 = 16915,75822079 ( 76 915,8 ВА
Ток холостого хода
i0 = Qx/10S = 76915,8/10(2500 = 3,077 %
или [pic]= 279 % заданного значения.
Активная составляющая тока холостого хода:
i0а = [pic]= 0,248 %
Реактивная составляющая тока холостого хода:
i0р = [pic]= 3,067 %
Тепловой расчёт обмоток.
Тепловой расчёт обмоток производится согласно параграфу 9.5 (Л-1).
Внутренний перепад температуры
Обмотка НН по (9.9) и по рис. 9.9 (Л-1).
[pic](01 = [pic] = [pic] = 1,15( С
где ( – толщина изоляции провода на одну сторону, ( = 0,25(10-3 м;
q – плотность теплового потока на поверхности обмотки;
(из – теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода
по табл. 9.1 (Л-1), (из = 0,17 Вт/(м((С);
Обмотка ВН по (9.9) и рис 9.9 (Л-1);
[pic](02 = [pic] = [pic] = 1,06( С
Перепад температуры на поверхности обмоток:
Обмотка НН:
(о, м1 = k1( k2( k3(0,35(q0,6 = 1(1,1(0,8(0,35(7800,6 = 16,7( С
где k1 = 1 – для естественного масляного охлаждения;
k2 = 1,1 – для внутренней обмотки НН;
k3 = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для hk/a = 5/22 = 0.23.
Обмотка ВН:
(о, м2 = k1( k2( k3(0,35(q0,6 = 1(1(0,85(0,35(7190,6 = 15,4( С
где k1 = 1 – для естественного масляного охлаждения;
k2 = 1,1 – для внешней обмотки ВН;
k3 = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для hk/a = 4,5/25 = 0.18.
Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:
Обмотка НН:
(о, м. ср. =(о1 + (о, м1 = 1,15+16,7 = 17,9( С
Обмотка ВН:
(о, м. ср. =(о2 + (о, м2 = 1,06+15,4 = 16,46( С
Тепловой расчёт бака.
Тепловой расчёт бака проводится согласно параграфу 9.6.
По таблице 9.4 (Л-1), в соответствии с мощностью трансформатора выбираем
конструкцию S = 2500 кВА, выбираем конструкцию гладкого бака с навесными
радиаторами и прямыми трубами по рис. 9.16 (Л-1). Минимальные внутренние
размеры бака – по рис. 9.18, (а) и (б), (Л-1).
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.
|S1 = 40 мм |S3 = 23 мм |
|S2 = 42 мм |S4 = 90 мм |
|d2 = 10 мм |d1 = 20 мм |
Минимальная ширина бака по рис. 9.18, (а) и (б), (Л-1).
В = D2``+(S1 + S2 + d2 + S3 + S4 + d1) ( 10-3 =
0.5+(40+42+20+25+90+10) ( (10-3 = 0.727 м
Принимаем В = 0,76, при центральном положении активной части трансформатора
в баке.
Длина бака:
А = 2С+В = 2(0,53+0,76 = 1,82 м.
Высота активной части по (9.24) (Л-1):
На.ч. = lс + 2hя + n ( 10 = 0,97+2(0,316+0,05 = 1,65 м.
uде n = 0,05 м – толщина бруска между дном бака и нижним ярмом
Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном
расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.5 (Л-
1).
Ня.к. = 400 мм = 0,4 м.
Глубина бака:
Нб = На.ч+ Ня.к. = 1,65+0,4 = 2,05 м.
Для развития должной поверхности охлаждения целесообразно использовать
радиаторы с прямыми трубами по рис. 9.16 (Л-1).
Расстояние между осями фланцев по табл. 9.9 (Л-1):
Ар = 2000 мм
Поверхность конвекции труб:
Пк.тр. = 6,253 м2
Поверхность конвекции двух коллекторов при двух рядах:
Пк.к = 0,34 м2
Минимальные расстояния осей фланцев радиатора:
От нижнего среза стенки бака с1 = 0,085 м
От верхнего среза стенки бака с2 = 0,1 м
Для установки этих радиаторов глубина бака должна быть принята:
Нб = Ар + с1 + с2 = 2,000 + 0,085+0,1 = 2,2 м
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой
окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН по (9.32) (Л-1):
(м.в = 65-(о.м.ср. = 65-17,9 ( 47( С
найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение
температуры масла в верхних слоях в этом случае будет
(м.в.в = (((м.в = 1,2(47 = 56,4( С < 60( С
Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности
стенки бака (м.б. = 5(С и запас 2( С, находим среднее превышение
температуры наружной стенки бака над температурой воздуха:
(б.в. = (м.в + (м.б = 47-5-2 = 40( С
Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой
стенки бака:
Пк.гл. = Нб [2(А-В) +(В] = 2([2((1,82-0,76)+3,14(0,76] = 9 м2
Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами по (9.35) (Л-1):
Пи = k(Пк.гл. = 1,5(9 = 18 м2
Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения
(б.в. = 40( С по (9.30) (Л-1):
Пк` = [pic]– 1,12(Пи = [pic]– 1,12(18 = 104,67 м2
Поверхность конвекции составляется из:
Поверхности гладкого бака: Пк.гл. = 9 м2
Поверхности крышки бака:
Пк.кр. = 0,5 [(А-В)((В+0,16) + [pic]] = 0,5([(1,82-0,76)((0,76+ +0,16)
+3,14([pic]] = 0,82 м2
Где 0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака; коэффициент 0,5 учитывает
закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.
Поверхность конвекции радиаторов:
(Пкр. = Пк` - Пк.гл – Пк.кр. = 104,67-9-0,82 = 94,85 м2
поверхность конвекции радиаторов, приведённая к поверхности гладкой стенки
(табл.9.6) (Л-1):
Пк.р. = Птр.(kф+Пк.к = 6,253(1,26+0,34 = 8,22 м2
Необходимое число радиаторов:
[pic] = 94.85/8.22 ( 11.5
Принимаем 12 радиаторов с расположением по рис. 5.
Рис. 5. Расположение радиаторов на стенке бака.
Поверхность конвекции бака:
Пк = (Пк.р. + Пк.гл. + Пк.кр. = 12(8,22+9+0,82 = 108,46 м2
Поверхность излучения: Пи = 18 м2
Определение превышения температуры масла и обмоток над температурой
охлаждающего воздуха по параграфу 9.7.
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над
температурой воздуха по (9.49) (Л-1):
( б.в = [pic]= [pic] = 39( С
среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой
внутренней поверхности стенки трубы по (9.50) (Л-1):
( м.б = 0,165 ( [pic]= 0,165 ( [pic] = =5,6( С
Превышение средней температуры масла над температурой воздуха:
(м.в. = (м.б + (б.в = 5,6+39 = 44,6( С
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха:
(м.в.в = k((м.в = 1,2(44,6 = 53,52( С < 60( С
Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха:
Обмотки НН;
(о.в1 = (о1 + (о.м1 + (м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45( С < 65( С
Обмотки ВН;
(о.в2 = (о2 + (о.м2 + (м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45( С < 65( С
Превышения температуры масла в верхних слоях (м.в.в < 60( С и
обмоток (о.в < 65( С лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85.
ЛИТЕРАТУРА.
(Л-1) – Тихомиров П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва,
энергоатомиздат 1986 г.
Все ссылки (формулы и таблицы), используемые в составлении данной
курсовой работы даны на учебник Тихомирова П.М. ''Расчёт трансформаторов'',
издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г.
Страницы: 1, 2, 3
|