Определение весов активных материалов

Вес стержней магнитопровода

G_CT = γmF_CTH•10^-3 = 7,65•3•403•70,5•10 ^-3 = 652 кГ.

Вес ярм

G_я = Gя.п + Gя.у= γ4FяМО•10^-3 + γ2(F_CТ h₂+ F'_CT(h₁ — h₂)) 10^-3 = 7,65•4•425•43,5•10^-3 + 7,65•2(403•17,5 + 247(21,5— 17,5)) 10^-3 = 565 + 123 = 688 кГ, где Gя.п и Gя.у — веса прямой и угловой частей ярма.

Общий вес электротехнической стали

Gc = G_CT + G_Я = 652 + 688 = 1340 кГ.

Расчет веса обмоточной меди. Обмотка НН

G_HH = mπγs_nD_HHω_HH•10^-6 = 84•339•275•ll6•10^-6 = 126 кГ.

Обмотка ВН

G'_BH = 84•14,4•389•420•10^-6 = 198 кГ,

G'_BH = 84•14,4•389•400•10^-6 = 189 кГ (для расчета потерь короткого замыкания).

Общий вес обмоточной меди

G_М = G_HH + G_BH = 126 + 198 = 324 кГ.

Расчет характеристик

Расчет потерь и тока холостого хода. Потери холостого хода

Р_х= 1,1[p_стG_т + p_я(G_я.п + КуG_я.у)]== 1,1(1,67•652 + 1.47(565+ 1,5•123]=

= 1.1(1090+ 1100) = 2400 вm.

Намагничивающий ток

Активная составляющая тока холостого хода

i_oa=Px/10S=2400/10•1000=0,24%

Ток холостого хода

Расчет потерь короткого замыкания. Обмотка НН

Р_кНН = 2,4δ²_НН G_НН = 2,4.4,26² •126•1,055 = 5800 вm.

Обмотка ВН

Р_квн =2,4•4,01²•189•1,02 = 7400 вm.

Потери в отводах НН

Р_отв=(S/100)•(I_фНН/100)=(1000/10)•(1445/100)≈150 вт

Потери в стенках бака

Р_б = 0,007•S^1.5 =0,007•1000^1.5 =250 вт.

Потери короткого замыкания

Р_к = Р_кНН + Р_кВН + P_тв + P_б = 5800 + 7400 + 150 + 250= 13 600 вт.

Расчет напряжения короткого замыкания. Активная составляющая

u_a=P_k/10S=13600/10•1000=1.36%

Напряжение рассеяния

Δ = 3,5+(2+2,4)/3=4,97 см

Кр= 1-(3,5+2+2,4)/π60,5 = 0,958;

u'_p=(1445•16•33•4.97•0.958)/(806•60.5•14.4)=5.17%

u_p=1.05 u'_p=1.05•5.17=5.43%

Напряжение короткого замыкания

Расчет изменения напряжения:

а) при cosφ₂ = 0,8

б) при cosφ₂ = 1

Δu=u_a+u_p²/200=1.36+0.14=1.5%

Расчет коэффициента полезного действия:

а) при cosφ₂ = 0,8

б) при cosφ₂= 1

.

§ 18.4. Тепловой расчет трансформатора мощностью 1000 ква

Расчет перегрева обмотки НН. Поверхность охлаждения цилиндрической двухслойной обмотки определяется по формуле

S_HH=3.5mπD_cpH₀-3mncH₀=3•3.5π•0.275•0.605-3•3•8•0.015•0.605=5.48-0.65=4.83 см²,

где 3,5 — число охлаждаемых поверхностей обмотки НН;

m — число фаз (стержней);

D_cp — средний диаметр обмотки НН, м;

3 — число поверхностей, закрытых рейками;

n — число реек;

с = 0,015 — ширина рейки, м.

Удельная тепловая нагрузка поверхности обмотки НН

q_oHH=P_kHH/s_HH=5800/4.83=1200 вт/м²

Перегрев обмотки НН над маслом

τ_оНН = 0,159q_oHH^0.7=0.159•1200^0.7=0.159•143 = 22,7≈23^oC

Дробные степени чисел находятся по табл. 18.1.

Таблица 18.1

Число A	A0.6	A0.7	A0.8
300	—	—	95,9
400	—	—	120,7
500	41,6	77,5	144,3
600	46,4	88,0	166,9
700	50,9	98,1	188,8
800	55,2	107,7	—
900	59,1	116,9	—
1000	63,1	125,9	—
1100	66,8	134,6	—
1200	70,4	143,0	—
1300	73,9	151,3	—.
1400	77,2	159,3	—
1500	80,5	167,2	—
1600	83,6	174,9	—
1700	86,75	182,5	—
1800	89,8	190,0	—
1900	92,75	197,3	—
2000	95,6	204,5	—

Расчет перегрева обмотки ВН. Коэффициент закрытия поверхности

катушек прокладками

Kз=(πD_cp)/( πDcp-nc)= π•389/(π•389-8•40)=1.35,

где D_cp — средний диаметр обмотки ВН, мм;

n — число прокладок по окружности;

с — ширина прокладки, мм.

Периметр сечения катушки

р = 2 (b_ИЗ + а₂) = 2 (8,5 + 24) = 65 мм.

Удельная тепловая нагрузка поверхности обмотки ВН

q_oВH=21.4ωδKзK_Д/p=21.4•57.7•10•4.01•1.35•1.02/65=1050 вт/м²

Перегрев обмотки ВН над маслом

τ_oВH=0,358 q_oВH^0,6=0,358•1050^0,6=0,358•65=23,3≈23,5^оС

Поправка на перегрев в зависимости от размеров масляного канала (6•24 мм) принимается по табл. 10.2.

τ_o2=К_КАН q_oВH•10^-3=-3,9•1050•10^-3=-4 ^оС

Окончательное значение перегрева обмотки ВН

23,5 — 4= 19,5°С.

Расчет перегрева масла. Определяем размеры бака (см. рис. 10.10).

Длина бака

А = 2М0 + Dвн + 2•75 =2•435 + 413+2•75 = 1433 ≈ 1440 мм;

ширина бака

В = D_BH + 2• 150 = 413 + 2•150 = 713 ≈ 720 мм;

высота бака

Нб = Н + 2hя + Hя.к + 50 = 705 + 2•215+300 + 50=1485≈1500 мм;

периметр стенки бака

Рб = πB + 2(А— B)=π720 + 2(1440— 720) = 3700 мм;

поверхность боковой стенки бака

Sб.c =p_бH_б = 3,7•1,5 = 5,55 м²;

поверхность крышки

s_Kp=π/4 + (А — В)В = π 0,723 + (1,44 —0,72)0,72 = 0,92 м²;

Для определения необходимого числа рядов труб находим требуемый коэффициент кратности охлаждаемой поверхности (стенки бака) согласно табл. 10.4, приняв предварительно q_б = 540 вт/м²,

Ккр=(Рх+Рз)/q_бs_б.с=(240+13600)/(540•5,55)=5,35.

Принимаем три ряда труб, для чего высота бака должна быть увеличена

ΔH_б=((5,35-5,2)/5,2)•1,5≈0,05 м.

Принимаем окончательно

H_б= 1,5 + 0,05 = 1,55 м.

Полная эффективная поверхность бака

s_б =K_кps_б.c + 0,75s_KP = 5,2-3,7-1,55 + 0,75-0,92 = 30,5 м²;

Удельная тепловая нагрузка поверхности бака

q_б +( Рк+ Рх)/s_б=16000/30.5=525 вт/м² .

Средний перегрев масла

τ_мас=0,262q_б^0,8 = 0,262•525^0,8 = 0,262•150 = 39,3°С.

Перегрев верхних слоев масла (без поправки по табл. 10.3)

τ_в.с.мас=1,2 τмас = 1,2•39,3 = 47,2°С.

Высота центра потерь

H_p=1/2H+h_я+50=705/2+215+50=617 мм;

Высота центра охлаждения

Н_охл=1/2Н_б=1550/2=775 мм;

Отношение Н_р/Н_охл=617/775=0,8.

Поправка на перегрев верхних слоев масла по табл. 10.3 τмас = 5,6°С.

Окончательно перегрев верхних слоев масла будет

τ_в.с.мас = 47,2 + 5,6≈ 53°С < 55°С.

Перегрев обмотки НН над воздухом

τ_НН= τ_оНН+ τ_мас=23+39,3= 62,3°С < 65°С.

Перегрев обмотки ВН над воздухом

τ_ВН= τ_оВН+ τ_мас = 19,5 + 39,3 = 59аС < 65°С.

Рассчитанные перегревы масла и обмоток не превышают допустимых норм.