§ 18.8. Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 2500 ква
Максимальное радиальное усилие [по (7.4)]
Fp= 12,8 (Iω)2 (πDcp/Ho)•10-8= 12,8 (132•282)2 (π42,4/82,5)•10-8=285 кГ.
То же, при коротком замыкании [по (7.5)]
Fp.к.= FpKм2 (100/uk)2 =285•1.62(100/6.5)2 =173000 кГ,
где
Осевое усилие внутри обмоток [по (7.6)]
Foc’=FpΔ/(2Ho)=285•6/(2•82.5)=10.4 кГ
Осевое усилие от несимметричного расположения намагничивающих сил по высоте обмотки [по (7.7)]
Foc'' = FPH1/(HpKpm)=285•11.9/(30.1•0.961•4)=10.4 кГ
где Н1 = 8•6,4 + 7• 6+ 1 •16= 119 мм= 11,9 см (на ступени— 5 %);
Нр=(B-b)/2=(87-26,8)/2=30,1 см
Общее осевое усилие Foc будет (для обмотки ВН) суммой осевых усилий F'oc и Fос’’, [по (7.8)]
Foc = F'oc + Fос’’= 10,4 + 29,2 = 39,6 кГ
При коротком замыкании осевое усилие возрастает пропорционально квадрату кратности тока короткого замыкания с учетом постоянной слагающей тока
Fос. к = 39,6 • 606 = 24 000 кГ.
Площадь опоры прокладок из электрокартона в обмотке ВН
sпp = nc2а2 =8 •4• 3,6= 115 см2.
Наибольшее удельное давление на прокладки 24 000
σ= Fос. к/ sпp=24000/115=209 кГ/см2, что является допустимым.
§18.9. Графическая часть курсового проекта
В объем курсового проекта, кроме расчета силового трансформа тора, входит также выполнение чертежей основных узлов трансформатора — магнитопровод (остов) и обмотка ВН и НН (установка).
Рисунок 18.5 Установка обмоток трансформатора мощностью 1000 ква, 10 кв.
Чертеж остова должен иметь не менее двух проекций остова и выполненные отдельно сечения стержня и ярма, на которых должны быть показаны элементы их прессовки (стяжки).
Чертеж установки обмоток должен иметь две проекции обмоток ВН и НН, насаженных друг на друга, с деталями крепления их на стержне и опорной изоляцией на ярмах. Кроме того, должен быть показан (в разрезе) вывод концов обмотки НН, общее расположение выводных концов и схема соединения обмоток. Желательно также показать отдельные детали, например место перехода и его изоляцию у непрерывной обмотки и т. п.
Рисунок 18.6 Остов трансформатора мощностью 1000 ква, 10кв
Оба чертежа должны быть выполнены по всем правилам машиностроительного черчения с соблюдением масштабов, заполнения спецификации и т. д.
В качестве примера на рис. 18.5 и 18.6 приводятся выполненные учащимся чертежи установки обмоток и остова силового трансформатора мощностью 1000 ква, 10 кв, по заданию для расчета § 18.2.
Литература
В. Е. Китаев. Трансформаторы. «Высшая школа».1967.
П. М.Тихомиров. Расчет трансформаторов. «Энергия», 1968.
А. В. Сапожников. Конструирование трансформаторов. Госэнергоиздат, 1956.
М. М. Кацман. Электрические машины и трансформаторы. «Высшая школа», 1971.
М. П. Костенко и Л. М. Пиотровский. Электрические машины. «Энергия», 1964.
А. М. Годунов. Охлаждающие устройства масляныхтрансформаторов. «Энергия», 1964.
В. В. Порудоминский. Трансформаторы с переключением под нагрузкой. «Энергия», 1965.
П. М. Тихомиров. Расчет трансформаторов для дуговых электрических печей. Госэнергоиздат, 1959.
Е. А. Каганович. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35 кв включительно. «Энергия», 1969.
Содержание
Введение
§ 1. Развитие электротехники и роль русских ученых в изобретении
§ 2. Состояние отечественного трансформаторостроения до Октябрьской революции и его развитие в годы Советской власти
§ 3. Основная роль трансформатора в распределении электрической энергии
Глава I. Общие вопросы проектирования силовых трансформаторов
§ 1.1. Принцип действия трансформатора и основные его части
§ 1.2. Общее устройство силовых трансформаторов
§ 1.3. Основные материалы, применяемые в трансформаторостроении
§ 1.4. Влияние величины мощности трансформатора на его размеры, вес, потери и другие характеристики.
§ 1.5. Классификация силовых трансформаторов по ГОСТам. Разделение по габаритам. Обозначение типов
Глава II. Основные требования к расчету силовых трансформаторов
§ 2.1. Объем задания по расчету силового трансформатора.
§ 2.2. Нормативы ГОСТов на силовые трансформаторы. Допуски на задаваемые величины.
§ 2.3. Схемы и группы соединений.
§ 2.4. Выбор основных размеров (модели) магнитопровода.
§ 2.5. Теория соразмерности и использование заводского опыта расчета для выбора модели.
Глава III Электромагнитный расчет трансформатора.
§3.1. Расчет магнитопровода — определение диаметра, сечения, числа ступеней стержня и ярма, коэффициента заполнения.
§ 3.2. Расчет обмоток. Расчет токов, числа витков и выбор размера проводов
§ 3.3. Выбор типа обмоток ВН и НН, выбор изоляционных промежутков, размещение (раскладка) витков в окне магнитопровода, определение осевого и радиального строений обмоток.
Глава IV Расчет режима холостого хода трансформатора/
§4.1. Эксплуатационные параметры (характеристики) холостого хода по ГОСТу: потери и ток холостого хода.
§ 4.2. Коэффициент трансформации.
§ 4.3. Определение веса магнитопровода.
§ 4.4. Расчет потерь холостого хода Рх.
§ 4.5. Расчет тока холостого хода.
§ 4.6. Активная и реактивная составляющие тока холостого хода/
§ 4.7 Зависимость тока и потерь холостого хода от величины первичного напряжения.
§ 4.8. Уравнение баланса э. д. с. при холостом ходе.
Глава V. Расчет режима нагрузки трансформатора.
§5.1. Эксплуатационные параметры (характеристики) трансформатора по ГОСТу при его нагрузке: потери и напряжение короткого замыкания, изменение напряжения и к. п. д.
§ 5.2. Расчет потерь короткого замыканця.
§ 5.3. Расчет добавочных потерь и потерь в отводах.
§ 5.4. Потоки рассеяния при нагрузке трансформатора.
§ 5.5. Вывод расчетной формулы напряжения рассеяния.
§ 5.6. Расчет напряжения короткого замыкания.
Глава VI. Изменение напряжения и коэффициент полезного действия.
§ 6.1. Изменение напряжения трансформатора. Вывод расчетной формулы.
§ 6.2. Внешняя характеристика трансформатора.
§ 6.3. Расчет коэффициента полезного действия трансформатора.
§ 6.4. Условия для получения наибольшего значения к. п. д.
Глава VII. Дополнительное магнитное рассеяние и механи ческие усилия.
§ 7.1. Неравномерное распределение намагничивающих сил по высоте обмоток.
§ 7.2. Расчет дополнительного реактивного падения напряжения от возникновения поперечного потока рассеяния.
§ 7.3. Механические силы взаимодействия обмоток трансформатора.
§ 7.4. Расчет радиальных и осевых механических усилий.
Глава VIII. Расчет специальных трансформаторов.
§ 8.1. Расчет автотрансформаторов. Распределение токов по ветвям обмотки. Типовая мощность.
§ 8.2. Расположение обмоток автотрансформатора на стержнях магнитопровода.
§ 8.3. Трехфазные автотрансформаторы.
§ 8.4. Расчет трехобмоточных трансформаторов. Основные сведения. Режим холостого хода.
§ 8.5. Режим нагрузки трехобмоточных трансформаторов. Расчет потерь и напряжения короткого замыкания
§ 8.6. Расчет индивидуальных падений напряжения трех-обмоточного трансформатора.
§ 8.7. Расчет изменения напряжения и к. п. д. при различных распределениях нагрузки по вторичным обмоткам трех-обмоточного трансформатора.
§ 8.8- Расчет трансформаторов для питания ртутных выпрямителей.
§ 8.9. Одно- и многофазные схемы выпрямления переменного тока при помощи ртутного выпрямителя и питающего его трансформатора.
§ 8-10. Определение среднего значения выпрямленного напряжения.
§ 8.11. Типовая мощность трансформатора для питания ртутных выпрямителей.
§ 8.12. Сглаживающие фильтры.101
Глава IX. Регулирование напряжения трансформатора
§ 9.1. Требования ГОСТа к регулированию напряжения.
§ 9.2. Регулирование напряжения переключением без возбуждения. Прямая и оборотная схемы обмоток.
§ 9.3. Регулирование напряжения под нагрузкой. Применяемые схемы.
§ 9.4. Устройство и схема работы переключающего устройства.
§ 9.5. Определение значений сопротивлений токоограничивающих реакторов и резисторов.
§9.6. Схемы РПН с плавным регулированием напряжения.
Глава X. Тепловой расчет трансформатора
§ 10.1. Нагревание частей трансформатора от его потерь.
§ 10.2. Нормы нагрева и методы измерения температуры.
§ 10.3. Способы теплопередачи от обмотки и масла через стенки бака и охлаждающие устройства в окружающую среду.
§ 10.4. Расчет установившегося превышения температуры обмотки относительно температуры масла.
§ 10.5. Расчет установившегося превышения температуры масла относительно температуры окружающего воздуха.
§ 10.6. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. Расчет охлаждаемой (теплоотдающей) поверхности.
§ 10.7. Неустановившееся тепловое состояние трансформатора.
Глава XI. Типы и устройство магнитопроводов.
§ 11.1. Электротехническая сталь.
§ 11.2. Типы одно- и трехфазных магнитопроводов.
§ 11.3. Стыковые и шихтованные магнитопроводы.
§ 11.4. Схемы шихтовки одно-и трехфазных магнитопроводов.
§ 11.5. Влияние схем шихтовки и величины воздушных (немагнитных) зазоров на характеристики холостого хода.
Глава XII. Типы и устройство обмоток.
§ 12.1. Общие требования.
§ 12.2. Обмоточные провода и типы обмоток.
§ 12.3. Направление намотки катушек.
§ 12.4. Цилиндрическая слоевая обмотка.
§ 12.5. Катушечная слоевая (секционная) обмотка.
§ 12.6. Дисковая и непрерывная обмотки.
§ 12.7. Винтовая одно- и двухходовая обмотки.
§ 12.8. Выполнение и расчет транспозиций в винтовой обмотке.
§ 12.9. Примеры расчета равномерно-распределенной транспозиции.
Глава XIII. Изоляция трансформаторов.
§ 13.1. Уровень рабочих напряжений и перенапряжений в условиях эксплуатации трансформаторов.
§ 13.2. Требования, предъявляемые к электрической прочности изоляции трансформатора.
§ 13.3. Методы испытания изоляции и нормы испытательных напряжений.
§ 13.4. Воздействие перенапряжений на изоляцию.
§ 13.5. Выполнение защиты для силовых трансформаторов напряжением до 35 кв.
§ 13.6. Емкостная компенсация трансформаторов напряжением 110 кв и выше.
§ 13.7. Продольная емкостная компенсация внутренних обмоток.
§ 13.8. Слоевые обмотки.
§ 13.9. Методика выбора размеров главной и продольной изоляции при расчете силового трансформатора.
Глава XIV. Конструирование трансформаторов.
§ 14.1. Общие вопросы конструирования трансформатора. Увязка конструктивной разработки с расчетом и технологией изготовления.
§ 14.2. Конструкция магнитопровода. Разработка поперечного сечения стержней и ярм. Раскрой стали. Стяжка пластин магнитопровода Магнитопроводы из холоднокатаной стали Бесшпилечная прессовка .... 180 § 14.3. Конструкция обмоток. Главная и опорная изоляции. Радиальное и осевое строение обмоток. Уравнительная изоляция.
§ 14.4. Конструкция баков силовых трансформаторов. Форма и внутренние размеры баков. Трубчатый бак. Бак с пристроенными охладителями (радиаторами). Расчет баков на механическую прочность. Расчет и конструкция расширителей
§ 14.5. Вспомогательные устройства: газовое реле, выхлопная труба, пробивной предохранитель. Установка термометров. Устройства для защиты масла от окисления и загрязнения
§ 14.6. Вводы масляных трансформаторов Конструкция вводов классов напряжения 0,5-ь110 кв. Требования,предъявляемые к внешней изоляции. Шинные вводы.
§ 14.7. Переключатели и отводы обмоток. Типы и конструкция переключателей для схем ПБВ. Требования, предъявляемые к конструкции переключателей. Конструкция и расчет сечения отводов.
Глава XV. Испытания, монтаж и эксплуатация трансформаторов
§ 15.1. Контрольные и типовые испытания трансформаторов. Испытания баков.
§ 15.2. Способы транспортирования, порядок хранения и монтаж трансформаторов.
§ 15.3. Основные правила технической эксплуатации трансформаторов. Релейная защита от коротких замыканий.
§ 15.4. Нагрузочная способность трансформаторов.
§ 15.5. Возможные неисправности и методы их устранения
Глава XVI Расчет стоимости и экономической эффективности трансформатора.
§ 16.1. Расчет стоимости трансформатора.
§ 16.2. Расчет экономической эффективности.
Глава XVII. Перспективы развития трансформаторостроения в СССР.
Глава XVIII. Курсовое проектирование.
§ 18.1. Задание на проектирование силового трансформатора с масляным охлаждением на напряжение от 3 до 35 кв.
§ 18.2. Примеры расчета трансформаторов.
§ 18.3. Электромагнитный расчет трансформатора мощностью.
1000 ква, 10 кв. Расчет магнитопровода.
Расчет обмоток. Определение весов активных материалов.
Расчет характеристик.
§ 18.4. Тепловой расчет трансформатора мощностью 1000 ква.
§ 18.5. Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 1000 ква.
§ 18.6. Электромагнитный расчет трансформатора мощностью 2500 ква, 35 кв.
Расчет магнитопровода.
Расчет обмоток.
Определение весов активных материалов.
Расчет характеристик.
§ 18.7. Тепловой расчет трансформатора мощностью 2500 ква.
§ 18-8. Расчет механических усилий в обмотках трансформатора мощностью 2500 ква.
§ 18.9. Графическая часть курсового проекта.
Литература.
Александр Михайлович ДЫМКОВ
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Редактор О. М. Смирницкая Худож. редактор Я. К. Гуторов
Художник В. Кулешов Техн. редактор Л. А. Муравьева
Корректор Г, Н. Буханова
T-I8233. Сдано в набор 21/VII—70 г. Подп. к печати 11/ХП—70 г. Формат 60х90>/1в Объем 16,5 печ. л. Уч.-изд. л. 15,28. Изд. № СТД-109. Тираж 50 000 экз. Цена 60 коп.
План выпуска литературы издательства «Высшая школа» (вузы и техникумы) на 1971 г. Позиция № 188.
Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14. Издательство «Высшая школа»
Ярославский полиграфкомбинат Главполиграфпрома Комитета по печати при Совете Министрох СССР. Ярославль, ул. Свободы, 97. Заказ № 1228.