3.35 Окончательный расчет магнитной системы.

Принимается конструкция магнитной системы, по табл.2.1, стр.71 выбирают магнитные свойства стали.

Стержни магнитной системы скрепляются бандажи из стеклоленты, ярма – прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по табл.8.4, стр.358, стрежня диаметром м, без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня n_с, в сечении ярма n_я .

Размеры пакетов в сечении стержня и ярма определяют по табл.8.3 стр.357 Площадь ступенчатой фигуры поперечного сечения по табл.8.7 стр.365:

Стержня: П_фс, м²

Ярма: П_фя,м²

Объем угла магнитной системы:

V_У,м³

Активное сечение стержня:

П_с= k_з*П_фс ,м²

Активное сечение якоря:

П_я= k_з* П_фя ,м²

Объем стали угла магнитной системы:

V= k_з*V_У ,м³

Уточнение длины стержня:

ℓ_c= ℓ+2*ℓ₀₂ , м

Расстояние между осями стержня:

С= D₂^″+a₂₂

Плотность трансформаторной стали -γ_с

Масса стали угла магнитной системы:

G_у=0,96* V_У* γ_с, кг

Масса стали ярм:

G_я′ = 2*(с-1)*С* П_я*γ_ст, кг

G_я″ = 2* G_у ,кг

G_я= G_я′+ G_я″ ,кг

Масса стали стержней:

G_ст= c*П_С*ℓ_с*γ_с+с(П_с*а_1Я*γ_ст*10^-3-G_У)

Полная масса стали плоской магнитной системы:

G = G_ст+G_я ,кг

Определение потерь холостого хода.

Уточним значение магнитной индукции в стержнях и ярмах плоской магнитной системы.

В_с= U_В/4,4*f*П_С , Тл

В_я= U_В/4,4*f*П_я ,Тл

Удельные потери в стали стержней и ярма (табл.8.10, стр.376):

Р_С, Р_я, Р_ЗС, Р_ЗЯ

Площадь зазора для косых стыков:

П_З= *П_С м²

На основании табл.8.12 и табл.8.13, стр.380 и стр.382 принимаем:

К_ПУ,К_ПР, К_ПЗ, К_ПШ, К_ПП, К_ПЯ

Принимаем число косых и прямых зазоров.

Потери холостого хода трансформатора:

Р_х= [К_ПР*К_ПЗ(Р_С*G_С+Р_Я*G_Я-4*Р_Я*G_У+(Р_С+Р_Я/2)*К_ПУ*G_У)+

+4*П_З*Р_ЗЯ+2*П_С*Р_ЗС]*К_ПЯ*К_ПП*К_ПШ Вт

Р_х% = (Р_х- Р_о) / Р_о*100%

допуск отклонений ( ⁺_- 7.5% ).

Расчет тока холостого хода.

По табл.8.17 стр.390 находим намагничивающие мощности при:

В_С, q_C , q_CЗ ,В_Я, q_Я, q_ЯЗ

По табл.8.12, 8.20, 8.21 и §8 принимаем коэффициенты:

k_тр, k_тп, k_тз, k_тш, k_тпл, k_ту, k_тя, k_тд

Активная составляющая тока х.х.:

I_ха= Р_х/m*U_ф1*10³ А

i_оа= Р_х/10*S А

Полная намагничивающая мощность трансформатора:

Q_х= (k_тр*k_тз*(q_C*G_c+q_Я*G_Я- 4*q_Я*G_У+(q_С+q_Я/2)*k_ту*k_тпл*G_у)+

+4*П_З*q_З+2*П_С*q_С)* k_тя*k_тп*k_тш ВА

Ток холостого хода:

i₀= Q_x/10*S А

Δi₀= i_0%-i₀/i_0%*100%

допуск отклонений (±30 %).

3.36 Тепловой расчет и расчет системы охлаждения

Тепловой расчет обмоток.

Определяем внутренний перепад температуры в обмотке НН:

₀₁ = ,

где _из = Вт/м*С (табл. 9.1.)

 – толщина изоляции провода по одну сторону

q – плотность теплового потока на поверхности обмотки

q₁ = ,

_к – число витков в катушке

_к =

δ= δ′*10^-3 ,м

b′_ВН= b′_ВН*10^-3 ,м

а′_ВН= а′_ВН*10^-3 ,м

b′_HH= b′_HH*10^-3 ,м

а′_НН= а′_НН*10^-3 м

b_HH= b_HH*10^-3 м

а_НН= а_НН*10^-3 м

b_ВН= b_ВН*10^-3 м

а_ВН= а_ВН*10^-3 м

δ_МЕЛ= δ_МЕЛ*10^-3 м

Средний перепад температуры составляет 2/3 полного перепада:

_01,ср = (2/3)*₀₁ С

 = (Вт/мС)

_ср = (Вт/мС),где _мс = Вт/мС (табл. 9.1.)

Определяем полный перепад температуры в обмотке ВН:

₀₂ = , где р= (Вт/м³)

а = 3* +2*_мсл (м)

_02,ср = (2/3)* ₀₂ С

Перепад на поверхности масляного трансформатора может быть подсчитан по эмпирической формуле:

_01м = к₁ *к₂ *к₃ *0,35* , где к₁ и к₂ (стр. 427)

, к₃ (табл. 9.3. стр. 428), к (стр.425)

_02м = к* С

Определяем полные перепады температуры на обмотках:

_01м,ср = _01,ср + _01м С

_02м,ср = _02,ср + _02м С

Тепловой расчет бака.

По табл. 9.4. стр. 429 в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию бака.

Определяем минимальную ширину бака:

В = + (S₁ +S₂+d₂+S₃+S₄+d₁)*10^-3

Выбираем изоляционные расстояния (табл. 4.11. стр. 199):

S₁, S₂, S₄,d₁(стр. 430), d₂ (стр. 430)

S₅ = S₃+d₂+S₄ (стр. 430)

S₃ (табл. 4.12. стр. 200)

Определяем минимальную длину бака:

А = 2*С+ +2*S₅*10^-3 (м)

Определяем высоту активной части:

Н_а,ч = l_c +2*h_я *10^-3 + n*10^-3 ,

где h_я = а_1я – высота ярма

n = 30 (стр. 431) – толщина прокладки под нижнее ярмо

Минимальное расстояние от ярма до крышки бака:

Н_я,к табл. 9.5. стр. 431

Определяем общую глубину бака:

Н = Н_а,ч + Н_я,к (м)

Для развития нужной поверхности охлаждения целесообразно использовать радиаторы с прямыми трубами с расстоянием между осями фланцев (табл. 9.9. стр. 442) А_р , с поверхностью труб П_тр и двух коллекторов.

Для установки выбранного радиатора глубина бака должна быть принята:

Н = А_р + с₁ + с₂ , где с₁ и с₂ (стр. 442)

Принимаем высоту бака для выбранного радиатора за действительную, т.к. она больше минимальной.

Поверхность излучения бака, в предварительном расчете может быть определена по:

П_и  2*(А + В)*Н* к, к (стр. 435) А, В, Н – размеры бака

Определяем поверхность гладкого бака:

П_б = 2*(А + В)*Н (м²)

Определяем площадь крышки и дна бака:

П_кр = 2*А*В (м²)

Определяем среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки:

_мв = 65 - _01мср С

Определяем превышение температуры стенки бака:

_бв = _мв - _мб , _мб (стр. 434)

Для выбранного размера бака рассчитываем ориентировочную поверхность конвекции:

П_к = (м²)

Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака:

П_к.гл. = Н*[2*(А-В)+*В] (м²)

Ориентировочная поверхность излучения.

Поверхность конвекции составляется из:

• поверхности гладкого бака П_к.гл.

• поверхности крышки бака

П_к.кр = 0,5*[(А-В)*(В+0,16)+ * ]

Определяем поверхность конвекции радиаторов:

П_к.р. = П_к – П_к.гл. – П_к.кр. (м²)

Определяем поверхность конвекции радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки:

П_к.р. = П_тр*к_ф+ П_к.к. , к_ф (табл. 9.6. стр. 432)

Определяем необходимое число радиаторов:

n_р =

Принимаем количество радиаторов.

Окончательный расчет превышения температуры обмоток и масла.

Определяем среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха:

_бв = , к (стр.446)

Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака:

_мб = к₁ * 0,165* , к₁ (стр. 444)

Определяем превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха:  (стр. 444)

_м.в.в = ­*(_б.в. + _м.б.)

Определяем превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха:

_о.в.1 = _01ср + _01м + _б.в.+ _м.б С

_о.в.2 = _02ср + _02м + _б.в.+ _м.б. С