Активное сечение стержня трансформатора определяется по выражению

Обновлено: 05.07.2024

Сердечник трансформатора является основой его конструкции, поэтому выбор главных размеров сердечника определяет также и основные размеры обмоток – диаметр и высоту.
Диаметр окружностиd, в которую вписано ступенчатое сечение стержня, является одним из основных размеров трансформатора. Вторым основным размером является высота обмоток трансформатора (обычно обе обмотки имеют одинаковую высоту). Третьим – является средний диаметр витка двух обмоток или диаметр осевого канала между обмотками d12, связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток a1 и a2 и осевого канала между ними a12.
Если эти три размера выбраны или известны, то остальные размеры, определяющие конфигурацию и объем сердечника и обмоток, например, высота стержня lc, расстояние между осями соседних стержней С и другие могут быть легко найдены, если известны допустимые изоляционные расстояния от обмоток ВН до заземленных частей и до других обмоток (a12, a22, lo).
Два основных размера обмотки d12 и lсвязаны выражением

В предварительном расчете коэффициент K принимается по
табл. 2, Кр – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), Кр = 0,93+0,97; в предварительном расчете принимается равным 0,95;
f – частота питающей сети (f = 50Гц);
Uкр – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %.
Uкр = , Uка = ,
где Рk – потери короткого замыкания, Вт; S – полная мощность трансформатора, кВ*А; Кс – общий коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга:
Кс = Ккр Кз,
Здесь Ккр – коэффициент использования площади круга для различного числа ступеней с учетом каналов, а Кз – коэффициент заполнения пакетов сердечника сталью.

Таблица 1

Рекомендуемые значения b

а) масляные трансформаторы

25–100
160–630
1000–6300
6300–16000
25000–80000

б) сухие трансформаторы

10–160
160–630
1000–1600

Мощность трансформатора, кВ*А

Класс напряжения, кВ

До 250
400–630
1000–6300
10000–80000

Коэффициент Ккр выбирается по табл. 3, 4 и 5, а коэффициент Кз – по табл. 6.
Вс – индукция в стержне, Тл, выбирается по табл. 7.

Таблица 3
Число ступеней в сечении стержня современных
трехфазных масляных трансформаторов

Прессовка стержня расклиниванием с обмоткой, сечение стержня без каналов

Мощность трансформатора S, кВ*А

Ориентировочный диаметр стержня d, м

Без прес-сующей плас-тины

С прес-сующей плас-тиной

Мощность трансформатора S, кВ*А

Ориентировочный диаметр стержня d, м

Без прес-сующей пласины

С прес-сующей плас-тиной

Примечания: 1. В коэффициенте Ккр учтено наличие охлаждающих каналов в сечениях стержня. 2. При использовании таблицы для однофазного или трехобмоточного трансформатора его мощность умножить на 1,5.

Теория и практика расчета трансформаторов позволили установить, что выбор величин b, Вс и Кс оказывает существенное влияние на результаты расчета трансформатора: вес его активных материалов – металла обмоток и стали сердечника, потери холостого хода и короткого замыкания и стоимость трансформатора. Выбор этих величин, естественно, должен производиться с учетом характеристик трансформатора, которые желательно получить или которые являются оптимальным для данного трансформатора.
При расчете отдельного трансформатора из данной серии характеристики обычно бывают заданными, и задача выбора исходных данных расчета упрощается.

Таблица 4

Число ступеней в сечении стержня современных
трехфазных сухих трансформаторов

Мощность трансформатора S, кВ*А

Ориентировочный диаметр стержня d, м

Наличие продольных каналов

Примечания: 1. В коэффициенте Ккр учтено наличие охлаждающих каналов в сечениях стержня. 2. До диаметра стержня d = 0,22 м стержень прессуется расклиниванием с обмоткой, при d > 0,22 м прессовка осуществляется бандажами. 3. При использовании таблицы для однофазного трансформатора его мощность умножить на 1,5.

Ориентировочное число продольных по отношению к листам
и поперечных охлаждающих каналов. Трехфазные трансформаторы

а) масляные трансформаторы

Мощность трансфор-
матора S, кВ*А

Ориентировочный диаметр стержня d, м

Число продольных каналов

Окончание табл. 5

б) сухие трансформаторы

Мощность
трансформатора S, кВ*А

Ориентировочный
диаметр стержня d, м

До 0,22

Число продольных каналов

Примечания: 1. В масляных трансформаторах ширина продольного канала 6, поперечного 10 мм. 2. В сухих трансформаторах ширина продольного канала 20 мм.

Таблица 6
Коэффициент заполнения kз

Толщина
листов 0,5 мм

Толщина
листов 0,35 мм

Без изоляции
Однократная лакировка
Двухкратная лакировка
Трехкратная лакировка

Жаростойкое покрытие
Жаростойкое покрытие однократная лакировка

Рекомендуемая индукция в стержнях трансформаторов В, Тл

Марка стали

Мощность трансформатора S, кВ*А

3404, 3405, 3406, 3407, 3408

Примечания: 1. В магнитных системах трансформаторов мощностью от 100 000 кВ*А и более допускается индукция до 1,7 Тл. 2. При горячекатаной стали в магнитных системах масляных трансформаторов индукция до 1,4–1,45, сухих – до 1,2–1,3 Тл.

Основные размеры трансформатора d, l, и главные изоляционные промежутки , , , , показаны на рис. 1.

Рис. 1. Основные размеры трансформатора

Второй основной размер трансформатора – средний диаметр канала между обмотками (рис. 1), см:
d12 = d + 2a01 + 2a1 + a12,
где a01 – радиальный размер осевого канала между стержнем и обмоткам НН, см, определяется по табл. 3 для масляных и 10 для сухих трансформаторов; a1 – радиальный размер, м, обмотки НН, который в предварительном расчете определяется по выражению

a1 = К,
где определялось выше.
Коэффициент К может быть равным 1,1 для трансформаторов мощностью 20–560 кВ*А; 1,4 – мощностью 750–5600 кВ*А при Uвн = 10 кВ и мощностью 750–31500 кВ*А при Uвн = 35 кВ; 1,05–1,1 для трансформаторов с Uвн = 110 кВ.
Расчет диаметра стержня, м, ведется по следующей формуле:
,

В процессе окончательного расчета обмоток и сердечника размеры и величины, приближенно найденные в предварительном расчете, могут быть несколько изменены. Поэтому при расчете характеристик короткого замыкания и холостого хода и других подсчетах, которые приводятся после окончательной раскладки обмотки и определения реальных размеров сердечника, следует пользоваться не предварительно полученными здесь значениями d, d12, l, , a1, Пс и bс, а размерами и величинами, найденными для реальных обмоток и сердечника.

Читайте также: