Определение напряжений и токов обмоток и коэффициента трансформации

Расчет трансформатора начинается с определения основных электрических величин — мощности на одну фазу (стержень), номинальных токов на первичной и вторичной стороне, фазных токов и напряжений.

Мощность на один стержень (на одну фазу) трансформатора, кВ•А,.

S_ст = S/m = 40/3= 13,3 Кв•А где m — число фаз трансформатора.

Номинальные линейные токи первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора, А

I₁ = S_ст•10³/U_1ф = 13,3•10³/219,4= 60,61 А.

I₂ = S_ст•10³/U_2ф= 13,3•10³/100 = 133 А.

где S_ст — мощность на один стержень, кВ•А, U_2ф — соответственно номинальное фазное напряжение вторичной обмотки, В.

U_1ф = U_1л/= 380 /= 219,4 В.

Коэффициент трансформации трансформатора равен.

K_т = U_1ф/ U_2ф0 = 219,4 / 105 = 2.1.

Здесь U_2ф0 (U_2л0) — напряжение холостого хода вторичной обмотки, которое следует принять на 3…5% выше номинального напряжения.

Определение основных размеров трансформатора

1. Предварительное значение ЭДС одного витка:

В.

где K₀ — конструктивный коэффициент, равный 0,37… 0,42;

= 2…2,5 — отношение массы стали к массе меди;

B_ст — индукция в стержне, Тл, j_м — плотность тока в обмотках, А/мм² (определяются по таблицам 1 и 2. трансформатор ток напряжение магнитный.

Таблица 1

Ориентировочное значение плотности тока для медных обмоток и естественного воздушного охлаждения.

Таблица 2

Рекомендуемая индукция в стержнях силовых сухих трансформаторов, B_ст, Тл

2. Предварительные числа витков первичной и вторичной обмоток:

Найденные числа витков округляются до целых значений w₁ и w₂ и уточняются коэффициент трансформации и ЭДС витка:

3. Определение сечения стержня сердечника и диаметра окружности, описанной вокруг стержня (диаметра стержня):

см.

где K_с = 0,93…0,95 — коэффициент заполнения сечения стержня сталью, а K_кр — коэффициент заполнения площади круга, зависящий от мощности, приходящейся на стержень S_ст и числа ступеней.

Полученное значение округляется до целого числа сантиметров.

Сечение стержней мощных трансформаторов выполняется ступенчатым, чтобы оно плотнее вписывалось в круглый просвет обмотки. Число ступеней и соответствующий ему коэффициент заполнения площади круга выбирается по таблицам 3 и 4.

Таблица 3.

Число ступеней в сечении стержня трансформатора.

Таблица 4

Коэффициент заполнения площади круга.

По величине D₀ подбирается изоляционный цилиндр, внутренний диаметр которого D_ц.вн должен быть равен D₀, чтобы цилиндр плотно сидел на стержне, а внешний диаметр цилиндра равен D_ц.нар D₀ + 1 см, поскольку толщина стенок цилиндра равна 5 мм.

4. Определение изоляционных расстояний.

Для трансформаторов класса напряжения до 1 кВ испытательное напряжение принимается равным 3 кВ, а изоляционные расстояния должны находиться в следующих пределах (см. рис. 1):

a₀₁? 1 см — расстояние от внутренней поверхности обмотки до наиболее выступающей части стержня;

l₀₁? 1,5 см — расстояние от катушки W1 до ярма магнитопровода;

a₁₂? 1 см — расстояние от наружной поверхности обмотки W1 до внутренней поверхности обмотки W2;

a₂₂? 1 см — расстояние между катушками разных фаз трансформатора;

l₀₂? 1,5 см — расстояние от катушки W2 до ярма магнитопровода.

Рис. 1. Изоляционные расстояния в трансформаторе.

В изоляционных промежутках размещают изоляцию и изоляционные элементы (рейки, шайбы и т. д.), размеры которых для испытательного.

напряжения 3 кВ зависят от типа изоляционного материала и не могут быть больше соответствующих изоляционных промежутков, т. е.: д₀₁ < a₀₁; д₀₂ < a₀₂; д₁₂ < a₁₂; д₂₂ < a₂₂.

Выступы изоляционных материалов также не должны превышать изоляционных промежутков: l_ц1 < l₀₁; l_ц2 < l₀₂.