Силовой масляный трансформатор ТДН – 18000/150

• коэффициент заполнения сечения провода k_зап.пр.= 0,985, учитывающий уменьшение сечения провода за счет скругления его углов;
• расстояние между соседними прокладками l_поля = 0,12 м;
• кратность количества катушек в одной параллельной ветви непрерывной обмотки   j_кат = 2.

 

6. Параметры для расчета обмоток НН и ВН.

• толщина изоляции провода на две стороны обмотки НН t_вНН = 0,5*10^-3

• высота минимального радиального канала обмотки НН h_{кан min НН} = 3*10^-3
• толщина изоляции провода на две стороны обмотки ВН t_вВН = 1,35*10^-3
• высота минимального радиального канала обмотки ВН h_{кан min ВН} = 5*10^-3

 

2.  Выбор  типа обмотки.
1. Проверка возможности выбора однозаходной винтовой обмотки НН.

где

так как h_прНН > h_пр.мин, то проверим нашу обмотку на двухзаходную винтовую обмотку;

2. Проверка возможности выбора двухзаходной винтовой обмотки.

 так как h_прНН < h_пр.мин, то выбираем однозаходную винтовую обмотку НН, n_зах=1;

3. Проверка возможности выбора однозаходной винтовой обмотки ВН.

так как h_прВН получилась отрицательным, то выполняется непрерывная обмотка ВН.

  В результате расчета типа обмотки выбрали: обмотку  НН – однозаходную винтовую обмотку, а обмотку ВН – непрерывную  обмотку.

 

3. Расчет  параметров винтовой обмотки НН.

    Обмотки этого типа выполняются из нескольких параллельных прямоугольных проводников, причем их витки укладываются по винтовой линии, имеющий один или несколько  ходов. Для равномерного распределения  тока между параллельными проводниками в винтовых обмотках используется перекладка (транспозиция) проводников, образующих один виток. Эта обмотка обладает достаточной механической прочностью, так как имеет значительные радиальные размеры.

1. Число катушек.

n_катНН = n_зах * m_в * W_НН = 1*1*95 = 95

2. Высота проводника.

 

3. Ширина  проводника.

b_пр.НН = м,

где b_кат0=b_н=0,066 м;

4. Сечение проводника.

F_прНН = k_зап.пр.*h_прНН*b_прНН = 0,985*12,62*10^-3*2,252*10^-3 = 2,8*10^-5 м²,

где k_зап.пр = 0,985 – коэффициент учитывающий заполнения сечения провода;

5. Число параллельных проводников.

 

Округлим до ближайшего целого n_парНН = 21

6. Сечение обмотки.

F_обмНН = n_парНН * F_прНН = 21*2,8*10^-5 = 5,88*10^-4 м²; 

7. Плотность тока.

j_HH = I_HHфном / F_обмНН = 952,4/5,88*10^-4 = 1,62*10⁶ А/м²;

8. Высота и ширина катушки.

h_катНН = h_прНН + t_вНН = 12,62*10^-3 + 0,5*10^-3 = 13,12*10^-3 м;

b_катНН =1,03 * (b_пр.НН + t_вНН)*( n_парНН / m_в*n_зах) = 1,03 + (2,252*10^-3 + 0,5*10^-3) * (21/1*1) = 0,059 м

9. Средняя высота канала.

h_{кан.ср.НН} = м.

 

4. Расчет  параметров равномерной непрерывной  обмотки ВН.

    Обмотки этого типа имеют большую механическую прочность и надежность. Обмотки  выполняются из прямоугольного провода  в виде нескольких десятков дисковых катушек, намотанных по спирали и  соединенных без пайки.

    Из  всех возможных вариантов не прерывной  обмотки был принят наиболее оптимальный  с числом параллельных проводов n_пар = 1 и высотой проводника и высотой проводника h_пр = 0,015 м.

1. Число прокладок.

,

где - кратность количества катушек в одной параллельной ветви непрерывной обмотки; - расстояние между соседними прокладками, рассчитываемое по окружности среднего диаметра обмотки.

2. Число параллельных ветвей обмотки.

m_в = 1;

3. Сечение обмотки (предварительно).

F_об.0 = I_{ВН_ф} / J = 65,77/1,61*10⁶ = 4,085*10^-5 м²;

4. Ширина проводника.

 

Принимаем табличное  значение b_пр = 2,80*10^-3 м

5. Отношение высоты проводника к его ширине.

  соответствует допустимому.

6. Сечение проводника.

F_пр =

7. Сечение обмотки.

F_обм = n_пар * F_пр = 4,371*10^-5 * 1 = 4,371*10^-5 м²

8. Плотность тока.

 

9. Индукция  осевого поля рассеяния.

 

10. Высота  катушки.

h_кат = h_пр + t_вВН = 0,015 + 1,35*10^-3 = 0,016 м;

11. Добавочные потери от осевого поля рассеяния.

Р_{доб.ос.%} = ,

что допустимо.

12. Число катушек.

n_кат = ,

где = 5*10^-3 м – высота минимального радиального канала для ВН, К_ус = 0,1 – коэффициент усадки обмотки при сушке.

Принимаем n_кат = 73;

13. Число витков на катушке.

W_кат =

Округлим - W_кат = 19;

14. Уточненная ширина катушки.

b_кат = 1,03*(b_пр + t_в)*n_пар / m_в*(W_кат)_ц.б. = 1,03*(2,8*10^-3 + 1,35*10^-3)*1/1*19=0,081 м

 

5. Проверка  уровня отклонения расчетного значения U_кз.р% от заданного (U_кз = 10,5 %).

    Окончательно выбранный вариант обмоток ВН и НН должен обеспечить в трансформаторе заданный при проектировании U_кз = 10,5 %. ГОСТ разрешает отклонения это величины в расчете .

1. Средний диаметр между обмотками ВН и НН.

Д_Н-В = Д_ст*(1+2*К_ст-о)+2*(b_о-н + b_н) + b_н-в = 0,5*(1+2*0,015)+2*(0,018 + 0,066) + 0,06 = 0,743 м;

2. Средний диаметр обмотки НН.

Д_Нср = Д_Н-В - b_н - b_н-в = 0,743 - 0,066 - 0,06 = 0,617 м;

3. Средний диаметр обмотки ВН.

Д_Вср = Д_Н-В - b_в - b_н-в = 0,743 – 0,097 – 0,06 = 0,586 м;

4. Приведенный диаметр бака.

Д_Б = * Д_Нср + b_н-в * Д_Н-В + * Д_Вср = 0,066/3 * 0,617 + 0,06 * 0,743 + 0,097/3*0,586 = 0,077 м;

5. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

U_кз.р =

6. Отклонение расчетного значения напряжения короткого замыкания от заданного.

 

ГОСТ разрешает  отклонения до .

 

Таблица 4

Основные  параметры обмоток

 

 

6. Расчет  потерь короткого  замыкания и напряжения короткого замыкания.
1. Расчет основных потерь в обмотках НН и ВН.
1. Разомкнутая длина одного провода на номинальном ответвлении:

    

    

2. Активное сопротивление обмоток при температуре 75º С:     

    

    

3. Масса обмоточного провода:

        

      

4.  Основные  потери в функции тока и  сопротивления:

    

      

5.  Основные  потери в функции плотности  тока и массы провода:

    

    

 

6.  Сумма  основных потерь в обмотках:

    

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Результаты  расчета основных потерь в обмотках ВН и НН

 

 

2. Расчет  добавочных потерь в обмотках НН и  ВН.
1. Индукция  осевого поля рассеяния: