b, мм а, мм | 4,4 | 5,1 | 5,5 | 5,9 | 6,4 | 6,9 | 7,4 | 8,0 | 9,3 | Толщина изоляции | |
1,56 1,68 1,81 2,10 2,44 2,63 2,83 3,05 3,28 3,80 4,40 | 6,65 7,18 7,75 8,76 10,20 11,10 12,00 12,90 13,90 15,10 18,50 | 7,75 8,36 9,02 10,20 11,90 12,90 13,90 15,10 16,20 18,90 21,50 | 8,37 9,03 9,75 11,10 12,90 14,00 15,10 16,30 17,50 20,40 23,30 | 8,99 9,70 10,50 11,90 13,90 15,00 16,20 17,50 18,90 21,90 25,10 | 9,77 10,60 11,40 12,90 15,10 16,30 17,60 19,00 20,50 23,80 27,30 | 10,60 11,40 12,30 14,00 16,30 17,20 19,00 20,60 22,10 25,70 — | 11,30 12,60 13,30 15,00 17,60 19,00 20,40 22,10 23,60 27,60 — | 12,30 13,20 14,40 16,30 19,00 20,50 22,10 23,90 25,70 — — | 14,30 15,40 16,60 19,00 22,20 24,00 25,80 27,90 30,00 — — | — 16,60 17,90 20,50 23,90 25,80 27,80 30,00 32,30 — — | 0,27 0,27 0,27 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33 |
Площадь сечения окна магнитопровода
, см2
где – площадь поперечного сечения медных проводников в мм2;
fок – коэффициент заполнения равный 0,2 – 0,4 (меньшие значения относятся к меньшим диаметрам проводов).
Например:
при d1 = 0,20 – 0,40 мм fок = 0,20 – 0,25;
при d1 = 0,40 – 0,80 мм fок = 0,30 – 0,35;
при d1 = 0,80 – 2,00 мм fок = 0,35 – 0,40.
Для проводников прямоугольного сечения fок = 0,30 – 0,45.
9. Оптимальное отношение высоты окна (hок) к ширине окна (bок) (рис. 2, 3) лежит в пределах и, следовательно,
, см,
, см,
где hс – высота сердечника магнитопровода.
10. Обмотки ВН и НН трансформатора укладывают концентрически один слой поверх другого и одна обмотка поверх другой и располагают на обоих стержнях стержневого трансформатора. Обычно в корабельных трансформаторах ближе к сердечнику располагают обмотку НН, так как регулирование напряжения в этих трансформаторах осуществляется путем изменения числа витков обмотки ВН, а, следовательно, последняя имеет большее количество выводов. Выводы технологически проще выполнить, если обмотка ВН расположена снаружи. Число витков в одном слое обмоток ВН и НН можно найти по формулам
или
– соответственно для круглого и прямоугольного проводников. Здесь i — порядковый номер обмотки; Dhиз — толщина изоляции по высоте стержня (Dhиз = 14 мм — включает в себя каркас (прокладку), изготовленный из стеклотекстолита, наружную изоляцию катушек из стеклоткани, а также учитывает увеличение размеров изоляции из-за ее разбухания после пропитки лаками). Полученные значения слоев обмоток округляются до ближайших меньших целых чисел.
11. Высота катушек
а) обмотки ВН
, ;
б) обмотки НН
, ;
в) средняя высота катушек
.
12. Число слоев обмоток на один стержень по ширине
Полученные значения округляются до ближайших больших целых чисел.
13. Толщина катушек с учетом изоляции по ширине окна
а) катушек ВН
– для проводников прямоугольного сечения,
– для проводников круглого сечения,
б) катушек НН
– для проводников прямоугольного сечения,
– для проводников круглого сечения.
Толщина изоляции обмоток по ширине окна для двух катушек составляет Dbиз = 23 мм, а по высоте Dhиз = 14 мм.
Толщина изоляции по высоте включает каркас (прокладку) из стеклотекстолита, наружную изоляцию катушек из стеклолакоткани, а также разбухание изоляции после пропитки.
Толщина изоляции по ширине окна включает толщину каркаса (прокладки от корпуса), изготовленного из стеклотекстолита, наружных слоев изоляции катушек, выполненных стеклолакотканью, изоляцию между катушками ВН и НН, зазор на укладку и разбухание изоляции после пропитки.
14. Общая ширина катушек и изоляции по ширине составляет
,
где d – зазор между катушками в трансформаторе стержневого
типа принимается равным d = 10 мм.
В том случае, если общая ширина катушек и зазора намного меньше bок, целесообразно уменьшить размер bок по сравнению с его значением, определенным в п. 9. В тех случаях, когда приведенные выше условия не выполняются, следует изменить геометрию окна.
15. Линейная нагрузка AS служит критерием нагрева трансформатора
Здесь hк –высота катушек обмоток;
2 – учитывает протекание половинного тока
в катушках трансформатора.
Величина AS не должна превышать значений
А/см для кВА;
А/см для кВА.
В тех случаях, когда значения AS превосходит указанные выше, следует изменить hк за счет изменения hок и bок.
17. Вычертить эскиз рассчитанного трансформатора в двух
проекциях с указанием размеров.
18. Масса меди обмоток трансформатора:
а) , кг,
где gм = 8,9 г/см3 – удельный вес меди;
Vм1, Vм2 – объём голой меди соответственно
первичной и вторичной обмоток в см3.
б) ,
,
где l1ср, l2ср – средние длины витков первичной и вторичной
обмоток.
Средние длины витков трансформаторов до 10 кВА, не имеющих вентиляционных каналов можно найти по формулам (см. рис. 6):
в) ,
.
Значения радиусов закругления обмоток, не имеющих вентиляционных каналов определяются по формулам
д) , мм
, мм,
где r1, r2 – радиусы закругления средней длины обмоток ВН и НН соответственно (10 мм и 7 мм—толщина изоляции на участке от стержня магнитопровода до средней длины по ширине).
Рис. 6. Средняя длина витков l1ср, l2ср
первичной и вторичной обмоток трансформатора
В трансформаторах, мощность которых равна или превосходит 10 кВА из-за наличия вентиляционных каналов, расположенных со стороны меньшего размера сечения магнитопровода (см. рис. 6), средняя длина подсчитывается по формулам
е) ,
.
где , – число вентиляционных каналов
по ширине;
bв = 10 мм – ширина вентиляционного канала.
Радиусы закругления подсчитываются так же, как и в предыдущем случае, в соответствии с п. д.
18. Масса стали магнитопровода трансформатора
, кг
где gст = 7,8 г/см3 – удельный вес электротехнической стали;
Vст – объём стали магнитопровода, см3;
– для стержневого трансформатора,
где lс – расчётная длина магнитной цепи.
Расчётная длина находится по формуле
в) ,
т.е. при определении lс пренебрегают закруглениями при прохождении магнитных линий по магнитопроводу.
19. Соотношение между массами стали и меди
.
Величина a должна находиться в пределах 2 – 5. При частоте 400 Гц: a = 1 – 2.
20. Общая масса активных и конструкционных материалов трансформатора
,
где k – учитывает массу конструктивных элементов
k = 1,7 – 3,2 для водозащищённых трансформаторов;
k = 1,5 – 2,0 для брызгозащищённых трансформаторов.
Большие значения выбирают для меньшей мощности.
21. Активные сопротивления обмоток:
а) обмотки ВН
,
б) обмотки НН
,
где r115 – удельное электрическое сопротивление меди
при 115 °С;
Ом×мм2/м
lср1, lср2 – средняя длина обмоток ВН и НН соответственно.
Для изоляции класса Н расчётная температура принимается равной 115 °С.
22. Индуктивные сопротивления обмоток
а) обмотки ВН
;
б) обмотки НН
,
где L1, L2 – индуктивности обмоток, определяемые
по приближенным формулам
, Гн,
, Гн.
Размеры катушек должны подставляться в формулы для L1 и L2 в м.
23. Потери энергии и коэффициент полезного действия (КПД) при cosj = 1.
а) потери в меди первичной обмотки
,
б) потери в меди вторичной обмотки
,
в) суммарные потери в меди обмоток
.
г) потери в стали
,
где sст – удельные потери в стали при частоте 50 Гц
и индукции Bm = 1 Тл.
Вт/кг при толщине листов 0,35 мм;
Вт/кг при толщине листов 0,50 мм.
Bm выражается в Тл.
д) КПД трансформатора определяется по формуле
,
где при .
Значения КПД должны соответствовать величинам, указанным в п.4. В случае расхождения расчётного КПД и указанного в п.4 больше чем на 1 – 2%, расчёт следует повторить изменив данные трансформатора, т.е. изменив соотношение между массами стали и меди.
24. Напряжение короткого замыкания:
а) активная составляющая напряжения короткого замыкания
,
где
б) реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
где
,
в) напряжение короткого замыкания
.
Здесь – должно находится в пределах (2 – 6%).
25. Ток холостого хода и его составляющие:
а) реактивная составляющая тока холостого хода
,
где Н – напряженность магнитного поля в сердечнике
при магнитной индукци Bm.
Величина Н определяется по кривым намагничивания для электротехнической стали марок 3414, 1512, 1514. Зависимости приведены в таблицах 4 и 5.
б) активная составляющая тока холостого хода
,
где Рст – потери в стали.
в) ток холостого хода
,
г) отношение тока холостого хода
– для трансформаторов с гнутым стыковым и стержневым магнитопроводом.
Таблица 4