Ізоляційні проміжки залежать від класу напруги трансформатора. Клас напруги визначається величиною довгостроково припустимої номінальної напруги, прикладеного до обмотці ВН, для кожного класу напруги установлена величина іспитової напруги перемінного струму з частотою 50 Гц. Крім цього, нові типи трансформаторів випробуються імпульсною напругою. Класи номінальних і іспитових напруг приведені в таблиці 2.4. При класі напруги 20 кв і вище вхідні витки обмотки ВН виконуються з посиленою ізоляцією.
Таблиця 2.4
Клас напруги, кв | До 1 | |||||
Іспитова напруга, кв |
Для класу напруги 35 кв у трансформаторах 1-го і 2-го габаритів у якості захисту від перенапруг під внутрішнім шаром обмотки ВН установлюється металевий екран у виді незамкнутого циліндра з латунного листа товщиною 0.5 мм. Циліндр з'єднуються з лінійним кінцем обмотки й ізолюється від внутрішнього шару обмотки звичайної междуслойной чи ізоляцією электрокартоном товщиною 0,1 див. Така ж ізоляція встановлюються зі сторони каналу.
|
|
У масляних трансформаторах ізоляція розділяються на зовнішню (ізоляція відводів у повітрі) і внутрішню (ізоляція обмоток, відводів, перемикача в олії).
У даних методуказаниях приводяться зведення про внутрішню ізоляцію. Питання, зв'язані з зовнішньою ізоляцією, викладаються [1,5,10].
Внутрішня ізоляція у свою чергу підрозділяється:
а) на поперечну ізоляцію між обмотками й ізоляцію обмоток від стрижня (ізоляція поперек вікна).
Загальний розмір ізоляційних проміжків поперек вікна позначається через, див.
б) на подовжню ізоляцію між обмотками і ярмом -, див.
Ізоляційні проміжки в залежності від потужності трансформатора і його класу напруги приведені в таблиці 2.5 і 2.6
Таблиця 2.5 Мінімально припустимі ізоляційні проміжки для обмоток НН
, ква | Клас напруги, кв | НН від ярма 0,5, мм | НН від стрижня , мм |
25-250 | До 1 | ||
400-630 | До 1 | Див. примітка |
Примітка: відстань приймаються рівним відстані для обмотки ВН
Таблиця 2.6 Мінімально припустимі ізоляційні відстані для обмоток ВН
, ква | Клас напруги, кв | ВН від ярма | Між ВН і НН | Між ВН і НН | ||||
,мм | ,мм | , мм | ,мм | ,мм | ,мм | ,мм | ||
25-100 | 3 і 6 | - | 2,5 | - | ||||
160-630 | 3 і 6 | - | - | |||||
25-400 | ||||||||
Ширина вертикальних охолодних каналів - між концентрами обмотки в залежності від висоти обмоток () вибирається по таблиці 2.7
Таблиця 2.7
, мм | До 300 | 300-500 | 500-1000 |
, мм |
Для таблиць 2.5 і 2.6 основні ізоляційні проміжки показані на малюнку 2.1. Крім вищевказаних, у таблицях 2.5 і 2.6 приведені наступні ізоляційні проміжки [1,2]:
|
|
- товщина ізоляційної шайби, мм при класі напруги 35 кв;
- товщина ізоляційного циліндра між обмотками НН і ВН, мм;
- виступ цього циліндра за висоту обмоток, мм;
- товщина междуфазной перегородки, мм.
2.2.4. Визначення коефіцієнта заповнення обмоток провідниковим матеріалом
Середнє значення коефіцієнта вибирається в залежності від класу напруги і потужності трансформатора согласно таблиці 2.8
Таблиця 2.8
1. Потужність (ква) | ||||
2.Клас напруги, кв | 6 10 | 6 10 | 6 10 | 6 10 35 |
3. | 0,53 0,49 | 0,55 0,51 | 0,56 0,52 | 0,58 0,54 0,43 |
1. | ||||
2. | 6 10 35 | 6 10 35 | 6 10 35 | 6 10 35 |
3. | 0,59 0,55 0,49 | 0,6 0,55 0,51 | 0,61 0,57 0,53 | 0,62 0,6 0,55 |
Приблизно величину можна визначити як середнє арифметичне коефіцієнтів заповнення обмоток ВН і НН ( і ). Більш точно величина визначаються по формулі:
, (2,10)
де
- відношення плотностей струму в обмотках ВН () і НН (); для економії обмотувального проводу рекомендується приймати в інтервалі
; - відношення повного числа витків в обмотці ВН () до номінальному числу витків (),
- додаткове число витків обмотки ВН поверх номінальних, визначається заданим діапазоном регулювання напруги трансформатора; При діапазоні чи регулювання , виразивши числа витків у відносних одиницях (по відношенню до номінальному числу витків), одержимо:
З обліком середньої розрахункової щільності струмів обмоток (), регулювальних витків в обмотці ВН і обраного відношення щільності струмів кожної з обмоток відповідно рівні:
, (2,11) , (2,12)
2.2.5 Вибір коефіцієнта закриття поверхні обмоток і питомого теплового навантаження обмоток .
Коефіцієнт враховують закриття поверхні обмоток дистанцирующими і кріпильними рейками і расчитывается по формулі:
, (2.13)
де:
- число і ширина рейок (прокладок) по окружності котушки обмотки;
- коефіцієнт пропорційності між середнім діаметром обмоток і
діаметром стрижня.
Для трансформаторів потужністю від 25 до 630 ква значення =0,850,42.
Величина середнього питомого теплового навантаження обмоток трансформатора робить істотний вплив на термін служби ізоляції і величину приведених витрат. Величина належні забезпечувати перегрів обмоток над олією не вище 25 0С.
У якості оптимальних можна рекомендувати зони значень , приведених у таблиці 2.9.
Таблиця 2.9. Значення які рекомендуються, для мідних тр-рів.
Діапазон потужностей КВА | , Вт/м2. | |
Мідь | Алюміній | |
25 100 | 450 750 | 350 450 |
160 630 | 400 800 | 400 500 |
2.2. Алгоритм попереднього оптимизационного розрахунку трансформатора.
Для одержання розрахункового варіанта трансформатора в зоні мінімуму приведених витрат на трансформацію розрахунок рекомендуються вести в наступному порядку:
2.3.1. Оцінити величину по даним п. 2.1, розрахувати величину економічного відношення втрат по (2.4).
2.3.2. Вибрати початкове (пускове) значення активної складової напруги короткого замикання , щоМ у ході розрахунку уточнюється шляхом ітерацій.
Величина в % орієнтовно визначається по формулі:
, %
де:
- повні втрати короткого замикання, обирані по чи каталогу ДСТ
для трансформатора даної потужності і класу напруги, Ут.
Величина для розглянутого діапазону потужностей трансформаторів
змінюється в межах (3,01,2) %. Великі значення відносяться до
трансформаторам меншої потужності.
2.3.3. Розрахувати:
а) Основні втрати в обмотках, у Вт:
(2.15)
б) Втрати в сталі, Ут:
(2.16)
в) Попередню величину маси електротехнічної сталі, кг:
(2.17)
г) Попереднє значення маси провідникового матеріалу обмоток, кг:
(2.18)
д) Середню щільність струму в обмотках, А/мм2:
, (2.19)
де:
2,4 для мідних і 13 для алюминевых обмоток.
е) Фазні струми обмоток, А:
; (2.15); (2.20)
ж) Загальну ширину всіх обмоток (двох фаз) у вікні трансформатора (малюнок 2.1) у мм:
|
|
, (2.21)
де:
; - щільність провідникового матеріалу,
для міді - 8,9 кг/дм3;
для алюмінію - 2,7 кг/дм3;
- реактивна складова напруги короткого
замикання, %; коефіцієнт 0,95 враховує ефект від дії полючи
розсіювання при відключенні регулювальних витків;
- складова приведеного каналу розсіювання між обмотками 1 і 2,
яка залежить від схеми розміщення обмоток.
Для схеми 1, а для схеми 2;
- коефіцієнт Роговского, у попередньому розрахунку приймається рівним 0,95.
Тут необхідно уточнювати правильність вибору схеми розміщення обмоток
(п.2.21).
Звичайно попередньо вибирається найбільше розповсюджена схема розміщення обмоток 2 з і мм.
Величина уточнюються по формулі:
; (2.22).
де:
- вибирається по рекомендаціям п.2.2.4, а величина по таблиці 2.9.
Розрахована по (2.22) величина округляються до найближчому дискретному
значенню (1,625 чи 0,875). Якщо уточнене значення відповідають
іншій схемі розміщення обмоток, то вибирається інша схема, визначається
, що відповідає цій схемі, уточнюється ширина обмоток по (2.21) і
уточнюється теплове навантаження обмоток по формулі
; (2.23).
ж) Попередню ширину кожної з обмоток у вікні і ширину вікна F.
(2.24).
(2.25).
(2.26).
де:(малюнок 2.1, 2.2.)
(2.27).
и) Діаметр стрижня магнитопровода (у мм) по формулі:
, (2.28).
де:
; ;
;
Для схеми 1 , а для схеми 2 .
к) По шкалі стандартних діаметрів виходячи з розрахованої величини діаметра
(Д), вибирається найближчий нормалізований (Дн ) і уточнюється відповідний цьому діаметру й індукція в стрижні :
; (2.29).
де:
.
л) Кількість витків обмотки ВН:
(2.30).
Отриману величину округляють до найближчого цілого.
м) Середня висота обмоток, див:
(2.31).
де:
- ширина приведеного каналу розсіювання, мм; , для схеми 1 ,
для схеми 2 .
н) Висота вікна магнитопровода, мм:
,
де:
.
п) Маса стали магнитопровода, кг:
Отримана величина не належні відрізнятися від попереднього
розрахованої більш, ніж на 3 %. Якщо ця різниця більше, те варто виконати ітерацію, тобто. повторити весь розрахунок з уточненим значенням , що
|
|
визначається по формулі:
, % (3.34).
де:
.
Тут також необхідно уточнити величину у відповідності зі скоректованим значенням індукції в стрижні . Після досягнення необхідної точності збігу величин і по (2.1) розраховуються приведені витрати і попередній варіант розрахунку закінчується.
Для виконання попереднього оптимизационного розрахунку і проектних досліджень на ПЭВМ необхідно підготувати вихідні дані для розрахунку (таблиця 2.10) і занести їх з дисплея в шаблон вихідних даних.
Таблиця.2.10. Вихідні дані для розрахунків трансформатора на ПЭВМ (приклад).
Найменування і розмірність Вихідної величини | Значення |
Тип трансформатора | ТМ 250 / 35 |
Потужність номінальна , ква | |
Число фаз, m | |
Частота f, Гц | |
Напруга короткого замикання , % | |
Співвідношення перемінних і постійних утрат, | |
Співвідношення стоимостей обмоток і магнитопровода | 0,7 |
Марка стали | |
Товщина листа стали | 0,3 |
Матеріал обмоток | Al |
Фазна напруга НН, кв | 0,4 |
Фазна напруга ВН, кв | 5,724 |
Теплове навантаження обмоток, Ут/м2 | |
Ізоляція між обмотками ВН і НН , мм. | |
Коефіцієнт заповнення обмоток | 0,55 |
Межфазная ізоляція , мм. | |
Ізоляція від стрижня до обмотки НН , мм. | |
Охолодний канал в обмотках , мм. | |
Індукція в стрижні, Тл | 1,65 |
Ізоляція НН від ярма , мм. | |
Ізоляція ВН від ярма ,мм. |
Таблиця 2.11. Результати попереднього оптимизационного розрахунку на ПЭВМ і основні вихідні дані для детального розрахунку.
МО | |||||||||||
кВА | % | Тл | кг | кг | А/мм2 | -- | -- | -- | -- | мм | мм |
Н | ||||||||||
Мм | Вт/м2 | % | Вт | Вт | -- | мм | мм | Гр | -- | -- |