Определение площадей поверхности охлаждения обмоток.

7.7.1. Для обмотки НН и схемы (рис.5.4):

мм.

мм.

мм.

Площадь охлаждаемой поверхности обмоток НН:

7.7.2. Поверхность, закрытая рейками:

м2.

7.7.3. Эффективная поверхность охлаждения обмотки НН:

м2.

7.7.4. Для обмотки ВН:

; мм.

мм;

мм.

Площадь охлаждающей поверхности обмоток ВН:

Поверхность, закрытая рейками:

м2.

7.7.5. Эффективная поверхность охлаждения обмотки ВН:

м2.

 

Определение массы обмоток, основных и добавочных потерь в обмотках, отводах, и баке. Проверка величины напряжения короткого замыкания.

7.8.1. Средний диаметр обмотки НН в мм:

мм.

7.8.2. Средний диаметр обмотки ВН в мм:

мм.

7.8.3. Средний диаметр канала рассеяния в см:

мм.

7.8.4. Масса обмотки НН в кг:

кг,

где - для алюминиевых обмоток.

7.8.5. Масса обмотки ВН в кг:

7.8.6. Общая масса обмоток:

кг.

7.8.7. Основные потери в обмотках НН и ВН в Вт:

Вт.

Вт.

7.8.8. Коэффициент Роговского:

.

7.8.9. Индукция потока рассеяния в Тл:

Тл.

Добавочные потери в обмотке НН в Вт:

Вт.

7.8.10. Добавочные потери в обмотке ВН:

Вт.

7.8.11. Добавочные потери в обмотке ВН:

7.8.12. Потерями в отводах ВН можно пренебречь за их малостью.

7.8.13. Потери в баке (приближённо) в Вт.

Вт.

7.8.14.Суммарные потери короткого замыкания:

7.8.15. Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

%.

7.8.16. Ширина приведенного канала рассеяния для обмотки ВН с экраном:

мм.

мм.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания в %:

%.

Увеличение реактивной составляющей за счёт поперечного поля рассеяния:

%.

7.8.17. Напряжение короткого замыкания:

%.

Отклонение от заданного значения :

%,

что находится в пределах допуска.

 

Определение массы стали МС, определение потерь в стали и тока холостого хода.

7.9.1. Масса активной стали МС трансформатора в кг:

;

Масса стержней:

кг.

Масса ярм:

7.9.2. Удельные потери в МС для индукции:

Тл Вт/кг.

Масса углов МС:

кг.

Удельные потери с учётом добавочных потерь:

Вт/кг.

Потери в стали МС учётом добавочных потерь:

Вт.

7.9.3. Активная составляющая тока холостого хода:

%.

7.9.4. Реактивная составляющая тока холостого хода:

;

В×Ар.

%.

где В×А/кг для Тл.

В×А/кг для Тл.

В×А/мм2 для Тл.

7.9.5. Ток холостого хода:

%.

7.9.6. Удельная намагничивающая мощность с учётом увеличения её за счёт немагнитных зазоров.

; .

Расчет механических напряжений в обмотках

7.10.1. Ударное значение тока внезапного короткого замыкания:

7.10.2. Радиальная сила, действующая на обмотки при коротком замыкании:

7.10.3. Напряжение на разрыв в проводнике обмотки:

,

что значительно ниже допустимого значения.

 

Тепловой расчет обмоток

7.11.1. Плотность теплового потока по поверхностям обмотки НН:

.

7.11.2. То же для обмотки ВН:

.

7.11.3. Средняя тепловая нагрузка обмоток:

,

что отличается от предварительного значения на:

7.11.4. Перегрев обмотки НН над температурой масла:

.

7.11.5. Перегрев обмотки ВН над температурой масла:

.

7.11.6. Внутренний перепад температуры в обмотке НН:

.

7.11.7. Потери, выделяющиеся в общего объема обмотки ВН:

.

- Условная теплопроводность обмотки ВН:

.

- Средняя теплопроводность обмотки:

Внутренний перепад температуры в обмотке ВН :

;

7.11.8. Средний температурный перепад в обмотке в обмотке ВН:

7.11.9. Превышение температуры обмотки ВН над средней температурой масла:

7.11.10. Превышение температуры обмотки ВН над средней температурой масла:

 

Тепловой расчет бака

Экономический расчет

7.13.1. Из таблицы Б2 стоимость 1 кг провода марки АПБ обмотки НН

сечением более 30 мм2

Для провода АПБ обмотки ВН диаметром 3,53мм

7.13.2. Масса обмоток трансформатора с изоляцией

Стоимость обмотки НН с изоляцией

Стоимость обмотки ВН с изоляцией

Стоимость трансформатора

7.13.3. Коэффициент, учитывающий стоимость компенсации реактивной энергии холостого хода

.

7.13.4. Приведенные затраты на трансформацию электроэнергии

Удельная стоимость приведенной массы трансформатора

.

Отношение стоимости 1кг обмотки и МС

где, средняя цена обмоточного провода в трансформаторе:

Условная приведенная масса активных материалов

Приведенные затраты на трансформацию (по 2.15)

Капитализированные затраты (по 2.20.):

 


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Балашов К.К., Пуйло Г.В. Проектирование трансформаторов Ч. 2. Учеб. пособие для студентов электротехнических специальностей. – Одесса: ОПИ, 1975. – 143 с.

2. Силовые трансформаторы. Справочная книга / под ред. С.Д.Лизунова, А.К. Лоханина М.: Энергоиздат. 2004, - 616 с.

3. Гончарук А.И. Расчет и конструирование трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 256 с.

4. ДСТУ 3270-95. Силовые трансформаторы. Термины и определения.

5. Методические указания по применению диалоговой подсистемы оптимизационных расчетов трансформаторов на ЭВМ / С.И. Крысенко, Г.В. Пуйло, В.П. Чайковский. – Одесса: ОПИ, 1987. – 44 с.

6. Методические указания по проектному синтезу и анализу трансформаторов средствами САПР / Г.В.Пуйло, С.И.Крысенко, В.П.Чайковский. – Одесса: ОГПУ, 1995. – 42 с.

7. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие. – М.: Энергоатомиздат. 1986. – 528 с.

8. Методичні вказівки до лабораторних робіт з автоматизованного проектного синтезу, аналізу та оптимізації електромагнітних перетворювачів енергії.(Г.В.Пуйло, В.В.Тонгалюк), Одеса: ОНПУ, 2007. – 40 с. Електронна версія. МВ 02524, №2995-РС-2007.

9. Пуйло Г.В., Чайковский В.П., Насыпана Е.П. Основы автоматизированного проектирования ЕМП и ЕМС. Одесса: ОНПУ, 2009. – 145с. КЛ

10. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию силовых трансформаторов с цилиндрическими слоевыми обмотками и масляным охлаждением. /Г.В.Пуйло, С.И.Крысенко. Одесса: ОГПУ.- 2000- 65с.

11. Пуйло Г.В., Якімець А.М. Методи оптимізації. Одеса: ОНПУ.- 2008- 120с.

Конспект лекций на электронных носителях. КЛ 02854, №3072-РС-2008.

12. Голунов А.М., Сещенко Н.С. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. М.: «Энергия», 1976.-216с.

 


 

Приложения

Приложение А

Основные характеристики холоднокатаных электротехнических сталей.

 

Таблица А1. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3404 (0,3мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,812 0,875 0,95 1,03 1,13 1,232 1,359 1,5 1,667 1,852 2,072 2,3
Qуд,В×А¤кг 0,917 1,1 1,25 1,42 1,65 2,09 3,2 5,62 11,3 23,3
Рст,Вт¤м2
Кпу 1,92 1,9 1,925 1,975 2,01 2,015 1,95 1,85 1,71 1,58 1,45

 

 

Таблица А2. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3404 (0,35мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,853 0,925 1,008 1,1 1,2 1,3 1,434 1,6 1,781 1,985 2,22 2,465
Qуд,В×А¤кг 0,976 1,06 1,16 1,29 1,475 1,735 2,2 3,65 6,4 13,5 32,5 67,5
Рст,Вт¤м2
Кпу 1,85 1,84 1,85 1,9 1,925 1,92 1,9 1,835 1,75 ,163 1,5 1,38

 

 

Таблица А3. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3405 (0,3мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,772 0,835 0,9 0,97 1,051 1,145 1,261 1,4 1,552 1,734 1,937 2,155
Qуд,В×А¤кг 0,885 0,96 1,06 1,18 1,33 1,54 1,9 2,57 4,35 7,8 16,75 38,5
Рст,Вт¤м2
Кпу 1,995 2,005 2,105 2,1 2,12 2,1 2,04 1,93 1,8 1,68 1,55

 

 

Таблица А4. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3405 (0,35мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,812 0,875 0,95 1,03 1,13 1,232 1,359 1,5 1,667 1,852 2,072 2,3
QудВ×А¤кг 0,915 0,99 1,1 1,25 1,4 1,64 2,93 5,2
Рст,Вт¤м2
Кпу 1,92 1,9 1,925 1,975 2,01 2,015 1,95 1,85 1,71 1,58 1,45

 

 

Таблица А5. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3406 (0,3мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,712 0,769 0,834 0,902 0,982 1,69 1,178 1,307 1,466 1,632 1,862 2,033
QудВ×А¤кг 0,885 0,96 1,06 1,18 1,33 1,54 1,9 2,57 4,35 7,8 38,5
Рст,Вт¤м2
Кпу 2,11 2,12 2,15 2,18 2,21 2,23 2,22 2,17 2,03 1,9 1,75 1,6

 

Таблица А6. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3406 (0,35мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,772 0,835 0,9 0,97 1,051 1,145 1,261 1,4 1,552 1,734 1,937 2,155
QудВ×А¤кг 0,915 0,99 1,1 1,25 1,4 1,64 2,93 5,2
Рст,Вт¤м2
Кпу 1,995 2,005 2,105 2,1 2,12 2,1 2,04 1,93 1,8 1,68 1,55

 

 

Таблица А7. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3407(0,3мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,683 0,738 0,8 0,865 0,934 1,014 1,116 1,238 1,381 1,549 1,74 1,955
QудВ×А¤кг 0,85 0,92 1,01 1,1 1,22 1,42 1,7 2,2 3,4 5,7 14,22 31,7
Рст,Вт¤м2
Кпу 2,2 2,195 2,2 2,25 2,3 2,35 2,32 2,25 2,15 1,98 1,8 1,665

 

 

Таблица А8. Основные характеристики холоднокатаной стали марки 3407 (0,35мм) в зависимости от индукции.

В, Тл 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 1,8 1,85 1,9
Руд,Вт¤кг 0,719 0,779 0,884 0,91 0,988 1,077 1,191 1,32 1,476 1,645 1,84 2,055
QудВ×А¤кг 0,895 0,97 1,07 1,17 1,3 1,52 1,8 2,45 3,95 7,4 19,25
Рст,Вт¤м2
Кпу 2,11 2,12 2,15 2,18 2,22 2,23 2,22 2,17 2,03 1,9 1,75 1,6

 


Приложение Б

Основные данные обмоточных проводов круглого и прямо­угольного сечений

Таблица Б1-Номинальные размеры площади сечения и изоляция круглого медного и алюминиевого обмоточного проводов марок ПБ и АПБ

Диаметр провода, мм Сечение провода, мм2
Марка ПБ - медь
1,18 1,094
1,25 1,23

 

Диаметр провода, мм Сечение провода, мм2
Марка ПБ – медь Марка АПБ-алюминий
1,32 1,37
1,40 1,51
1,50 1,77
1,60 2,015

Диаметр провода, мм Сечение провода, мм2
1,70 2,27
1,80 2,545
1,90 2,805
2,00 3,14
2,12 3,53
2,24 3,94
2,36 4,375
2,50 4,91
2,65 5,515
2,80 6,16
3,00 7,07
3,15 7,795
3,35 8,81

Диаметр провода, мм Сечение провода, мм2
3,55 9,895
3,75 11,05
4,00 12,55
4,10 13,2
4,25 14,2
4,5 15,9
4,75 17, 7
5,00 19,63
5,20 21,22
Марка АПБ-алюминий
5,30 22,06
6,00 28,26
8,00 50,24

 

Примечание. Провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 0,3(0,4)мм, 0,72 (0, 82)мм, 0, 96 (1, 06) мми 1,20 (1,35)мм. Без скобок указана номинальная толщина изоляции, размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

 

Таблица Б2-Ориентировочная цена обмоточных проводов марок ПБ и АПБ

Провода обмоточные прямоугольные марок ППБ, АПБ
Сечение, мм Цена за кг, грн.
Провод АПБ Провод ПБ
до 2,8 - 12,10
2,8 5,0 - 11,90
5,0 10,0 10,98 11,20
10,0 15,0 10,25 10,30
15,0 20,0 8,95 9,25
20,0 30,0 8,51 9,20
30,0 40,0 8,00 9,00
40,0 80,0 7,78 8,93

 

 Провода обмоточные круглые марок ПБ, АПБ
Сечение, мм Цена за кг, грн.
Провод АПБ Провод ПБ
до 1,0 - 11,90
1,0 2,0 10,00 11,40
2,0 3,5 9,50 10,80
3,5 5,0 9,20 10,30
5,0 8,0 8,90 9,90
8,0 10,0 8,70 9,70
10,0 15,0 8,50 9,45
15,0 20,0 8,35 9,30

 

 

Таблица Б3. Номинальные размеры и площади сечения и изоляция прямоугольного медного и алюминиевого обмоточного провода марок ПБ и АПБ

Номинальный размер неизолированного провода по стороне а Номинальный размер неизолированного провода по стороне b
2,0 2,12 2,24 2,36 2,5 2,65 2,8 3,0 3,15 3,35 3,55 3,75 4,0 4,25 4,5 4,75 5,0
3,75 - - 8,04 - - - - - - - - - - - - - 8,64 9,18 9,72 10,07 10,7 11,38 12,05 12,95 13,63 - - - - - - - - 9,14 - 10,28 - 11,33 - 12,75 - 14,41 - - - - - - - - 9,64 10,24 10,84 11,25 11,95 12,7 13,45 14,45 15,2 16,2 17,2 - - - - - - 10,24 - 11,51 - 12,7 - 14,29 - 16,15 - 18,27 - - - - - - 10,84 11,51 12,18 12,67 13,45 14,29 15,13 16,25 17,09 18,21 19,33 20,14 21,54 - - - - 11,64 - 13,08 - 14,45 - 16,75 - 18,35 - 20,75 - 23,14 - - - - 12,24 12,99 13,75 14,32 15,2 16,5 17,09 18,35 19,3 20,56 21,82 22,77 24,34 25,95 27,49 - - 13,04 - 14,65 - 16,2 - 18,21 - 20,56 - 23,24 - 25,94 - 29,29 - - 13,84 14,60 15,54 16,21 17,2 18,27 19,33 20,75 21,82 23,24 24,66 25,77 27,54 29,32 31,09 32,87 34,64 14,64 - 16,44 - 18,2 - 20,45 - 23,08 - 26,08 - 29,14 - 32,98 - 36,64 15,64 16,6 17,56 18,33 19,45 20,65 21,85 23,45 24,65 26,25 27,85 29,14 31,14 33,14 35,14 37,14 39,14 16,64 - 18,68 - 20,7 - 23,25 - 26,23 - 29,63 - 33,14 - 37,39 - 41,64 17,64 18,72 19,8 20,69 21,95 23,3 24,65 26,45 27,8 29,6 31,4 32,89 35,14 37,39 39,64 41,89 44,14 18,64 - 20,92 - 23,2 - 26,05 - 29,38 - 33,18 - 37,14 - 41,89 - 46,64 19,64 20,84 22,04 23,05 24,45 25,95 27,45 29,45 30,95 32,95 34,95 36,64 39,14 41,64 44,14 46,64 49,14 20,84 - 23,38 - 25,95 - 29,13 - 32,84 - 37,08 - 41,54 - 46,84 - 52,14 22,04 23,38 24,23 25,88 27,45 29,13 30,81 33,05 34,73 36,97 39,21 41,14 43,94 46,74 49,54 52,34 55,14 23,24 - 26,07 - 28,95 - 32,49 - 36,62 - 41,34 - 46,34 - 52,24 - 58,14 24,64 26,14 27,64 28,95 30,7 32,58 34,45 36,95 38,83 41,33 43,83 46,02 49,14 52,21 55,39 58,52 61,64 26,04 - 29,21 - 32,45 - 36,41 - 41,03 - 46,31 - 51,94 - 58,54 - 65,14 27,64 29,32 31,0 32,49 34,45 36,55 38,65 41,45 43,65 46,35 49,15 51,64 55,14 58,64 62,14 65,64 69,14 29,64 - 33,24 - 36,95 - 41,45 - 46,7 - 52,7 - 59,14 - 66,64 - 74,14 31,64 33,56 35,48 37,21 39,45 41,85 44,25 47,45 49,85 53,05 56,25 59,14 63,14 67,14 71,14 75,14 79,14
4,5
4,75
5,0
5,3
5,6
6,0
6,3
6,7
7,1
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,6
11,2
11,8
12,5
13,2
14,0
15,0
16,0

Примечание. Провод марок ПБ и АПБ всех диаметров выпускается с изоляцией на две стороны толщиной 0,45(0,55)мм, 0,55(0,62)мм, 0,72(0,82)мм, 0,96(1,06)мм и 1,20 (1,35)мм, 1,35(1,5)мм, 1,68(1,83)мм, 1,92(2,07)мм. Без скобок указана номинальная толщина изоляции, размеры катушек считать по толщине изоляции, указанной в скобках.

Додаток В

Форми вихідних даних для проектних досліджень

Таблиця В1. Вихідні дані досліджуваного трансформатора

Найменування даних Тип трансформатора Розмірність Значення
Номінальна потужність, Sн кВ·А  
Число фаз m
Частота. f Гц
Схема та група з’єднання обмоток -  
Фазна напруга первинної обмотки, U1ф кВ  
Фазна напруга вторинної обмотки, U2ф кВ  
Напруга короткого замикання, Uк %  
Регулювання напруги Діапазони та кількість ступенів    
Марка електротехнічної сталі    
Матеріал обмоток      
Система охолодження    
Проектні дослідження      
Критерії оптимізації        
Клас нагрівостйкості ізоляції, °C      
Додаткові дані      

 


Таблиця В2. Конструктивні дані досліджуваного трансформатора

1. Дані основних параметрів магнітної системи
1.1. Кількість стрижнів с  
1.2. Орієнтовне значення діаметру стрижня, мм D  
1.3. Початкова кількість пакетів в перерізі стрижня nп  
1.4. Коефіцієнт заповнення площі перерізу стрижня  
1.5. Коефіцієнт підсилення ярма Ку  
1.6. Початкове значення магнітної індукції в стрижні, Тл Вс  
1.7. Товщина електротехнічної сталі, мм tс  
2. Дані ізоляції
2.1. Міжфазна ізоляція  
2.2. Ізоляція від стрижня до обмотки, мм  
2.3. Вертикальний охолоджуючий канал, мм  
2.4. Ізоляція ВН від ярма, мм  
2.5. Ізоляція НН від ярма, мм  
2.6. Ізоляція між обмотками ВН і НН, мм а12  
3. Дані обмоток
3.1. Фазний струм обмотки НН, А І1  
3.2. Фазний струм обмотки ВН, А І2  
3.3. Початкове значення середньої густини струму,  
3.4. Відношення густини струму обмотки ВН та НН У12  
3.5. Кількість концентрів обмотки НН nк1  
3.6. Кількість концентрів обмотки ВН nк2  
3.7. Сумарний розмір ізоляції поперек вікна, мм lq  
3.8. Сумарний розмір ізоляції між торцями обмоток та ярмом, мм lо  
3.9. Орієнтовні значення площ перерізів витків: обмотки НН обмотки ВН sв1 sв2  
3.10 Початкові значення величини коефіцієнтів заповнення обмоток: Обмотки НН Обмотки ВН  
3.11. Середній коефіцієнт заповнення обмоток  
3.12. Обмотковий конструктивний коефіцієнт nq  
3.13. Початкове значення питомого теплового навантаження, q0  
3.14. Інші конструктивні дані обмоток    
     
           

 

 

Таблиця В3. Техніко-економічні дані

1. Вартості активних матеріалів
1.1. Вартість ЕТС  
1.2. Марка і вартість обмоткового проводу Обмотки ВН Обмотки НН    
1.3. Коефіцієнти збільшення маси проводів за рахунок ізоляції Обмотки ВН Обмотки НН  
1.4. Вартість втрат неробочого ходу, грн./кВт  
1.5. Вартість втрат короткого замикання, грн./кВт Зк  
1.6. Коефіцієнт компенсації намагнічуючої потужності  
1.7. Коефіцієнт вартості магнітної системи  
1.8. Коефіцієнти вартості обмоток Для обмотки ВН Для обмотки НН Коб1 Коб2    
1.9. Коефіцієнт відходів сталі  
2. Початкові значення керованих змінних
2.1. Відношення вартості обмоток та магнітної системи Х
2.2. Відношення втрат неробочого ходу і навантажування
2.3. Індукція в стрижні, Тл