Масса металла обмоток, кг, может быть найдена по формуле

G₀ = СpД_ср WПγ₀,

где С – число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора; Д_ср – средний диаметр соответствующей обмотки, м; W – число витков обмотки; П – сечение витка, м²; γ₀ - удельный вес материала провода, кг/м².

Для обмотки НН, м

=

Для медного провода γ_м = 8900 кг/м³, а для алюминиевого γ_А = 2700 кг/м³.

Подставляя p и реальное значение γ₀, получаем для медного провода

G_м = 28 · 10³с Д_срWП; (14)

Для алюминиевого провода

G_А = 8,47 · 10³с Д_срWП; (15)

2. Расчет обмотки высокого напряжения (ВН)

Расчет обмотки ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду

где ∆U – напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность

напряжений двух соседних ответвлений, В;

U _в – напряжение одного витка обмотки, В.

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в треугольник

W_p = ∆U/U _в

Обычно ступени регулирования напряжения выполняются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях:

При двух ступенях:

верхняя ступень напряжения: W₁ = W_н1 + W_p;

при номинальном напряжении: W_н1;

нижняя ступень напряжения: W_н1 - W_p.

При четырех ступенях:

верхние ступени напряжения: W₁ = W_н1 + 2W_p; W₁ = W_н1 + W_p;

нижние ступени напряжения: W_н1 - W_p; W_н1 - 2W_p.

В процессе проектирования трансформатора студент должен самостоятельно выбрать схему размещения регулировочных ответвлений.

Часто применяемые схемы размещения регулировочных ответвлений в трансформаторах с ПБВ (без возбуждения) могут иметь три схемы: с ответвлениями близ нейтрали (рис.4,а), оборотную (рис.4,б) и прямую (рис.4,в). Поскольку схемы всех фазных обмоток трехфазного трансформатора одинаковы, на рисунке показана одна фаза каждой схемы.

Рис. 4. Схема фазных обмоток с регулировочными ответвлениями

трансформаторов с ПБВ: а - вблизи нейтрали, б – оборотная, в – прямая

В схеме с регулировочными ответвлениями близ нейтрали для получения того или иного напряжения нейтраль звезды получают соединением соответствующих ответвлений фазных обмоток, например:

Х₁ -У₁ – Z₁; Х₂ - У₂ – Z₂; Х₃ -У₃ – Z₃; и т.д. в зависимости от их количества. При пяти ответвлениях в первом соединении содержится наибольшее количество витков (+5%), в третьем – номинальное и в пятом – наименьшее (-5%). Во втором и четвертом соединении получаются промежуточные ступени, соответственно +2,5% и – 2,5%.

Для переключения ответвлений трехфазного трансформатора используют один трехфазный переключатель. Схему с регулированием близ нейтрали применяют в трансформаторах мощностью до 630 кВ∙А включительно.

Оборотная схема отличается от предыдущей тем, что регулировочная часть обмотки геометрически расположена не на ее краю (торце), а в средней части.

Одна из особенностей работы оборотной схемы состоит в том, что при переходе с одной ступени на другую отключаются витки, расположенные в средней части обмоток, а не на их концах.

Поэтому магнитное равновесие между первичной и вторичной обмотками нарушается меньше и осевые усилия между ними уменьшаются. Другой особенностью оборотной схемы является взаимно противоположное направление намотки верхней и нижней частей обмотки (одна левая, другая правая).

В случае ошибочного применения однонаправленной намотки каждой из частей их ЭДС имели бы встречное направление и результирующая ЭДС обмотки была бы близка к нулю. Оборотную схему применяют в основном в трехфазных трансформаторах мощностью 1000 – 1600 кВ∙А, напряжением до 10 кВ.

Прямая схема имеет регулировочные ответвления в середине фазных обмоток – в «разрыве». Обе половины обмоток симметричны. Соединяя между собой зажимы тех или иных ответвлений фазных обмоток, получают желаемую ступень напряжения. Так, при соединении зажимов А₂ – А₃, В₂ – В₃ и С₂ – С₃ получают первую ступень (+5%); А₃ – А₄, В₃ – В₄ и С₃ – С₄ - II ступень (+2,5%); А₄ – А₅, В₄ – В₅, С₄ –С₅ – номинальную III ступень; А₅ – А₆, В₅ – В₆ и С₅ – С₆ – IV ступень (-2,5%); А₆ – А₇, В₆ – В₇ и С₆ – С₇ – V ступень (-5%).

При применении прямой схемы на трехфазных трансформаторах мощностью до 6300 кВ·А и напряжением 6-35 кВ устанавливают по одному трехфазному переключателю, на трансформаторах большей мощности – по одному однофазному переключателю на каждую фазу.

Регулировочные ответвления на обмотках ВН служат обычно для поддержания напряжения у потребителей электрической энергии на одном уровне при колебаниях нагрузки. У понижающих трансформаторов при необходимости повысить или понизить напряжение на вторичной стороне НН следует на первичной стороне ВН переходить соответственно на меньшее или большее число витков. Поддержание стабильного напряжения при постоянно изменяющейся нагрузке при необходимости перерыва нагрузки и ручном управлении переключателями чрезвычайно затруднительно, так как требует много времени и не может быть автоматизировано.

Для повышения гибкости и удобства управления крупными электрическими сетями и системами большое значение имеет возможность регулирования напряжения трансформаторов без перерыва нагрузки и отключения трансформатора от сети при дистанционном ручном или автоматическом управлении, т.е. регулирования под нагрузкой (РПН). В соответствии с потребностью в трансформаторах РПН ГОСТ предусмотрен их выпуск наряду с трансформаторами без регулирования напряжения.

В данной курсовой работе необходимо рассчитать трансформатор с ПБВ.

Осевой размер обмотки ВН l₁ принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l ₂.

Плотность тока, А/м², в обмотке ВН предварительно определяется по формуле

j₁ ≈ 2 j_ср – j₂

Сечение витка обмотки ВН, мм², предварительно определяется по формуле

П₁^’ = I₁/(j₁∙ 10^-6).

По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см.табл.18) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода, с диаметрами провода без изоляции d₁ и провода в изоляции , мм. Подобранные размеры провода записываются так:

Марка провода х n _{в 1} х , мм,

где n _{в 1} – число параллельных проводов.

Полное сечение витка, м²,

П₁ = n _{в 1}П ∙ 10^-6,

где П - сечение одного провода, мм²

Полученная плотность тока, А/м²

j_{1 =} I₁/П₂

Число витков в одном ряду обмотки ВН

W_1ряд =

(W_1ряд – округляется до ближайшего меньшего целого числа).

Число рядов обмотки ВН

(V₁ – округляется до ближайшего большего целого числа)

Рабочее напряжение двух слоев, В,

U_мсл = 2W_1ряд ∙ U _в

По рабочему напряжению двух слоев по табл. 20 выбирается число слоев и общая толщина δ_мсл кабельной бумаги и изоляции между двумя слоями обмотки.

Радиальный размер обмотки ВН а₁, м, (толщина обмотки ВН) по (рис. 3)

а₁=[d₁ ^‘V ₁ + δ_мсл (V ₁- 1)] ∙ 10^-3

Внутренний диаметр обмотки ВН, м

Д_{1 в =} Д_2н +2а₁₂ ∙ 10^-3

Изоляционное расстояние между обмотками НН и ВН выбирается по тал. 9 для масляных трансформаторов и табл. 10 для сухих трансформаторов.

Наружный диаметр обмотки ВН, м

Д_1н = Д_{1 в} +2а₁

По формулам (14) и (15) определяется масса металла обмоток ВН для медного или алюминиевого провода согласно индивидуального задания на курсовую работу.

Для обмотки ВН ее средний диаметр, м

Д_ср1 =

Дата добавления: 2015-07-15