Определение размеров магнитной системы

При окончательном расчете магнитной системы, который производится после завершения полного расчета обмоток, параметров и токов короткого замыкания трансформатора, для плоской шихтованной магнитной системы определяются: число ступеней в сечении стержня и ярма, размеры пакетов – ширина пластин и толщина пакетов, расположение и размеры охлаждающих каналов, полные и активные сечения стержня и ярма, высота стержня, расстояние между осями стержней, масса стали стержней, ярм и углов магнитной системы и полная масса магнитной системы трансформатора. После установления всех размеров и массы стали частей магнитной системы определяются потери и ток холостого хода трансформатора.

Раскрой холоднокатаной анизотропной стали на пластины для плоской магнитной системы следует вести так, чтобы направление линий магнитной индукции в стержнях и ярмах совпадало с направлением прокатки стали. Для этого длинная сторона пластин должна располагаться вдоль полосы рулона, а их ширина – по ширине его полосы. Такой раскрой стали обеспечивается на современном технологическом оборудовании – на линиях продольной и поперечной резки стали. [9].

Ширина пакетов (пластины) в стержне и ярме магнитной системы должна выбираться так, чтобы при ширине полосы рулона 650,750,860 или 1000 мм с учетом обрезки кромки с двух сторон по 3-7 мм можно было получить раскрой стали с минимальными отходами. Ширина пластин (пакетов) в настоящее время нормализована, и пластины для силовых трансформаторов должны изготовляться шириной от 40 до 985 мм через 5 мм.

Выбор числа и размеров пакетов в сечении стержня плоской магнитной системы должен быть сделан так, чтобы площадь ступенчатой фигуры его поперечного сечения, вписанного в окружность, была максимально возможной. При увеличении числа ступеней коэффициент заполнения площади круга К_кр увеличивается, однако при этом увеличивается число пластин разных размеров и существенно усложняется их изготовление, складирование до сборки магнитной системы и ее сборка. Опыт проектирования магнитных систем для ряда серий силовых трансформаторов, положенный в основу рекомендаций табл. 6, позволяет выбирать рациональные значения числа ступеней и размеров пакетов для диаметров стержня, входящих в нормализованный ряд до 0,180 м. При этом учитываются оптимальное заполнение площади круга в поперечном сечении стержня магнитной системы, использования нормализованного ряда ширины пластин и приемлемая технология их изготовления. В этой таблице для современного нормализованного ряда диаметров стержня от 0.080 до 0,180 м приведены: число ступеней в сечении стержня и ярма, коэффициенты заполнения круга и размеры всех пакетов – ширина пластин и толщина пакетов.

Площадь ступенчатой фигуры поперечного сечения стержня, м²,

Активное сечение стержня

П_с = К_зП_ф.с

Аналогично для ярма

,

П_я = К_зП_ф.я

Рассчитанные по выше приведенным формулам точные площади ступенчатой фигуры поперечного сечения стержня П_ф.с и ярма П_ф.я для плоских шихтованных магнитных систем при диаметре стержня от 0,080 до 0,180 м приведены в табл. 24, где даны также объемы одного угла магнитной сиcтемы V_у.

Таблица 24. Площади сечения стержня П_ф.с и ярма П_ф.я и объем угла V_у. плоской шихтованной магнитной системы при размерах пакетов по табл. 6.

d,м	Пф.с, см^2	Пф.я, см^2	Vу, см^3	d,м	Пф.с, см^2	Пф.я, см^2	Vу, см^3
0,08	43,3	44,8	280,8	0,12	104,9	106,5
0,085	50,8	51,6	356,4	0,125	112,3	115,3
0,09	56,7	58,2	426,4	0,13	121,9	124,9
0,095	62,9	63,7	488,0	0,14	141,5	144,0
0,10	72,0	73,2	596,8	0,15	161,7	165,9
0,105	79,3	80,1	683,0	0,16	183,5	188,3
0,11	86,2	89,7	790,2	0,17	208,5	214,1
0,115	93,2	95,4	812,8	0,18	232,8	237,6

Прямоугольная форма сечения ярма не рекомендуется для плоских магнитных систем, собираемых из пластин холоднокатаной анизотропной стали, так как приводит к увеличению расхода стали и возрастанию добавочных потерь в магнитной системе. При использовании этой формы ярма в целях упрощения технологии изготовления пластин ярма площадь поперечного сечения ярма должна быть увеличена по отношению к площади поперечного сечения стержня в К_я раз при К_я = 1,15÷1,05 для трансформаторов мощностью 25 – 6300 кВ·А.

После определения полных сечений стержня и ярма для плоской шихтованной магнитной системы находят ее основные размеры – длину стержня l_с и расстояние между осями соседних стержней С.

,

где и - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма (рис. 5)

Рис. 5. К определению размеров плоской магнитной системы.

При отсутствии прессующих колец обмотки и выбираются только из условий ее изоляции по табл. 9. или 10.

Расстояние между осями соседних стержней, м,

,

где Д₁^″ – внешний диаметр обмотки ВН, м; а₂₂^′ - расстояние между обмотками соседних стержней, определяемое по табл.9.

Масса стали в стержнях и ярмах плоской магнитной шихтованной системы определяется путем суммирования масс прямых участков и углов. Углом магнитной системы называется ее часть, ограниченная объемом, образованным пересечением боковых призматических или цилиндрических поверхностей одного из ярм и одного из стержней.

Для магнитных систем с размерами пакетов стержней и ярм по табл. 6 объем угла может быть принят по табл. 24. Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг,

Масса стали ярм может быть определена как сумма двух слагаемых: массы частей ярм, заключенных между осями крайних стержней, кг,

,

где С – число активных (несущих обмотки) стержней: для трехфазного трансформатора С=3; для однофазного С=2; П_я – активное сечение ярма, м²; - плотность трансформаторной стали, кг/м³ (применяемые в силовых трансформаторах марки стали имеют плотность: горячекатаная 7550, холоднокатаная 7650 кг/м³); массы стали в частях ярм, заштрихованных на рис. 5 [1], кг,

G_я ^“ =4G_у/2=2G_у

Полная масса двух ярм, кг,

Масса стали стержней при многоступенчатой форме сечения ярма определяется как сумма двух слагаемых

,

где масса стали стержней в пределах окна магнитной системы

;

где П_с – активное сечение стержня, м²;l_с – в метрах.

Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма (места заштрихованные на рис. 8.4[1], кг

Полная масса стали плоской магнитной системы, кг,

G_ст=G_с+G_я

Дата добавления: 2015-07-15