Расчет трансформатора мощностью 3,55 МВА
3.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
РАСЧЕТ
Исходные данные:
Sн=3550000B∙A; Uвн=20000B; Uнн=6000B;
Uкн=6,5%; m=3 ; f=50 Гц;
Pо= 5000Вт; Pк=30000Вт; io=1%;
соединение Y/D.
3.1.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
3.1.1.
МОЩНОСТЬ НА ОДНУ
ФАЗУ
Sф=Sн/m=3550000/3=1183333,333
3.1.2.
НОМИНАЛЬНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ
ТОКИ НА СТОРОНАХ
ВН(2) И НН(1)
Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=3550000/(
Iл1=Sн/(sqr(3)*Uнн)=3550000/(
3.1.3.
ФАЗНЫЕ ТОКИ НА
СТОРОНАХ ВН И
НН
Iф2=Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=
Iф1=Iл1/sqr(3)=341,
3.1.4.
ФАЗНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
НА СТОРОНАХ ВН
И НН
Uф2=Uвн/sqr(3)=20000/1,73=
Uф1=Uнн=6000,000
В.
3.1.5.
АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uка=(Pк/Sн)*100=(30000/
3.1.6.
РЕАКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uкр=sqr(Uк^2-Uка^2)=sqr(42,25-
3.1.7.
ПРОВЕРКА
НН:
S1=m*U1ф*Iф1=3*6000*197,
ВН: S2=m*U2ф*Iф2=3*11547,
3.1.8. ВЫБОР ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ИСХОДЯ ИЗ
НОМИНАЛЬНЫХ ЛИНЕЙНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ТАБЛ.4.1.[1]
Uисп.вн=55000 B;
Uисп.нн=25000 B.
3.2. ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПРОМЕЖУТКОВ
Выбор проведен согласно рекомендации [1] (см. табл.4.4. табл.4.5 [1]):
a01=0,0175 м -расстояние между стержнем и обмоткой НН;
a12=0,02 м -расстояние между обмоткой НН и ВН;
a22=0,018 м -расстояние между обмотками ВН;
Lc1=0,025 м -выступ цилиндра над обмоткой НН;
Lc2=0,02 м -выступ цилиндра над обмоткой ВН;
ac1=0,008 м -расстояние между цилиндром и обмоткой НН;
L02=0,05 м -расстояние между обмоткой ВН и ярмом;
b01=0,004 м -толщина цилиндра под обмоткой НН;
b12=0,004
м -толщина цилиндра
под обмоткой ВН.
3.3.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
РАЗМЕРОВ
Принято:
Покрытие нагревостойкое .
Марка стали - M5 .
Толщина листов = 0,30 мм. Материал обмоток - алюминий.
Kкр=0,929 - коэффициент заполнения круга .
A=42900A/м - линейная нагрузка.
B=1,6Тл - индукция в стержне .
K=0,5
beta=1,5
J=1650000A/м^2 - плотность тока .
Kcu=0,22 - коэффициент заполнения окна медью.
alfa=2,9
lamda=0,9
Kз=0,96
Kc=Kкр*Kз=0,8918
3.3.1. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ
ПОСТОЯННОЙ АРНОЛЬДА
1).ПОСТОЯННАЯ
АРНОДЬДА
Ca = (2 * Sqr(2)) / (m * pi ^ 2
* Kc * A * B)=(2,828)/(3*9,870*0,8918*
2).
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ
АКТИВНОЙ ЧАСТИ
V = Ca * Sн
/ f =0,000002*3550000/50=0,111 м^3.
3).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
Da = (V / alfa) ^ (1 / 3)=(0,1108/2,9)^(0,3333333)=0,
4).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
La = Da * alfa=0,337*2,9=0,977
м.
3.3.2. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ПОСТОЯННОЙ
1).
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПОСТОЯННАЯ
CS = ((4 * SQR(2)) / (PI ^ 2 * KC
* KCU * J * B)) ^ (1 / 4)=((5,657/(9,870*0,8918*0,22*
2).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
Ds = Cs * (Sн
/ (alfa * m * lambda * f)) ^ (1 / 4)=0,032*(3550000/(2,9*3*0,9*
3).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
Ls = Ds * alfa=0,316*2,9=0,918
м.
3.3.3.
РАСЧЕТ ПО МЕТОДУ [1]
Kр=0,95 -коэффициент
Роговского
1).ПРИВЕДЕННАЯ
ШИРИНА ДВУХ ОБМОТОК
a123 = K * ((Sф
/ 1000) ^ (1 / 4)) * 10 ^ (-2)=0,5*((1183333,333/1000)^(
2).
ШИРИНА ПРИВЕДЕНОГО
КАНАЛА РАССЕИВАНИЯ
aр
= a12 + a123=0,02+0,0293=0,049 м.
3).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
D1 = 0.507 * (((Sф / 1000) *
ar * beta * Kr) / (f * Ukr * B ^ 2 *
Kc ^ 2)) ^ (1 / 4)=0,507*(((1183,33*0,05*1,50*
4).
СРЕДНИЙ ДИАМЕТР
КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ
d12 = D1 + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,3025+0,035+0,0821+0,02=
где
a1 = k1 * a123=1,4*0,0293=0,041 м.
k1=1,400
5).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
L1 = pi * d12 / beta=3,1416*0,4396/1,5=0,921
м.
6).РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА ТРЕМЯ
МЕТОДАМИ
Ca Cs [1]
D(м) 0,337 0,316 0,303
L(м) 0,977 0,918 0,921
3.3.4.
ПРИНЯТЫЕ ОСНОВНЫЕ
РАЗМЕРЫ
Диаметр стержня
D=0,32 м.
Высота обмотки
L=0,84м
3.3.5.
УТОЧНЕНИЕ
1).
СРЕДНИЙ ДИАМЕТР
КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ
d12 = D + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,457 м.
где
a1 = k1 * a123=1,4*0,0293=0,041м.
a123 = K * ((Sф / 1000) ^ (1 /
4)) * 10 ^ (-2)=0,029 м.
2).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
L = pi * d12 / beta=3,1416*0,4571/1,5=0,957
м.
3).
АКТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ
СТЕРЖНЯ
Пc = (Kc * pi * D ^ 2) / 4=(0,8918*3,1416*0,1024)/4=0,
4).
ЭДС ВИТКА
Eв
= 4.44 * f * B * Пc=222*1,600*0,0717=25,476 B.
3.3.9.
ВЫБОР ТИПА ОБМОТОК
Выбор типов обмоток НН и ВН произведен согласно рекомендациям Тихомирова.
Принято:
тип обмотки НН-цилиндрическая
тип обмотки ВН-катушечная
Напряжение одного витка
Uв=pi*SQR(2)*f*Bc*((pi*D^2)/4)
3.4.
РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
ОБМОТКИ НН.
Эскиз обмотки приведен на Рис.___
принятая
плотность тока для
обмотки НН =1930000 А/м^2
3.4.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА
ВИТКОВ
W1=U1ф/Uв=6000,00/25,49=235,36 вит.
Принято W1=236
вит.
3.4.2. УТОЧНЕНИЕ ВИТКОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Uв1=U1ф/W1=6000,00/236,00=25,
3.4.3.УТОЧНЕНИЕ
ИНДУКЦИИ В СТЕРЖНЕ
B1 = (4 * Uв1) / (pi * f*Sqr(2)
* pi * D ^ 2 * Kc)=(4*25,42)/(3,14*50,00*1,
3.4.4. ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
СЕЧЕНИЕ ВИТКА
Пв1=I1ф/J1=197,22/1930000,00=
Принято число элементарных проводников
n=4 шт.
Выбран провод АПБ: n x (a x b)/(a' x b')= 4x(2,36x11,2)/(2,81x11,65)
где
a'=a+2б
b'=b+2б
2б=0,45
Ппр=25,9
мм.^2
3.4.5.
УТОЧНЕННОЕ СЕЧЕНИЕ
ВИТКА
Пв=n*Ппр=4*25,9=103,6
мм.^2
3.4.6.
УТОЧНЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ
ТОКА
J1=Iф1/Пв=197,22/103,60=
3.4.7.
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ
В СЛОЕ
Wсл = L / (n * b') - 1=840,00/(4,00*11,65)-1=17,03 шт.
Принято
Wсл=17
3.4.8.
КОЛИЧЕСТВО СЛОЕВ
nсл=W1/Wсл=236,00/17,00=13,88
принято nсл=13,00
13,00 слоев по - 17,00 витков.
1
слой с 15,00 витками.
3.4.9.
ТОЛЩИНА ИЗОЛЯЦИИ
МЕЖДУ СЛОЯМИ
определяется по межслоевому напряжению Uм.сл.=2Uв*Wсл
Uм.сл.= 2*25,42*17,00=864,41 B
бмсл=N*бсл=4*0,12=0,48 мм..
где
N=4- число слоев изоляционной бумаги
бсл=0,12
мм. - толщина слоя
3.4.10.
РАДИАЛЬНЫЙ РАЗМЕР
ОБМОТКИ
a1=nсл*a'+(nсл-1)*бмсл+aк1*nк=
где
nк=1-число каналов
aк1=4(мм.) -
размер канала
3.4.11.
УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ
ОБМОТКИ
L1=n*b'*(Wсл+1)+(5...15)=4,00*
На
разбухание принято 1,2
мм.
3.4.12.
ВНУТРЕННИЙ ДИАМЕТР
ОБМОТКИ НН
D1'=D+2*a01=320,00+2*17,5000=
где
a01=17,5
мм.
3.4.13.
ВНЕШНИЙ ДИАМЕТР
ОБМОТКИ НН
D1''=D1'+2*a1=355,00+2*49,58=
3.4.14.
МАССА ОБМОТКИ
G1=c*k*((D1'+D1'')/2)*W1*Пв=3,
где
C=3-число стержней
k=0,0000847-коеффициент
для Al
3.4.15.
ПОТЕРИ В ОБМОТКЕ
НН
Pк1=12,75*(3,62*251,35=11614,
где J1 = 1,90 A/мм.2
koef = 12,75-
коэффициент для
выбранного металла
обмотки [Al]
3.4.16.
ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ
Похл1 = c * k * pi * (D1' + D1'') * L1 * n = 3,00*0,80*3,14*(355,00+454,16 )*840,00*2,00 = 10249519,73 мм.^2
Похл=10,249519728 м^2
где с = 3
k = 0,8 - коэффициент закрытия
n = 2-
учитывает наличие
каналов
3.4.17.
ТЕПЛОВОЙ ПОТОК
q1=Kд*Pк1/Похл1 = 1,02500*11614,03/10249519,73 = 0,0011614579 Вт/мм.^2
q1=1161,45785518898 Вт/м^2
где
Кд=1,025 - коэффициент
добавочных потерь.
3.5.
РАСЧЕТ НЕПРЕРЫВНОЙ
СПИРАЛЬНОЙ КАТУШЕЧНОЙ
ОБМОТКИ ВН
Эскиз обмотки приведен на Рис.___
Для обмотки ВН принята плотность тока J2= 2 A/мм^2
3.5.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА
ВИТКОВ В ОБМОТКЕ
ВН
W2=U2ф/Uv1=11547,01/25,42=454,
Принятое число витков W2=454
Число регулировочных витков
Wр=0,025*W2= 0,025*454=11,35 витков
принято число витков в одной ступени регулирования Wр=12
Итого:
W2=W2+2*WР=454,00+24,00=478,00
- ПОЛНОЕ ЧИСЛО
ВИТКОВ В ОБМОТКЕ
ВН (С УЧЕТОМ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ).
3.5.2.
ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
СЕЧЕНИЕ ВИТКА
Пв2=Iф2/J2=102,48/2,00=51,24
мм.^2
3.5.3.
ВЫБОР ПРОВОДА
Принято число элементарных проводников
n=1 шт.
Катушки главные
Выбран провод АПБ: n x (a x b)/(a' x b')= 1x(3x18)/(3,45x18,45)
где
a'=a+2б
b'=b+2б
2б=0,45 мм. - двусторонняя изоляция проводника
Ппр=53,1 мм.^2 - сечение проводника
Для катушек с усиленной изоляцией выбран провод
АПБx n x (a x b)/(a'' x b'')= 1x(3x18)/(4x19)
где
a''=a+2б'
b''=b+2б'
2б'=1
мм. - двусторонняя изоляция
проводника
3.5.4.
УТОЧНЕННОЕ СЕЧЕНИЕ
ВИТКА
Пв2=n*Ппр=1*53,1=53,1
мм.^2
3.5.5.
УТОЧНЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ
ТОКА
J2=Iф2/Пв2=102,48/53,10=1,93A/
3.5.6.
КОЛИЧЕСТВО КАТУШЕК
nк=(L+hк) / (b'+hк) = (840,00+4,00)/(18,45+4,00 ) =37,5947 шт.
где
приняты следующие изоляционные расстояния
hк =4 мм.
принято число катушек nk = 38 шт.
3.5.7.
УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ
ОБМОТКИ
L2=b'*(nк-4)+K*(hк*(nк-2)+hкр)
где
hкр=1,42553191489362 мм..
b'=18,45 мм.
K=0,94
hк=4 мм.
b'' = 19мм.
3.5.8.
СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО
ВИТКОВ ПРИ NК
КАТУШЕК
Wкср=W2/nк=478,00/38,00=12,58
3.5.9.
ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
ЧИСЛО РЕГУЛИРОВОЧНЫХ
ВИТКОВ
Wрег= 4*Wр
=48,00/12,00=48,00
3.5.10.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВИТКОВ
ПО КАТУШКАМ
распределили следующим образом
R -4[катушек] x 12[витков] =48[витков] - регулировочные
D -30[катушек] x 13[витков] =390[витков] - основные
Y -4[катушек] x 10[витков] =40[витков] -усиленная изоляция
сумма =478
3.5.11.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ
РАЗМЕРОВ КАТУШЕК
ВСЕХ ТИПОВ
1).
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ
a2R = a' * n * WR =3,45 * 1,00 * 12,00 = 41,40 мм.
где
n - число параллельных проводов
WR -
число витков в
этих катушках
2).
ОСНОВНЫЕ
a2D = a' * n * WD =3,45 * 1,00 * 13,00 = 44,85 мм.
где
n - число параллельных проводов
WD -
число витков в
этих катушках
3).
С УСИЛЕННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
a2Y = a'' * n * WY =4,00 * 1,00 * 10,00 = 40,00 мм.
где
n - число параллельных проводов
WY - число витков в этих катушках
Максимальный
радиальный размер обмотки Aмакс=44,85
мм.
3.5.12.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО
И НАРУЖНЕГО ДИАМЕТРОВ
ОБМОТКИ ВН
D2'=D1''+2*a12'= 454,16+ 2 * 20,00 = 494,16 мм.
D2r''=D2'+2*a2R'= 494,16+ 2 * 41,40 = 576,96 мм.
D2d''=D2'+2*a2D'= 494,16+ 2 * 44,85 = 583,86 мм.
D2y''=D2'+2*a2Y'= 494,16+ 2 * 40,00 = 574,16 мм.
где
a12'=a12 =20 мм.
Максимальный(
наибольший) диаметр
обмотки Dмакс. =583,86
мм.
3.5.13.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ
ОТДЕЛЬНЫХ КАТУШЕК
И МАССУ ВСЕЙ
ОБМОТКИ
G2R=0,0000847* c * Пв * DсрR * WR=0,0000847 * 3 * 53,10*53,556 * 48,00 = 34,68555 кг
G2D=0,0000847* c * Пв * DсрD * WD=0,0000847 * 3 * 53,10*53,901 * 390,00 = 283,63552 кг
G2Y=0,0000847* c * Пв * DсрY * WY=0,0000847 * 3 * 53,10*53,416 * 40,00 = 28,82906 кг
G2сум=G2R+G2D+G2Y = 347 кг
где
0,0000847 - коэффициент для выбранного металла обмотки [кг/м^3]
c=3 -число стержней
Dср=(D2'+D2'')/2 - для каждого типа катушек
Пв=53,1 мм.^2 - сечение витка
DсрR = (D2' + D2'R) / 2 =53,56 см
DсрD = (D2' + D2'D) / 2 =53,90 см
DсрY = (D2' + D2'Y) / 2 =53,42
см
3.5.14.
ПОТЕРИ КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ В ОБМОТКЕ
ВН
Pк2=K * (J2^2) * G2сум =12,75 * 3,72451401 * 347,15 = 16485,310446 Вт
где
J2=1,9299 А/мм.^2 - плотность тока обмотки
K=12,75
3.5.15.
ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ
Похл2=ПохлR+ПохлD+ПохлY=14,
где
nв = 2
ПохлR=c*a' * n * WR * pi * DсрR * nв * Kfz = 3*0,00345 * 1,00 * 48,00 * 3,1416 * 0,53556 * 2*0,85 = 1,420985 м^2
ПохлD=c*a' * n * WD * pi * DсрD * nв * Kfz = 3*0,00345 * 1,00 * 390,00 * 3,1416 * 0,53901 * 2*0,85 = 11,619879 м^2
ПохлY=c*a'' * n * WY * pi * DсрY * nв * Kfz = 3*0,004 * 1,00 * 40,00 * 3,1416 * 0,53416 * 2*0,85 = 1,369344 м^2
Kfz=0,85 -
коэффициент закрытия.
3.5.16.
УДЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ
ПОТОК ОБМОТКИ
ВН
q2=(Pк2*Кд)/Похл2 = (16485,3104 * 1,03) / 14,4102 = 1178,32298 Вт
где
Кд = 1.03 - коэффициент добавочных потерь .
В результате расчета обмоток получили следующие значения высот обмоток
L1=840,00 мм.
L2=840,00
мм.
3.6.
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ
И НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ
3.6.1.
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ
КЗ
3.6.1.1.
ПОТЕРИ В БАКЕ
ТРАНСФОРМАТОРА
Pб=10*K*Sn= 10*0,025*3550,00=887,50 Вт
где
K=0,025
Sn=3550
кВ∙A
3.6.1.2.
ПОТЕРИ В ОТВОДАХ
ОБМОТКИ НН
Pотв1=K*J1^2*Gотв = 12,75*1,90^2*3,29 = 152,00 Вт
где
К = 12,75
J1=1,90368918918919 A/м
Gотв=Lотв*Потв*gamma =11,76*0,0001036*2700,00=3,29 кг
Lотв1=14*L1=11,76 м - соединение Треугольник
Потв=0,0001036м^2
gamma=2700
3.6.1.3.
ПОТЕРИ В ОТВОДАХ
ОБМОТКИ ВН
Pотв2=K*J2^2*Gотв = 12,75*1,93^2*0,90 = 42,89 Вт
где
К = 12,75
J2=1,9299 А/м
Gотв=Lотв*Потв*gamma =6,30*0,0000531*2700,00=0,90 кг
Lотв1=7.5*L2=6,3 м - соединение Звезда
Потв=0,0000531м^2
gamma=2700
3.6.1.4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА
ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ
ОБМОТКИ НН
Kдоб1=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2)
* (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,752*1677897,393*0,00*(192,
где
beta = (b*m*Kр)/L1 =(11,200*68,*0,957)/840,00=0,
b=11,2 мм.
a=0,00236 м
Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L1) = (20,00+49,58+44,85) / (3,142*840,00) =0,043
Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,043*(1-0,00) =0,957
ро=0,0386 - для алюминия
3.6.1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА
ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ОБМОТКИ
ВН
Kдоб2=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2)
* (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,607*1677897,393*0,00*(169,
где
beta = (b*m*Kр)/L2 =(18,00*38,*0,957)/840,00=0,
b=18 мм.
a=0,003 м
Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,043*(1-0,00) =0,957
Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L2) = (20,00+49,58+44,85) / (3,142*840,00) =0,043
ро=0,0386 -
для алюминия
3.6.1.6.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ
КЗ ОБЩИХ
Pк=Кдоб1*Рк1+Кдоб2*Рк2о+Ротв1+
где
Pк2о=Pк2-0.05*Pк2=16485,
Отклонение
от заданного
значения Pк составляет-3,71299119686202 %
3.6.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
3.6.2.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
КЗ
Uка = Pк/(0.01*Sн)
=28886,10/(0.01*3550000,00)=0,
3.6.2.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
КЗ
Uкр=(7.92*f*S'*beta*aр*Kр)*0.
где
aр=a12+(a1+a2)/3 = 20,00+(49,58+44,85)/3 = 51,477 мм.
aр=5,148 см
beta=pi*(D+2*a01+2*a1+a12)/L =3,142*(320,00+
2*17,50+ 2*49,58+20,00)/840,00=1,773
3.6.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uк=SQR(Uкa^2+Uкр^2) =SQR(0,66+40,08)=6,383 %
Отклонение
от заданного
значения Uкз составляет-1,7966469143289 %
3.7.
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ
СИЛ В ОБМОТКАХ
НН И ВН
3.7.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕГО
УСТАНОВИВШЕГОСЯ
И УДАРНОГО ТОКА
КЗ
Iку1=100*Iф1/(Uк*(1+(100*Sн)/(
Iку2=100*Iф2/(Uк*(1+(100*Sн)/(
где
Sк
=500 МВА
3.7.1.1.
НАИБОЛЬШЕЕ МГНОВЕННОЕ
ЗНАЧЕНИЕ ТОКА
КЗ
Iкм1=SQR(2) * Kmax * Iку1 =1,41*1,67*2780,43 =6558,00 A
Iкм2=SQR(2) * Kmax * Iку2 =1,41*1,67*1444,76 =3407,64 A
где
Kmax = 1+EXP(-pi * Uка / Uкр ) = 1 + EXP( -3,14*0,81/6,33) =1,67
- коэффициент учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока КЗ
-
индексы 1 и 2 указывают
на обмотки НН
и ВН соответственно
3.7.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
СИЛ В ОБМОТКЕ
3.7.2.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ
СИЛ ДЕЙСТВУЮЩИХ
НА ОБМОТКУ
Fр=0.628* (Iкм1 * W1)^2 * beta * Kр * 10^(-6) =0.628*(6558,00*236,00)^2 * 1,51*0,96*10^(-6) =2177461,70 H
где
beta =pi* (D1'+D1'')/(2*L1) = 3,14(454,16+355,00)/(2*840,00)
3.7.2.3. ПРОВЕРКА ОБМОТОК
НА РАЗРЫВ И СМЯТИЕ
Fc=Fр/(2*pi) =2177461,70/(2*3,14)=346552,98 H
Gсждоп =15МПа - допустимое радиальное усилие сжатия
Gсж1= Fс/(W1*Пв1)=346552,98/(236*
Gсж2= Fс/(W2*Пв2)=346552,98/(478*53,
где
Пв1 = 103,60 мм.^2
Пв2 = 53,10
мм.^2
3.7.2.4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ
УСИЛИЙ СЖАТИЯ
Fос' = Fр*aр/(L1+L2) = 2177461,697*51,477/(840,00+
где
aр=a12+(a1+a2)/3=20,00+ (49,58+44,85)/3=51,477 мм.
см. Тихомирова стр.338 Рис.7.11.(в)
Fос'' =Fр*lx*/(l'' * Kр*m) =
2177461,697*1,426/(221,93*0,
где lx =221,93мм. - выбрано по Тихомирову Рис.4.5.(предварительно)
Fсж1=Fос'+Fос''=66,72+3,66=70,
Fсж2=Fос'-Fос''=66,72-3,66=63,
Gсждоп = 20 МПа - допустимое осевое усилие сжатия
Gсж1=Fсж1*10^(-3) / (pi*(D1''- a1)*a1) = 70,37*10^(-3)/(3,1416* (0,4542-0,0496)*0,0496 ) =1,12 МПа
где a1- радиальный размер обмотки НН(в метрах )
(D1''-a1) =0,40458 м. - средний диаметр катушки
Gсж2=Fсж2*10^(-3) / (a2*0.06*n) = 63,06*10^(-3)/(0,0496* 0.06 *8) =3,269 МПа
где a1(2)- радиальный размер соответствующей катушки(в метрах )
n =8-число прокладок по окружности обмотки
(0,06) - ширина прокладки в метрах
3.7.3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ
УСЛОВНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
ОБМОТКИ
Vканн = (670*4/(5.5*(Uк/(J1))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 6,38/(1,90))^2 - 4 )+90 =136,34 С
Vкавн = (670*4/(5.5*(Uк/(J2))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 6,38/(1,93))^2 - 4 )+90 =137,71 С
где
4 - наибольшая продолжительность КЗ
90 С - начальная температура обмотки
J1 и J2 - плотность тока в обмотках НН и ВН соответственно
Класс
изоляции - А
3.7.4.
ВРЕМЯ ДОСТИЖЕНИЯ
ОБМОТКАМИ ПРЕДЕЛЬНОДОПУСТИМЫХ
ТЕМПЕРАТУР
tкнн = 0.79*(Uк/J1)^2 = 0.79 * (6,383/1,90)^2 =8,88 c
