Расчет трансформатора типа ТМ–1600/20

Аннотация Задачей данного курсового проекта является расчет трансформатора. Проектируемый трансформатор должен удовлетворять определенным экономическим и техническим требованиям, иметь достаточную электрическую, механическую прочность и нагревостойкость.

При проектировании трансформатора рассчитываются различные варианты, и оптимальный вариант выбирается с учетом различных критериев, главным из которых являются минимальные суммарные годовые затраты, то есть экономическая оценка. Суммарные затраты трансформатора определяются суммой капитальных (стоимость трансформатора) и эксплуатационных (стоимость потерь в трансформаторе в процессе его эксплуатации) затрат.

Введение

Трансформатор — электромагнитное статическое устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный другого напряжения той же частоты.

При помощи трансформаторов осуществляются повышение и понижение напряжения, преобразование чисел фаз и в некоторых случаях преобразование частоты переменного тока. Трансформаторы используются при передаче и распределении электрической энергии в энергетических установках, а также для разнообразных преобразований переменного тока в промышленных установках, в устройствах связи, радио, автоматики, телемеханики и т. д.

1. Определение главных геометрических параметров трансформатора.

1.1 Линейные и фазные токи и напряжения обмоток ВН и НН.

Линейные токи в обмотках ВН и НН определяются по следующим формулам:

(1).

где I₁ — ток в обмотке НН, А;

S_н — номинальная мощность трансформатора, ВА;

U_нн — напряжение обмотки НН, В.

Итак, А.

(2).

Где I₂ — ток обмотки ВН, А;

S_н — номинальная мощность трансформатора, В· А;

U_вн — напряжение обмотки ВН, В.

А.

При соединении обмотки НН по схеме «Звезда» фазный ток равен:

А.

А напряжение будет определяться по следующей формуле:

В.

Обмотки ВН также соединены в «Звезду», фазные токи и напряжения будем находить:

А;

В.

1.2 Испытательные напряжения обмоток.

Для надежной работы трансформатора его изоляция испытывается в соответствии с ожидаемыми перенапряжениями, величина которых полностью определяется характеристиками, защищающими его нелинейные вентильные разрядники, а также от типа трансформатора и от класса напряжения. Номинальное напряжение обмотки ВН 20 кВ, наибольшее рабочее напряжение 24 кВ, исходя из этого, получаем испытательное напряжение: U_испВН = 55 кВ; U_испНН = 5 кВ.

По испытательному напряжению находим изоляционные промежутки между обмотками, между обмотками и другими токоведущими частями и между обмотками и заземленными деталями трансформатора.

1.3 Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания Активная U_ка и реактивная U_кr составляющие напряжения короткого замыкания в процентах могут быть определены по формулам:

; (3).

где Р_к — потери короткого замыкания, Вт;

S_н — номинальная мощность трансформатора, ВА.

%;

; (4).

%.

1.4 Выбор схемы и конструкции магнитопровода.

В трансформаторах новой серии предусматривается бесшпилечная конструкция магнитопроводов с различными схемами шихтовки, которая выбирается исходя из полной мощности; для трансформаторов мощностью S_н?6300 кВА можно принять схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней фазе (рисунок 1), как наиболее простую.

Рисунок 1 — Схема шихтовки магнитопровода.

Поперечное сечение магнитопровода представляет собой ступенчатую фигуру, число ступеней которой зависит от мощности трансформатора. Для трансформатора ТМ-1600/20 получим: число ступеней равно 7; коэффициент заполнения круга k_кр = 0,9. Коэффициент k_кр определяет отношение площади ступенчатой фигуры стержня в сечении к площади круга с диаметром d, который ориентировочно должен быть равен d = 0,28…0,30 м.

Наличие изоляции между листами магнитопровода учитывается коэффициентом заполнения k_з, значение которого для рулонной стали толщиной 0,35 м с двухсторонним жаростойким покрытием керамическими или оксидными плёнками можно принять k_з=0,95. Далее определяем общий коэффициент заполнения сталью круга k_с по следующей формуле:

; (5).

.

Далее, исходя из полной мощности, определяем коэффициент усиления ярма k_я = 1,02, который зависит от способа прессовки ярма и формы его сечения. Прессовка ярма осуществляется балками, стянутыми полубандажами.

1.5 Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода.

Рекомендуемое значение индукции В_с в стержнях масляных трансформаторов при марке стали 3414 зависит от мощности трансформатора S_н = 1600 кВА. Принимаем В_с = 1,65 и определяем индукцию в ярме В_я по формуле:

; (6).

Тл.

1.6 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.

Подробная конструкция главной изоляции обмоток масляного трансформатора для класса напряжения 20 кВ и испытательного напряжения U_исп= 55 кВ изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Главная изоляция обмотки ВН (штриховыми линиями показаны возможные пути разряда, определяющие размеры l_ц).

На рисунке 2 введены следующие обозначения: l_ц1 и l_ц2 — выступы цилиндров (из электроизоляционного картона) за высоту обмоток НН и ВН; - толщина шайб и подкладок из электроизоляционного картона, установленных при испытательном напряжении 55 кВ; , — толщина изолирующих цилиндров между обмоткой НН и стержнем и между обмотками НН и ВН; - толщина между фазовой перегородки (между обмотками ВН разных фаз) выполняют из электроизоляционного картона; а₁ и а₂ — радиальные размеры обмоток; а₁₂ и а₂₂ — допустимые изоляционные размеры между обмотками; а₀₁ — расстояние от обмотки до изоляционной части.

Все вышеприведенные размеры выбираем в зависимости от мощности трансформатора и испытательного напряжения. Сведём их в таблицу 1.

Таблица 1 — Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН и НН в метрах.

Однако расстояние от верхнего ярма l₀₂?? принимают увеличенным против l₀₂ на величину 0,045 м для трансформаторов с мощностью S_н = 1000…6300 кВА.

.

А расстояние от нижнего ярма l₀₂?, в этом случае принимаем равным:

.

1.7 Выбор коэффициента в и определение главных размеров трансформатора.

Значение в выбираем, исходя из полной мощности трансформатора, материала обмоток и значения напряжения высокой стороны. Принимаем в=1,2. После выбора коэффициента в приступаем к определению ориентировочного значения диаметра стержня d, м.

(7).

где S_н? — мощность обмоток одного стержня трансформатора, ВА;

ВА,.

с — число активных стержней, с = m = 3;

k_р — коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю, принимаем k_р = 0,95;

а_р — ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, м.

Согласно [1].

(8).

где k — коэффициент, зависящий от мощности трансформатора, напряжения ВН. Принимаем k = 0,82· 1,25 = 0,1 025.

Итак,.

м.

Ориентировочное значение диаметра стержня.

м.

= 0,26 м — нормализованное значение.

Уточним _н.

.

Теперь определим главный размер трансформатора — средний диаметр канала между обмотками d₁₂ :

d₁₂ = d_н + 2а₀₁ + 2а₁ + а₁₂, (9).

где а₀₁ — расстояние от обмотки до изоляционной части, м;

а₁ — радиальный размер обмотки НН, м;

а₁₂ — допустимые изоляционные размеры между обмотками, м.

м,.

где k₁-коэффициент, для трансформаторов мощностью S=1600кВА ___ принимаем k₁=1,4.

d₁₂ = 0,26 + 2 0,015+ 2 0,039 + 0,02=0,388 м.

Высоту обмоток трансформатора l будем определять по формуле.

; (10).

м.

2. Расчет обмоток трансформатора.

2.1 Выбор типа обмоток ВН и НН.

Выбор типа обмоток трансформатора производится с учетом эксплуатационных и производственных требований, предъявляемых к трансформаторам. Предварительно следует определить следующие величины.

ЭДС витка, В, согласно [1].

U_В = 4,44fB_CП_С, (11).

где f — промышленная частота, f = 50 Гц;

П_С — площадь активного сечения стержня, м².

П_С, в случае масляных трансформаторов, определяется по следующей формуле.

(12).

где k_З — коэффициент заполнения, k_З = 0,95;

П_фс-площадь сечения фигуры стержня, принимаем равной __ П_фс=47 810^-4 м².

м² .

Исходя из номинального диаметра d_н выбираем площадь фигуры ярма П_фя=566,610^-4 м².

Итак, В.

Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания (для алюминия), А/м².

(13).

где Р_к — мощность короткого замыкания, Вт;

S_н — номинальная мощность, ВА;

k_д — коэффициент, определяющий долю электрических потерь в обмотке от __ потерь короткого замыкания. Выбирается исходя из мощности ___ трансформатора k_д = 0,9.

Итак, А/м².

Далее определяем площади сечения витков обмоток НН и ВН, м².

Площадь сечения витков обмотки НН:

м².

Площадь сечения витков обмотки ВН:

м².

Исходя из выше представленных расчетов, выбираем тип обмоток. Для обмотки НН выбираем винтовую обмотку, а для обмотки ВН выбираем непрерывную катушечную обмотку.

2.2 Расчет обмотки НН.

Винтовая обмотка.

Эту обмотку применяют как обмотку НН в трансформаторах мощностью 100кВА и выше при больших токах (600…800А). Сечение каждого витка состоит из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения в количестве от 6 до 100 штук. Провода располагаются плашмя в радиальном направлении.

Винтовая обмотка может выполняться одним пучком одинаковых параллельных проводов (одноходовая) либо несколькими пучками проводов (многоходовая обмотка).

Винтовую обмотку наматывают на жесткий бумажно-бакелитовый изоляционный цилиндр. Предварительно на цилиндр накладывают рейки из древесины или склеенных полосок электрокартона. Рейки образуют вертикальные каналы.

Горизонтальные каналы между витками (катушками) образуют прокладками из нескольких листов спрессованного электрокартона толщиной м. Ширину прокладки проверяют в дальнейшем по механической прочности, а затем по этой ширине устанавливают ширину реек. Длину прокладки внутренней обмотки (обмотки НН) выбирают до расположенного снаружи изоляционного цилиндра, служащего основанием для обмотки НН, причем углы прокладок, упирающихся в данный цилиндр, необходимо скруглять. В трансформаторах большей мощности применяется дополнительное крепление прокладок при помощи наружных реек. Эта «прошивка» наружных концов прокладок препятствует их смещению в горизонтальной плоскости и повышает стойкость обмоток по отношению к механическим усилиям при коротком замыкании. Кроме того, в этих трансформаторах для уменьшения осевых сдвигающих усилий при отключении регулировочных витков (катушек) обмотки ВН необходимо выполнить разгон витков (катушек) обмотки РР в зоне регулирования (в середине обмотки) увеличением двух-трех горизонтальных каналов до 0,015…0,02 м. Разгон необходимо учитывать при определении высоты обмотки.

Число витков в обмотке:

; (14).

.

Принимаем .

ЭДС одного витка:

; (15).

В.

Осевой размер охлаждающего канала:

м;

=0,798 м.

Высота витка:

; (16).

м.

Число ходов: (четыреходовая транспозиция).

Высота провода с изоляцией.

;

м.

Количество параллельных проводов: .

Площадь сечения параллельного провода:

м². (17).

Принимаем м², м, м.

Высота провода:

;

.

Марка провода.

АПБ .

Радиальный размер обмотки:

; (18).

м.

Осевой размер обмотки с каналами между всеми катушками:

(19).

где — число разгонов катушек;

— коэффициент, учитывающий усадку межкатушечных прокладок;

— осевой размер масляного охлаждающего канала между витками;

— высота канала в местах разгона.

;

1,144 м.

Площадь сечения витка:

;

м².

Плотность тока в обмотке:

; (20).

А/м².

Плотность теплового потока для обмотки из алюминиевого провода:

(21).

где k =0,75 — коэффициент закрытия обмотки;

n — число проводников обмотки в радиальном направлении:

;

;

— число проводников обмотки в осевом направлении:

.

;

=0,95 — коэффициент приведения поля рассеяния.

;

;

— коэффициент добавочных потерь:

;

.

Таким образом: В/м².

Внутренний диаметр обмотки:

м.

Наружный диаметр обмотки:

;

м.

Средний диаметр витка обмотки:

;

м.

2.3 Расчет обмотки ВН.

Расчет начнём с определения высоты провода с изоляцией b?= 0,012 м.

Далее находим предварительное полное число катушек n_кат2 для случая, когда каналы выполнены между всеми катушками:

Рисунок 3 — Процесс намотки непрерывной катушечной обмотки.

(21).

Где ₂ — высота обмотки, l₂ = l₁, м;

h_k2 — высота горизонтальных каналов, принимаем h_k2 = 0,006 м;

Рассчитаем:

.

Примем n_кат2 = 44.

Далее рассчитываем число витков W_н2, соответствующее номинальному напряжению U_ф2:

. (22).

Итак,.

.

Примем W_H2 = 700 витков.

Определяем число регулировочных витков W_p на одну ступень регулирования напряжения:

W_Р = 0,025W_Н2 = 0,25 700 = 17,45.

Примем W_Р = 17 витков.

Выбираем число регулировочных катушек n_рег = 8.

Находим число основных катушек по формуле:

.

Определяем количество витков в основных катушках:

.

Определяем число витков в одной катушке:

.

Принимаем W_кат2 = 18 витков.

Производим распределение витков по катушкам.

Получаем следующее распределение витков по катушкам:

20 основных катушки по 18 витков = 360;

18 основных катушки по 17 витков = 306;

8 катушек регулировочных по 3 витков = 24;

Полное число витков обмотки = 688.

Далее уточняем площадь одного витка:

(23).

где П₂ — площадь сечения 1 витка, м²;

— плотность тока, А/м²;

.

где — плотность тока, А/м²;

А/м².

Итак,.

₂ = 2210⁶ — 210⁶ = 210⁶ А/м²;

.

Далее подбираем размеры провода в зависимости от площади сечения витка П₂ = 23,1· 10^-6 и по осевому размеру провода м согласно сортаменту обмоточного провода. Выбираем по таблице из размер провода, а = 2,01· 10 —³ м.

Далее определяем высоту обмотки с каналами между всеми катушками согласно [1].

(24).

где n_кат — полное количество катушек после распределения;

? толщина шайбы, = м;

h_kp — высота канала в месте разрыва обмотки, принимаем h_kр = 0,005.

Рассчитаем:

м.

Определяем радиальный размер обмотки а₂:

(26).

где a? — размер провода с изоляцией,.

a? = a + 0,0005 = 2,01· 10^-3 + 0,0005 = 7,01· 10^-3 м.

W_KAT2 — наибольшее число витков в основных катушках, W_KAT2 = 18.

Итак,.

a₂ =7,01· 10^-3 · 18 = 0,126 м.

Определяем плотность теплового потока для обмотки из алюминиевого провода по формуле из [1]:

(27).

где W_кат — число витков в одной основной катушке;

k — коэффициент, принимаем k = 0,75;

— коэффициент увеличения основных электромагнитных потерь _________ обмотки;

.

где n — число проводников обмотки в радиальном направлении, который ____________равен:

n = W_кат2· n_пр = 18· 1 = 18;

а — радиальный размер одного провода, а = 2,01· 10^-3 м;

— коэффициент, характеризующий заполнение обмотки ___________ проводниковым материалом:

.

Итак,.

= 1+3,7· 10⁶·18²·(2,01·10^-3)⁴·0,791² = 1,012;

Вт/м².

Внутренний диаметр обмотки:

=0,331+2· 0,02= 0,371 м.

Наружный диаметр обмотки:

=0,371+2· 0,126= 0,624 м.

Средний диаметр витка обмотки:

м.

Марка провода АПБ — алюминиевый провод прямоугольного сечения.

2.4 Регулирование напряжения обмотки ВН.

Согласно ГОСТ 16 110–70 регулирование напряжения силового трансформатора осуществляется путем переключения ответвлений обмоток без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети и без перерыва нагрузки (РПН). В масляных трансформаторах мощностью S_н=1600 кВА, предусматривают выполнение в обмотках ВН (и СН) четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5; -5% (±2×2,5) от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производиться специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с рукоятками управления, выведенными из бака.

При непрерывной катушечной обмотке с номинальным напряжением U_ном= 20 кВ, напряжение регулируется по схеме, изображённой на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения.

3. Расчет параметров короткого замыкания.

3.1 Определение потерь мощности короткого замыкания.

Потерями короткого замыкания (к.з.) Р_к трансформатора называются потери, имеющие место в трансформаторе при установлении в одной из обмоток тока, соответствующего номинальной мощности и замкнутой накоротко другой обмотке. Эти потери могут быть разделены на следующие составляющие:

1) Основные электрические потери в обмотках НН и ВН — Р_осн1 и Р_осн2;

2) Добавочные потери в обмотках, вызванные неравномерным распределением тока по сечению проводов Р_д1 и Р_д2;

3) Потери в отводах Р_отв1 и Р_отв2;

4) Потери в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора — Р, вызванные полем рассеяния обмоток.

Определяем вышеупомянутые параметры мощности к.з.

Основные электрические потери в обмотке НН:

(28).

где _t — удельное сопротивление провода обмотки, для алюминиевого _____________ провода принимаем _t = _Al = 0,34 410^-6 (Ом/м).

Вт.

Основные электрические потери в обмотке ВН.

(29).

где W_н2 — число витков, соответствующее средней ступени __________ регулирования, W_н2 = 698.

Вт.

Определение добавочных потерь сводится к нахождению коэффициента увеличения основных электрических потерь обмотки. Для обмотки ВН коэффициент уже определили,, .

Потери в отводах Р_отв1 и Р_отв2 определяются приближенно для каждой обмотки в зависимости от схемы соединения обмотки.

При соединении обмотки НН в «Звезду»:

. (30).

Рассчитаем:

Вт.

Обмотка ВН соединена «Звезду:

;

Вт.

Далее определяем потери в стенке бака, по формуле:

(31).

где k — коэффициент, принимаем k = 3;

Итак, Р = 3 160 010³10^-4 = 480 Вт.

Исходя из выше представленных расчетов, определяем мощность к.з. Р_к, по формуле из [1]:

; (32).

Р_к =480 + 65 111+ 104 001,012+ 1364 + 15,792 = 18 890 Вт.

Расчетное значение Р_к = 1,88 910⁴ Вт не должно отличаться от заданного более чем на ± 5%.

Проверка:

.

Так как 4,944%? 5%, то расчёт проведён верно.

3.2 Определение напряжения короткого замыкания.

Напряжением короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называется напряжение U_KH, которое следует подвести к зажимам одной из обмоток при короткозамкнутой другой обмотке, чтобы в обеих обмотках установился номинальные токи.

Напряжение к.з. определяет падение напряжения в обмотках трансформатора, его внешнюю характеристику и токи короткого замыкания, ударный и установившийся.

Напряжение к.з. U_k, %, согласно [1], определяют через его составляющие.

(33).

где u_кa — активная составляющая напряжения к.з., %;

u_кr — реактивная составляющая напряжения к.з., %.

Определяем величину u_кa по формуле:

; (34).

Определяем величину u_кr по формуле:

(35).

где а_р — ширина приведенного канала рассеяния, а_р=0,069 м;

Определяем уточненные значения коэффициента соотношения габаритов трансформатора и коэффициент привидения идеального поля рассеяния к реальному полю k_р:

(36).

где l — высота обмоток ВН и НН, найденная после расчетов обмоток, м;

d₁₂ — средний диаметр канала между обмотками, d₁₂=0,351 м;

Итак,.

.

Определяем коэффициент k_р по формуле:

. (37).

Проведём расчёт:

.

Определяем коэффициент k_q, увеличивающий индуктивное сопротивление обмотки, по формуле:

(38).

где l_x — высота регулировочных катушек, м;

м.

Итак,.

.

Далее определяем значение u_кr.

%.

Исходя из полученных данных определяем u_к:

.

Расчетное значение u_k=5,228%, не должно отличаться от заданного u_k=5,5% более чем на ± 5%.

Проверка:

.

Так как 4,945%? 5%, то расчёт проведён верно.

Определим массу трансформатора, для этого определим массу обмоток и отводов по следующим формулам.

Определяем массу металла обмоток НН:

m_об.пр1 = 3••D_ср1•W₁•П₁•₁ = 3••0,311•14•1,155•10^-3•2700 = 127,711 кг.

Определяем массу металла обмотки ВН:

m_об.пр2 = 3••D_ср2•W₂•П₂•₂ = 3••0,497•698,427•2,31•10^-5•2700 = 204,048 кг.

Масса металла обмоток ВН и НН составляет:

m_об.пр = m_об.пр1 + m_об.пр2 = 127,711 + 204,048 = 331, 759 кг.

Определяем массу металла проводов отводов.

При соединении обмоток в звезду масса металла проводов отводов равна:

;

м;

м.

Таким образом: =27,073 кг.

3.3 Определение механических сил в обмотках при внезапном коротком замыкании.

В начальный момент времени внезапного к.з. в обмотках трансформатора возникают значительные механические силы, которые могут разрушить обмотки. Эти силы проявляются в результате взаимодействия тока в обмотке с магнитным потоком рассеяния обмоток.

Наличие радиальной составляющей поля рассеяния вызывает появление сил F_p. Радиальные силы определяются по формуле:

F_p = 0,628• (i_кm1•W₁)²••k_p•10^-6, (39).

где i_кm1 — ударный ток к.з. для обмотки НН, А;

;

Определяем ударный ток А.

Итак, определяем F_р по формуле (39).

F_p = 0,628• (92 350•14)²• 0,964•0,954•10^-6 = 9,649•10⁵ Н.

Определяем напряжение на разрыв в обмотке НН от радиальных сил:

Па.

Определяем напряжение на разрыв в обмотке ВН:

Па.

Находим напряжение сжатия на опорных поверхностях.

(40).

где F_сж1 — сила сжатия межкатушечных прокладок, Н;

n — число прокладок по окружности обмотки, соответствует числу реек _______ (10…12), n=10;

а — радиальный размер обмотки, а = 0,0206 м;

b_пр — ширина прокладки, для обеих обмоток b_пр = 0,03 м.

F_сж1 = F?_ос + F?_ос, (41).

где F?_oc — осевая сила, обусловленная поперечной составляющей _______ магнитного поля рассеяния, Н;

Н.

F?_ос — осевая сила, обусловленная поперечной составляющей поля ________ рассеяния, Н:

.

где l?_x — высота всех регулировочных катушек, м;

(м);

l? — расстояние от поверхности стержня до стенки бака, l? =0,2558 м;

Н;

Па; Па;

F_сж2 = F?_ос + F?_ос, (42).

где F?_oc — осевая сила, обусловленная поперечной составляющей ____________ магнитного поля рассеяния, Н;

F_сж2=2,87 10⁴+2,87 10⁴=5,7410⁴ Н.

Изобразим продольное и поперечное поля рассеяния в концентрических обмотках (рисунок 5).

Рисунок 5 — Продольное и поперечное поля рассеяния в концентрических обмотках.

4. Определение потерь и тока холостого хода трансформатора.

4.1 Определение размеров магнитной системы.

После проверки и корректировки потерь и напряжения к.з. определяется окончательные размеры пакетов стержней и ярма, их активного сечения, высоты стержня, размеры ярм и масса стали стержней и ярм. Сечение стержня изображено на рисунке 6.

Основные размеры и масса активной стали плоской магнитной системы определяются в следующем порядке:

Длина стержня l_c, м:

l_c = l + l?₀₂ + l?₀₂=0,943 м, (43).

где l₀₂ = l?₀₂ — расстояние от обмотки до нижнего ярма, м;

l?₀₂ — расстояние от обмотки до верхнего ярма, м.

Определяем массу стали стержней m_c, кг:

m_c = m_c?+ m_c??, (44).

где m_c? — масса стали стержней в пределах окна магнитной системы, кг;

m_c?? — масса стали в местах стыка стержня и ярма, кг;

m_c? = 3П_фсk_зl_cc,.

где _c — плотность электротехнической стали, _c = 7650 кг/м³.

m_c?= 30,0480,950,943· 7650=982,999 кг;

m_c?? = 3(П_фсk_за_1яc — m_у),.

где а_1я — ширина наибольшего пакета ярма, а_1я = 0,25;

m_y — масса стали одного угла, m_y = 76,6 кг.

m_c??= 3(0,480,95 0,257 650 — 76,6) =30,74 кг.

Масса стали стержней:

m_c = 982,999 + 30,74 = 1014 кг.

Масса стали ярм m_я:

m_я = m_я?+ m_я??, (45).

где m?_я — масса стали частей ярм, заключённых между осями крайних стержней, кг;

m?_я — масса стали в частях ярм, которые находятся за пределами 2С_м.о, __________ кг;

m`_я = 2(m — 1) С_м.оП_ф.яk_зc,.

где С_мо =D?₂ + a₂₂ — расстояние между осями соседних стержней;

С_мо = 0,624 + 0,018= 0,642 м;

m`_я = 2(3 — 1)0,6420,0570,957 650 = 1057 кг;

m?_я = 2m_у = 276,6= 153,2 кг.

Полная масса стали ярм:

m_я = 1057 + 153,2= 1210 кг.

Определяем полную массу плоской магнитной системы:

m_CT = m_C + m_Я = 1014 + 1210 = 2224 кг.

4.2 Расчет потерь холостого хода трансформатора.

Потери холостого хода трансформатора P₀ в основном представлены магнитными потерями в магнитопроводе трансформатора. С достаточной степенью точности эти потери для трёхфазного трансформатора рассчитываются по формуле:

Р₀ = k_пд р_с(m_c + 0,5k_упm_у) + k_пд р_я(m_я — 6m_у + 0,5k_упm_у), (46).

где k_пд — коэффициент, учитывающий ряд технологических факторов, для ________ пластин без отжига k_пд = 1,16;

Р_с и Р_я — удельные потери в стержне и ярме зависят от марки стали и __ от индукции в стержне В_с и ярме В_я. Принимаем Р_с = 1,32, _____ Р_я = 1,32.

Уточенное значение индукции в стержне В_с:

Тл.

Значение индукции в ярме В_я :

Тл.

Коэффициент k_уп учитывает потери в узлах магнитной системы и зависит от числа косых и прямых стыков в магнитной системе, k_уп = 7,68.

Р₀=1,161,32(1014+0,57,6876,6)+1,161,32(1210−676,6+0,57,6876,6)= 3,60 210³Вт.

Расчетное значение потерь холостого хода Р₀= 3,60 210³ (Вт) не должно отличаться от заданного Р₀ = 3,6510³ Вт более чем на +7,5%.

Проверка:

.

Так как в 1,315% < 7,5%, то расчет правильный.

4.3 Определение тока холостого хода трансформатора.

При расчете токи холостого хода трансформатора определяют его активную составляющую i_oa и реактивную составляющую i_or и выражают их в процентах от номинального тока.

Определяем активную составляющую тока холостого хода по формуле:

%; (47).

.

Определяем реактивную составляющую тока холостого хода по формуле:

%, (48).

где Q₀ — полная намагничивающая мощность трансформатора, ВА.

Намагничивающая мощность для плоской трехстержневой магнитной системы трансформатора современной конструкции, изготовленной из холоднокатаной стали, рассчитывают по формуле:

Q₀ = k_тяk_тшk_тп{k_тзk_тр[q_cm_c + q_я(m`_я — 4m_у) + 0,5(q_c + q_я)m_уk_ут] + +n_косП_косq_з.кос + n_прП_прq_з.пр}, (49).

где k_тя — коэффициент, учитывающий форму ярма, k_тя = 1;

k_тш-коэффициент, учитывающий расшихтовку и зашихтовку __________верхнего ярма при сборке, k_тш = 1,03;

k_тп-коэффициент, учитывающий прессовку стержней и ярм при __________сборке остова, k_тп = 1,1;

k_тз — коэффициент, учитывающий срезку заусенцев, при отжиге k_тз=1,6;

k_уп-коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей _________ мощности в узлах магнитной системы, выбирается исходя из числа __________косых n_кос =6 и числа прямых n_пр = 0 стыков, k_уп = 22,2;

k_тр — коэффициент, учитывающий резку пластин, без отжига k_тр=1,15;

q_с и q_я — удельные намагничивающие мощности для стали стержней и.

ярм находятся в зависимости от индукции в стержне В_с и _____________индукции в ярме В_я. Принимаем q_с = 2,8 ВА/кг, q_я = 2,8 ВА/кг;

q_з.кос — удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке, ____________зависит от индукции в этом стыке В_зкос.

.

Соответственно принимаем q_зкос = 2500 ВА/м².

Определяем площадь сечения зазора косого стыка П_кос :

П_кос= П_фс =0,068 м².

Определяем площадь сечения зазора прямого стыка.

П_пр = П_фс = 0,048 м².

Тогда Q₀=2,137 Вт.

Определяем реактивную составляющую тока холостого хода.

=1,336%.

Определяем ток холостого хода.

Расчетное значение i₀ = 1,336%, не должно превышать заданное значение.

i₀= 1,4% более чем на 15%.

Проверка: .

Так как 4,571%? 15%, то расчёт проведён верно.

5. Электрическая схема замещения трансформатора и определение ее параметров.

Изобразим Т-образную схему замещения двухобмоточного трансформатора (рисунок 6).

Рисунок 6 — Т-образная схема замещения двухобмоточного трансформатора Определяем параметры короткого замыкания трансформатора:

Полное сопротивление короткого замыкания:

; (50).

Ом.

Определяем активное сопротивление короткого замыкания r_k по формуле.

Ом.

Определяем индуктивное сопротивление короткого замыкания x_k по формуле:

Ом.

После этого определяем параметры рабочего контура, схемы замещения трансформатора.

Активное сопротивление контура:

Ом.

Реактивное сопротивление контура:

Ом.

Определяем параметры холостого хода трансформатора:

Полное сопротивление холостого хода:

; (51).

Ом.

Активное сопротивление холостого хода:

; (52).

Ом.

Реактивное сопротивление холостого хода:

Ом.

Определим параметры намагничивающего контура схемы замещения:

Активное сопротивление намагничивающего контура:

Ом.

Реактивное сопротивление намагничивающего контура:

Ом.

6. Тепловой расчет трансформатора.

6.1 Поверочный тепловой расчет обмоток.

Тепловой расчет обмоток сводится к нахождению среднего превышения температуры обмоток НН и ВН относительно средней температуры масла, которое определяется как сумма внутреннего перепада температуры по толщине обмотки и перепада температуры на поверхности обмотки, ^оС:

(52).

Внутренний перепад температуры обмоток ВН и НН определяется по формуле:

(53).

где q — плотность теплового потока обмотки, Вт/м²;

д — толщина изоляции провода на одну сторону м;

— теплопроводность изоляции провода, для лакированной бумаги, ___________ (Вт/М•^оС).

^оС;

^оС.

Для непрерывной катушечной обмотки НН с горизонтальными каналами перепад температуры на поверхности обмоток масляного трансформатора определяется по формуле:

(54).

гдекоэффициент, учитывающий скорость движения масла внутри _________ обмотки;

— коэффициент, учитывающий затруднение конвекции масла в _________ каналах внутренних обмоток;

— коэффициент, учитывающий влияние на конвекцию масла _________относительной ширины горизонтальных масляных каналов, зависит от _________отношения ;

— осевой размер масляного охлаждающего канала между витками, м;

— радиальный размер обмотки, м.

Принимаем, согласно [1]:

— для трансформаторов с естественным масляным охлаждением;

— для внутренних обмоток ВН;

.

Тогда:

^оС.

Для непрерывной катушечной обмотки ВН перепад температуры на поверхности определяется по формуле (54).

Принимаем, согласно [1]:

— для трансформаторов с естественным масляным охлаждением;

— для внутренних обмоток ВН;

.

^оС.

Тогда:

^оС;

^оС.

По среднему превышению температуры нагретой обмотки, у которой выше, вычисляется превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха .

Превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды не должно быть больше 65 ^оС.

; (55).

6.2 Расчет бака и радиаторов.

6.2.1 Геометрические размеры бака и радиаторов, масса трансформатора.

Бак трехфазного масляного трансформатора с плоской магнитной системой представляет собой стальной резервуар овальной формы. Размеры бака зависят от размеров активной части трансформатора, класса напряжения и места размещения переключателя.

Минимальные внутренние размеры бака:

ширина:

; (56).

длина:

; (57).

высота:

(58).

где — длина стержня, =0,943 м;

— внешний диаметр обмотки ВН;

— расстояние между осями стержней магнитопровода,.

=0,642 м;

h_я — высота ярма, равная ширине наибольшего пакета стержня в средней части, h_я=0,25 м;

— толщина прокладки под нижнее ярмо, примем м;

В трансформаторах III… IV габаритов переключатель расположен на уровне обмоток.

Принимаем согласно с напряжением обмотки ВН по :

b=0,22 м, а=0,12 м, H_як=0,3 м.

Тогда получим.

м;

м;

м.

Основными конструктивными элементами бака являются дно и вертикальная стенка, приваренная к дну. К верхнему торцу стенки приваривается рама, которая охватывает весь бак по периметру, и к ней болтами крепится крышка бака.

Ориентировочные размеры элементов бака:

— толщина стенки бака,.

— толщина дна бака, м,.

— толщина крышки бака, м,.

выступ дна бака за стенку принимается равным толщина верхней рамы бака принимается равной, ширина верхней рамы бака принимается равной.

Толщина стенок бака дана при условии, что стенки бака дополнительно усиливаются вертикальными или горизонтальными балками жесткости, представляющими собой швеллеры, приваренные полками к стенке на определенном расстоянии друг от друга. В трансформаторах III… IV габаритов применяют также усиление крепления верхней рамы за счет косынок, которые привариваются к раме и к стенке бака.

К дну бака для его усиления привариваются швеллеры, в которых устанавливаются катки, если масса трансформатора больше 800 кг. Швеллеры с катками образуют тележку.

Для подъема трансформатора к стенке бака приваривают четыре подъемных крюка.

Масса трансформатора без учета массы радиаторов и масла в них:

(59).

где — масса обмоточного провода с изоляцией,.

где — коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет ___________изоляции, =3;

— масса металла обмоток, =331,759 кг.

кг;

— полная масса электротехнической стали магнитопровода, _____________, кг;

— масса масла в баке,.

; (60).

— внутренний объем гладкого бака овальной формы, м³,.

(61).

м³;

— объем, занимаемый активной частью, м³,.

м³.

Тогда:

кг.

— масса_бака,.

(63).

кг.

Тогда масса трансформатора без учета массы радиаторов и масла в них:

кг.

В трансформаторах I… III габаритов применяется система охлаждения М (естественная циркуляция масла). В системе охлаждения М, как наиболее простой и надежной, теплоотдача от обмоток к окружающей среде осуществляется путем естественной конвекции масла и воздуха.

В трансформаторах новых серий применяются баки с приостренными прямотрубными радиаторами съемной конструкции.

Основным элементом прямотрубных радиаторов являются трубчатые секции, изготовленные из круглых прямых труб диаметром и толщиной стенки, которые ввариваются в коллекторы каплевидной формы, обеспечивающие хороший доступ воздушному потоку. Расположение труб в радиаторе коридорное. Шаг труб в секции и между секциями. Трубы укладываются в 6 рядов по 10 труб в ряду, в радиаторах 60 труб.

6.2.2 Тепловой расчет бака трансформатора, выбор радиаторов.

Тепловой расчет бака сводится к определению поверхности охлаждения, необходимой для обеспечения заданного превышения средней температуры масла над температурой воздуха. Теплоотдача в окружающую среду осуществляется путем излучения и конвекции как с поверхности бака, так и с поверхности радиаторов.

Превышение средней температуры масла над температурой окружающго воздуха.

Выбирается тип радиатора. Для этого рассчитывается возможное наибольшее междуосное расстояние патрубков, м:

(64).

м.

Радиатор выбирается из условия:.

Параметры радиатора:

h=1,5 м;

H_p=1,85 м;

форма труб: круглая диаметром ;

число труб: 6×10=60 (6 рядов по 10 труб в ряду);

габаритные размеры (L x M): 1.28×0,71 м;

— теплорассеивающая поверхность радиатора, F_p=11,34 м²;

— геометрическая поверхность радиатора, F₂=11,84 м²;

масса радиатора: 147,7 кг;

масса масла: 86,4 кг.

Коэффициент, учитывающий несовпадение центра выделения потерь в трансформаторе и центра рассеивания потерь в радиаторах:

(65).

Для значения с учетом коэффициента, определяют превышение температуры верхних слоев масла над температурой воздуха:. По соответствующим кривым определяем.

Тепловой поток бака:

(66).

где — поверхность охлаждения бака, м²,.

(67).

м2.

— удельный тепловой поток поверхности бака, =700 Вт/м².

.

Тепловой поток радиаторов:

(68).

Вт.

Необходимое число радиаторов:

(69).

где находится для значения с учетом и для системы масляного охлаждения М: =315 Вт/м².

Принимаем ближайшее большее число.

Действительная удельная тепловая нагрузка радиатора:

(70).

Для значения с учетом и определяем значение: =47.

Для действительного значения с учетом h и Дh определяем действительное значение: =35.

Температура средних слоев масла:

(71).

Средние температуры обмоток НН и ВН:

(72).

7. Разработка и краткое описание конструкции трансформатора.

7.1 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток.

Устройства переключения ответвлений обмоток служат для поддержания на необходимом уровне напряжения у потребителей электроэнергии. Регулирование напряжения осуществляется ступенями за счёт изменения коэффициента трансформации трансформатора. Эти устройства подразделяются на устройства переключения обмоток без возбуждения (ПБВ) и устройства переключения обмоток под нагрузкой (РПН).

Устройства ПБВ применяются в масляных трансформаторах мощностью до 100 МВА. В двухобмоточном трансформаторе в обмотке ВН представлен четырьмя ответвлениями на +5; +2,5; -2,5; -5% от номинального напряжения, помимо основного зажима с номинальным напряжением. Контакт между неподвижными и подвижными элементами конструкций.

Переключателя может быть точечным или полосовым. Точечный контакт применяется в трёхфазных переключателях для регулирования в нулевой точке при токе до 50 А и напряжении до 35кВ.

В устройствах ПБВ применяется полосовой контакт как более надёжный. Этот контакт достигается соприкосновением образующих двух цилиндрических поверхностей: плоский стержень ламели (переключатели типа ПЛ, ПТЛ).

Контактная система изготовляется из латуни. Для предотвращения образования на контактах неэлектропроводной плёнки от продуктов окисления масла поверхности контактов никелируются, но не полируются. Переключатели с ламельным контактом (ПЛ, ПТЛ, ПТР) могут быть как барабанного, так и реечного типов и применяются при напряжениях до 35кВ. Контактное давление создаётся цилиндрическими пружинами.

Рукоятка управления переключением выводится на крышку или стенку бака, а некоторые трансформаторы снабжаются электроприводом, допускающим дистанционное управление (переключающее устройство серии НТ). В этих устройствах все три фазы собраны в единый блок с изоляционными расстояниями между фазами, соответствующими классу напряжения. Основой, на которой закреплены все неподвижные детали, является бумажно-бакелитовый цилиндр. Все подвижные детали собраны на длинном валу, который представляет собой бумажно-бакелитовую трубку. В каждом положении ламельный или подвижный сегментный контакт соединяет два соседних неподвижных контакта. Все три фазы такого переключающего устройства работают синхронно.

В трансформаторах III габарита при напряжении до 35кВ используются трёхфазные переключающие устройства, представляющие собой три однофазных устройства барабанного типа П6 и П8, собранных в единый блок. Каждое из них работает как самостоятельное однофазное устройство. Осевой размер трёхфазного переключающего устройства находят увеличением в три раза осевого размера, А однофазного переключающего устройства (рисунок 7.). Переключающие устройства типа П6 и П8 просты по конструкции и надёжны в эксплуатации.

Таблица 2 — Размер однофазного переключателя типа П6.

Переключающее устройство типа П6 размещается на уровне обмотки и крепятся в деревянной раме с помощью бакелитовых цилиндров. Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок или комбинированными из деревянных стержней и бумажно-бакелитовых трубок.

Рисунок 7 — Конструкция и схема работы однофазного переключающего устройства барабанного типа П6: 1 — штифт;2 — переходная трубка; 3- трубка; 4 — диск; 5 — втулка; 6 — контактные кольца; 7 — коленчатый вал; 8 — контактные латунные стержни; 9 — подводящий провод (кабель).

7.2 Выбор и размещение отводов.

Отводы представляют собой проводники, которые соединяют обмотки трансформатора между собой, с проходными или опорными изоляторами и с переключателями.

При больших линейных токах отводы выполняют проводом с прямоугольным сечением. Плотность линейного тока в алюминиевых проводах масляных трансформаторов допускается около 2 МА/м². Они должны быть надёжно изолированы от бака, заземлённых частей (прессующие кольца, ярмовые балки и др.), а также от всех токоведущих частей, то есть от обмоток и других отводов. В отводах классов напряжения до 35 кВ при диаметре более 0,0052 м провод не изолируется или на него надевают бумажно-бакелитовую трубку. Отводы с рабочим напряжением 25−30 кВ, не имеющие собственной изоляции, при переходе через деревянные планки изолируются электрокартоном толщиной 0,0002 м на сторону. Проводники отводов удерживаются в требуемом положении креплениями. Необходимое число и расположение мест креплений зависят от устройства отводов и сечения проводников. В масляных трансформаторах применяется крепление отводов деревянными (буковыми) планками. Деревянные крепления обмоток представляют собой систему связанных между собой вертикальных и горизонтальных планок. Вертикальные планки (стойки, скреплённые вверху и внизу горизонтальными планками) крепятся к ярмовым балкам стальными шпильками. Местами крепления могут быть: горизонтальная полка балки, вертикальное ребро жёсткости балки, специально приваренная к балке пластина или угольник и так далее (рис. 9).

Отводы зажимаются между горизонтальными планками, одна из которых (основная) закрепляется на вертикальных стойках, а другая (прижимная) стягивает отводы. В одной из горизонтальных планок или в обеих делают вырезы, соответствующие размерам проводников отводов. Чтобы горизонтальные планки не соприкасались, глубину выреза в одной планке (другая без выреза) для отводов в бумажно-бакелитовых трубках с наружным диаметром до 0,004 м следует брать на 0,002 м меньше диаметра трубки.

Ширина планок в трансформаторах III габарита 0,02…0,04 м. Размеры вертикальных планок (стоек) 0,04×0,04 м в трансформаторах III габарита.

Рисунок 9 — Конструкция крепления отводов: 1 — верхняя ярмовая балка; 2 — вертикальная деревянная планка; 3 — отвод обмотки ВН; 4 — сдвоенные деревянные горизонтальные планки; 5 — буковые или стальные шпильки; 6 — стальные шпильки или болты; 7 — деревянный брусок; 8 — приваренная к балке пластина; 9 — обмотка ВН; 10- изогнутая пластина или уголок.

7.3 Выбор и размещение вводов.

В масляных трансформаторах обмотки присоединяются к электрической сети проходными изоляторами, или вводами, которые вставляются в отверстия в крышке или стенках бака. Ввод состоит из токоведущей части в виде металлического стержня или шины и изолятора, отделяющего токоведущую часть от крышки.

Ввод должен надёжно обеспечивать изоляцию токоведущего стержня от заземлённой крышки или стенок бака со стороны масла и со стороны воздуха, а также давать возможность присоединения трансформатора к внешней сети. Вводы разрабатываются на определённый класс напряжения и номинальный ток.

Съёмный ввод на напряжение 20кВ и ток до 250А состоит из одного фарфорового изолятора, который закрепляется на крышке бака нажимными кулачками и токоведущими шпильками или болтами (рисунок 10).

Применение съёмных вводов позволяет отказаться от механической связи крышки бака с активной частью трансформатора. Размещение вводов на крышке бака показано на рисунке 11.

Таблица 3- Минимальные расстояния между вводами на крышке бака.

Таблица 4- Основные параметры и размеры изоляторов.

*- Ппроходной; Ннаружной установки; Тдля трансформаторов.

Рисунок 10 — ввод НН: 1- медная шпилька; 2- латунная гайка; 3- латунный колпак; 4- стальная шпилька; 5- стальная гайка; 6- стальная шайба.

Рисунок 11 — Размещение вводов на крышке бака трансформатора.

7.4 Крепление активной части трансформатора в баке Крепление активной части трансформатора III габарита может осуществляться двумя способами. При применении первого способа точка крепления активной части внутри бака винт 3 на рисунке 12, ввёрнутый во втулку 5 и упирающийся в пластину 2. Пластина усилена косынками 1 и приварена к верхней полке верхней ярмовой балки. Втулка, в свою очередь, приварена к стенке бака 4.

Резьбовое соединение винта с втулкой герметизировано гайкой 8 и уплотнительным кольцом 6. Резьбовое соединение гайки с винтом закрыто колпачком 7, приваренным к гайке.

Рисунок 12 — Крепление активной части трансформатора с помощью винтов, ввёрнутых во втулку: 1 — косынка; 2 — пластина; 3 — винт; 4 — стенка бака; 5 — втулка; 6 — кольцо; 7 — колпачок; 8 — гайка.

Внутренние металлические части трансформатора, находясь в электрическом поле, приобретают некоторый потенциал. Поэтому между отдельными металлическими частями, а также между ними и баком возникают разности потенциалов. Хотя они, как правило, невелики, но могут превзойти электрическую прочность небольших изоляционных промежутков, разделяющие металлические части, и вызвать разряды, которые разлагают масло. Во избежание этого магнитопровод и ярмовые балки заземляют с помощью лужёных медных лент размером (0.3×30 или х40)· 10 ^-3м или шинок, соединяющих верхние слои верхнего ярма магнитопровода с ярмовыми балками, которые, через элементы крепления активной части трансформатора соединяются с баком и заземлением трансформатора. Один конец ленты помещают между пластинами на расстоянии 0.01 м от края ярма на глубину 0.04…0.07 м, а другой прикрепляют болтом к полке верхней ярмовой балки.

7.5 Выбор вспомогательной аппаратуры.

7.5.1 Расширитель.

Работа трансформатора сопровождается изменением его температуры и, как следствие, колебаниями уровня масла. Установка расширителя позволяет существенно уменьшить открытую поверхность масла, соприкасающуюся с воздухом, ограничив его окисление, а также предохранить масло в баке от увлажнения и загрязнения. Влага и грязь, попадающие в расширитель, собираются в его нижней части и удаляются. Расширитель снабжается указателем контроля масла (уровня). Расширитель располагается вдоль узкой стороны бака, справа от него, если смотреть на трансформатор со стороны вводов ВН.

Таблица 5 — Размеры расширителя в метрах.

Рисунок 12- Крепление расширителя диаметром 470 мм: 1 — пластины опорные; 2 — стенка расширителя; 3 — пояса; 4 — угольники крепящие, приваренные к опорным пластинам; 5 — шпильки, приваренные к крышке бака; 6 — крышка бака; 7 — гайка; 8 — маслоуказатель трубчатый; 9 — воздухосушитель встроенный, 10 — трубопровод, соединяющий расширитель с крышкой бака; 11- реле газовое; 11 — грязевик; 13 — кольцо для подъема расширителя; 14 — пробка; 15 — кран плоский.

7.5.2 Воздухоосушитель.

Для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в расширитель, используется выносной воздухоосушитель, который связан с воздушным пространством расширителя трубопроводом и крепится на баке трансформатора так, чтобы смотровое стекло воздухоосушителя находилось на уровне глаз человека — примерно на 1,6 м от земли.

Вынесенный воздухоосушитель представляет собой цилиндр, наполненный силикагелем марки КСМ, пропитанный хлористым кальцием. В нижней части воздухоосушителя помещен масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Этот (сосуд) затвор предотвращает свободный доступ в воздухоосушитель воздуха и очищает его от посторонних примесей. В верхней части цилиндра устанавливается патрон, заполненный индикаторомсиликагелем.

Патрон имеет смотровое отверстие закрытое стеклянным диском. По мере увлажнения силикагель в патроне меняет свою окраску с голубой на розовую.

7.5.3 Термосифонный фильтр Для увеличения срока службы трансформаторного масла, на трансформаторе устанавливается термосифонный фильтр, производящий непрерывную очистку масла от продуктов окисления, образующихся в процессе эксплуатации. Термосифонный фильтр представляет собой цилиндр, в который помещена решетка с сорбентом. Сорбент отбирает из масла влагу, шлам, кислоты и перекисные соединения, ускоряющие процесс старения масла и твердой изоляции обмоток трансформатора. Термосифонный фильтр заполняется сорбентом — силикогелем марки КСК.

Рисунок 13- Термосифонный фильтр типа ТФ — 25: 1 — пробка для выпуска воздуха, 2 — пробка для спуска грязи, 3 — кран.

Таблица 6 — Характеристики термосифонного фильтра.

7.5.4 Газовое реле.

Для своевременного обнаружения внутренних повреждений, приводящих к местному нагреву отдельных деталей и выделению газов, в трансформаторе устанавливается реле типа РГ — 43 — 66 в патрубке между крышкой бака и расширителем. При повреждениях происходит разложение масла, органической изоляции и выделение газа, который поднимается вверх, к крышке трансформатора, попадает в маслопровод расширителя и далее в корпус газового реле. Газ вытесняет оттуда масло, и сигнальный поплавок замыкает цепь сигнализации.

7.5.5 Выхлопная труба.

Для предохранения бака трансформатора от деформации при очень сильных взрывообразных выделениях газов на трансформаторе устанавливается выхлопная труба. Она представляет собой длинный стальной цилиндр, сваренный из листовой стали толщиной 0,0015 м, нижним основанием прикрепленный к крышке бака трансформатора. Внешний конец трубы закрыт мембраной (стеклянным диском), которая при повышении давления разрушается, и масло с газами выбрасывается наружу. Внутренняя полость верхней части трубы соединяется трубкой диаметром 0,018 … 0,021 м с внутренней полостью расширителя, и таким образом, воздух в верхней части трубы сообщается с атмосферой через воздухоосушитель расширителя.

Диаметр трубы выбирается в зависимости от диаметра расширителя.

Таблица 7 — Размеры выхлопной трубы трансформатора.

Рисунок 14- Выхлопная труба трансформатора.

7.5.6 Термометр Трансформатор снабжается дистанционным сигнальным маномеметрическим термометром типа ТС — 100. Его корпус со шкалой и указательной стрелкой для удобства считывания размещается на стенке бака, на высоте 1,5 от уровня пола (грунта). Термометр снабжается двумя сигнальными контактами, которые могут быть установлены на любых точках шкалы.

7.5.7 Радиатор

Для масляной системы охлаждения, можно применить прямотрубные радиаторы. Основным элементом прямотрубных радиаторов являются трубчатые секции, изготовленные из круглых прямых труб диаметром 30 мм и толщиной стенки 1,2 мм, которые ввариваются в коллекторы. Расположение труб в радиаторе коридорное. Шаг труб в секции и между секциями 65 мм. Трубы укладываются в ряд по 10 штук (6×10=60 труб).

Таблица 8 — Размеры прямотрубного радиатора.

7.5.8 Прочие вспомогательные устройства.

Для отбора пробы масла и спуска масла из бака в нижней части бака устанавливается кран, позволяющий регулировать струю масла. Заливка масла в бак производится через краны, используемые для присоединения термосифонного фильтра. В днище бака устанавливается пробка для спуска отстоя и остатков масла после слива его через нижний кран. Для передвижения по рельсам трансформатор снабжается поворотными каретками.

8. Сопоставление технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформаторов Таблица 9. Сравнительная таблица показателей.

Заключение

.

На основе заданных параметров в данной пояснительной записке произведён электромагнитный расчёт трансформатора ТМ-1600/20, определены основные геометрические размеры, механические силы в обмотках, а также масса трансформатора. Составлена и рассчитана Т-образная схема замещения. Изучена конструкция и её особенности для данной серии масляных трансформаторов. Технико-экономические показатели проектируемого трансформатора сопоставлены серийному.

трансформатор магнитопровод обмотка замыкание.

1. Монюшко Н. Д., Сигалов Э. А., Важенин А. С. Расчет трансформаторов: Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентовзаочников — Челябинск: ЧПИ, 1986.

2. Монюшко Н. Д. и др. Расчет трансформаторов, Конструкция и тепловые расчеты: Учебное пособие для студентов-заочников — Челябинск: ЧПИ, 1987.