Контрольная работа: Восстановительный ремонт трансформатора

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода. По ориентировочному сечению витка  и сортаменту обмоточного провода (приложение 3) для трансформаторов подбирается провод подходящего сечения:

Площадь проводника=2,545 ммІ

где- число параллельных проводников.

Полное сечение витка, м²

,

где - сечение одного проводника, мм².

Полученная плотность тока, А/м²:

Число витков в слое:

Число слоев в обмотке:

( округляется до ближайшего большего числа). 10ˉі

.

Радиальный размер обмотки, м.

катушки без экрана с каналом:

где  - толщина междуслойной изоляции, мм

Внутренний диаметр обмотки, м,

,

где  - минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра выбираются по испытательному напряжению обмотки ВН согласно таблице 4, мм. =9 мм

Наружный диаметр обмотки, м,

без экрана,

,

Изоляционное расстояние между наружными обмотками соседних стержней мм, находится по таблице 4 для масляных трансформаторов.

Поверхность охлаждения, м²:

где с - число стержней магнитной системы.

Для одной катушки по рис. 4, в n = l; к = 1.

Коэффициент k учитывает закрытие части поверхностей обмотки изоляционными деталями и число внутренних и наружных поверхностей.

После того как обмотка ВН рассчитана и размещена на стержне, для предварительной оценки ее нагрева определяется плотность теплового потока на ее охлаждаемой поверхности, Вт/м², по формуле:

,      

где -основные потери в обмотке трансформатора, Вт

 - коэффициент добавочных потерь.

Основные потери в обмотке ВН, Вт:

-       для алюминиевого провода

где  - масса обмоток ВН.

Масса обмоток ВН, кг:

где - число витков обмотки ВН на средней ступени регулирования.

Коэффициент добавочных потерь в обмотке из круглого провода:

для алюминия .

В этих выражениях для круглого провода может быть подсчитано по формуле:

где d₂ - диаметр круглого проводника, м;

- число параллельных проводников в витке,

- число слоев обмотки;

- осевой размер обмотки, м;

=0,95.

Полученное q не должно быть более допустимого. Для масляных трансформаторов плотность теплового потока в обмотках не должна превышать 600-800Вт/м²при алюминиевом проводе. Условие выполняетсяq = 529Вт/мІ.

3. Определение потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания, Вт:

где - основные потери в обмотке НН и ВН, Вт определены выше

 - основные потери в отводах НН и ВН, Вт;

 - коэффициенты добавочных потерь определяются по формулам;

 - потери в баке и деталях конструкции, Вт.

Основные потери в отводах, Вт:

-       для алюминия

Необходимо провести расчет потерь для обмотки НН и ВН.

Масса металла проводов отводов:

где  - длина отводов, м;

 - сечение провода отводов принять равным сечению витка;

, м²;

, м²;

- плотность металла отводов (для алюминия кг/м³).

Длина провода для соединения в звезду: ,

где l - длина обмотки =0,3185

Потери в баке и деталях конструкций, Вт:

,

где - полная мощность трансформатора, кВА,

к = (0,015-0,02) для трансформаторов мощностью до 1000 кВА. к =0,015

Полные потери  не должны отличаться более, чем на % от табличного.

. Тепловой расчет трансформатора

Внутренний перепад температуры в обмотке НН (прямоугольное сечение, ˚С):

,

где - толщина изоляции провода на одну сторону, м;

- теплопроводность изолированного провода (кабельная бумага в масле =0,17).

Превышение температуры поверхности обмотки над температурой масла, ˚С:

,

где =0,285;

 - плотность теплового потока Вт/м², определяется по формуле 1.23.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ˚С:

Внутренний перепад температуры в обмотке для наружной катушки.

где  - радиальный размер обмотки, м;

 - средняя теплопроводность обмотки, Вт/м·с;

р - потери в 1 м³ объема обмотки, Вт/м³:

для алюминиевого провода

где , ,  выражены в метрах,  в А/м².

Средняя условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции, Вт/(м^{2 ˚}С)

где

- теплопроводность материала изоляции витков (кабельная бумага в масле =0,17).

Средняя теплопроводность обмотки , , приведенная к условному случаю равномерного распределения витковой и междуслойной изоляции:

где  - теплопроводность междуслойнойизоляции витков (кабельная

бумага - =0,12, кабельная бумага в масле, электроизоляционный картон -=0,17).

Средний перепад температуры, ˚С:

Перепад температуры на поверхности обмотки, ˚С:

где =0,285. Среднее превышение температуры обмотки над температурой масла, ˚С

трансформатор обмотка напряжение

Согласно ГОСТ предельная средняя температура обмоток в наиболее жаркое время года не более 105-110 ˚С. Превышение температуры частей трансформатора сверх температуры охлаждающей среды для масляных трансформаторов:

для обмоток - 65˚С,

поверхность магнитопровода - 75˚С,

масло в верхних слоях трансформатора без расширителя - 55˚С

Используемая литература

1. Ерошенко, Г.П. и др. Эксплуатация электрооборудования. - М.: Колос, 2005.

2. Гончарук, А.И. Расчет и конструирование проводов. - М.: Энергоиздат, 1990.

. Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов. - М.: Энергоатомиздат, 1986.