Расчет параметров короткого замыкания

Потери короткого замыкания по (§ 7.1). Основные потери по (17.4)

обмотка НН

Р_ОСН2=12,75·10^-12J²G_A=12,75·10^-12·1,71²·10¹²·432·2=32230 Вт.

Добавочные потери в обмотке НН по (7.15)

(предварительно принимаем k_P=0,95);

обмотка ВН (при номинальном числе витков)

заданного значения.

Добавочные потери в обмотке ВН

Рис. 10.5. Трансформатор ТРД-16000/35. Основные размеры обмоток

Катушки Д и Е

k_Д2=1+0,037·10⁸·0,405·3,75⁴x10^-12·18²=1,097

Катушки К

k_Д2=1+0,037·10⁸·0,405·3,75⁴x10^-12·16²=1,077

Катушки Н

k_Д2=1+0,037·10⁸·0,405·3,75⁴x10^-12·10²=1,03

Катушки Г

k_Д2=1+0,037·10⁸·0,405·3,75⁴x10^-12·14²=1,059

Основные потери в отводах

отводы НН

l_ОТВ1=14·1,4=19,6м;

G_ОТВ1=19,6·148,56·10^-6·2700=7,85кг

Р_ОТВ1=12,75·10^-12·1,71²·10¹²·7,85·2=585Вт;

отводы ВН

l_ОТВ2=7,5·1,4=10,5м;

G_ОТВ1=10,5·65,78·10^-6·2700=1,9кг

Р_ОТВ2=12,75·10^-12·1,825²·10¹²·1,9·2=160Вт

Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно по (7.25) и табл. 7.1

Полные потери короткого замыкания

или 92425·199/90000=102,7% заданного значения.

Расчет напряжения короткого замыкания (по § 7.2)

Активная составляющая

u_a=P_K/(10S)=92425/10·16000)=0,575%

Реактивная составляющая по (7.32)

где

[по (7.35) и рис. 10.6].

Напряжение короткого замыкания

или

Установившийся ток короткого замыкания в обмотке ВН по (7.38) и табл. 7.2.

Рис. 10.6. Трансформатор ТРД-16000/35. Определение зоны разрыва в обмотке ВН при расчете up и осевых механических сил

Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания

где при u_p/u_a=8,03/0,575=13,95 по табл. 7.3

Радиальная сила по (7.43)

Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН по (7.48) и (7.49)

Среднее сжимающее напряжение в проводах внутренней обмотки

Осевые силы по рис. 7.11, в

где 1 _х—112,5 мм по рис. 10.6; расположение обмоток по рис. 7.11, в; m = 4; после установления размеров бака l"= 310 мм. Максимальные сжимающие силы в обмотках

F_СЖ1 =F'_ОС+F"_ОС=60600+201000+27100Н;

F_СЖ2=F"_ОС- F'_ОС=201000-60600=140400Н.

Наибольшая сжимающая сила наблюдается в средине высоты обмотки НН (1), где

F_СЖ1 =271600 Н.

Напряжение сжатия на междувитковых прокладках

что ниже допустимого 18—20 МПа.

Температура обмотки через t_k=5 с после возникновения короткого замыкания по (7.54а)

Время достижения температуры 200 ⁰С для обмоток

Расчет магнитной системы {по § 8.1—8.3)

Выбираем конструкцию плоской трехфазной магнитной системы, собираемой в переплет (шихтованной) по схеме рис. 10.7, с четырьмя косыми стыками и комбинированными «полукосыми» на среднем стержне. Стержень прессуется бандажами из стеклоленты, ярма — балками и стальными полубандажами. Обмотки прессуются прессующими кольцами.

Сечение стержня с 14 ступенями без прессующей пластины, размеры пакетов по табл. 8.5. Сечение ярма повторяет сечение стержня, три последних пакета ярма объединены в один с шириной пластины 270 и толщиной 34 мм; в ярме 11 ступеней. В стержне и ярме два продольных канала по 3 мм.

Рис. 10.7. Трансформатор ТРД-16000/35. Размеры магнитной системы

Полное сечение стержня

П_Ф,С=1688,9 см² (табл.8.7).

Активное сечение

П_С=0,97·1688,9=1638 см².

Полное сечение ярма

П_Ф,Я=1718,7 см².

Активное сечение ярма

П_Я=0,97·1718,7=1665 см².

Ширина ярма

b_Я=2·212=424 мм.

Длина стержня при наличии нажимного кольца по (8.3)

Расстояние между осями соседних стержней

С=D"₁+a₁₁=0,918+0,032=0,95 м.

Объем угла по табл. 8.7 V_У=68274 см³.

Масса стали угла по (8.6)

Масса стали стержней в пределах окна магнитной системы по (8.12)

G'_C=3·1638·10^-4·1,62·7650=6120 кг.

Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма по (8.13)

G"_C=3(1638·10^-4·0,465·7650-506)=231 кг.

Масса стали стержней

G_C= G'_C+ G"_C=6120+231=6351 кг.

Масса стали в ярмах по (8.8) — (8.10)

G'_Я=2(3-1)·0,95·1665·10^-4·7650=4840 кг;

G"_Я=2·506=1012 кг;

G_Я= G'_Я+ G"_Я=4840+1012=5852 кг.

Полная масса стали трансформатора

G_СТ= G_C +G_Я=6351+5852=12203 кг.

Раcчет потерь и тока холостого хода (по § 8.2). Магнитная система шихтуется из электротехнической тонколистовом рулонной холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм.

Индукция в стержне

Индукция в ярме

По табл. 8.10 находим удельные потери

при В_С=1,605 Тл q_C=1,82 В·А/кг; q_З,С=23900 B·А/м²; (шихтовка водну пластину);

при В_Я=1,58 Тл р_Я=1,251 Вт/кг;

при В_а=1,605/ =1,13 Тл р₃=337 Вт/м².

Потери холостого хода по (8.32)

Потери холостого хода Р_х=22 050 Вт, или 22 050 · 100/21 000 = 105 %

По тексту гл. 8 и табл. 8.13 находим коэффициенты для стали 3404 толщиной 0,35 мм при наличии отжига k_П,Я=1,0; k_П,Р=1,05; k_П,З=1,0;

K_ПЛ=1,0; k_П,Ш=1,09; k_П,П=1,04; k_П,У=9,38.

Число косых зазоров 5, прямых— 1.

По табл. 8.17 находим удельные намагничивающие мощности

при В_С=1,605 Тл q_C=1,31 В·А/кг; q_А,С=649 Bт/м²;

при В_Я=1,58 Тл q_Я=1,675 В· A/кг;

при В_З=1,13 Тл р₃=2950 Вт/м².

Полная намагничивающая мощность по (8.43)

По тексту гл. 8 и табл. 8.12, 8.20 и 8.21 находим коэффициенты k_Т,Р=1,18; k_Т,А=1,0; k_Т,Я=1,0 (при наличии отжига пластин); k_Т,У=35,2; k_Т,ПЛ=1,2; k_Т,Я=1,0;

K_Т,П=1,06; k_Т,Ш=1,09.

Относительное значение тока холостого хода

i₀=98000/(10·16000)=0,613%

или 0,613·100/0,6=102,2% заданного значения.

Активная составляющая тока холостого хода

i_0a=22050/(10·16000)=0,138%.

Реактивная составляющая

Ток холостого хода (для обмотки НН)

I₀=98000/(3·10500)=3,12А;

I_0а=22050/(3·10500)=0,7 А;

I_0Р=3,04А.

Коэффициент полезного действия трансформатора