Определение основных размеров трансформатора

Определяется диаметр стержня, высота обмоток и диаметр осевого канала между обмотками. Дополнительно определяется площадь сечения стержня.

 

Стержень имеет форму ступенчатой фигуры. Диаметр описанной вокруг этой ступенчатой фигуры окружности называется диаметром стержня и является первым из основных размеров трансформатора.

Вторым основным размером трансформатора является осевой размер (высота) его обмоток. Обычно обе обмотки трансформатора имеют одинаковую высоту. В случае различия в высоте (это выяснится только при расчете обмоток, что и будет показано в гл. 2) за размер принимают их среднее арифметическое значение.

Третьим основным размером трансформатора является средний диаметр витка двух обмоток или диаметр осевого канала между обмотками связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток и и осевым каналом между ними

Изображение трансформатора, на котором видны его основные размеры, показано на рис. 4.1.

Диаметр стержня предварительно определить по формуле:

 

. (1.10)

 

Здесь – по формуле (1.1); – заданная ширина приведенного канала рассеяния трансформатора (см. формулу 1.11.); – заданный коэффициент, приближенно равный отношению средней длины витка двух обмоток трансформатора к их высоте, что определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора (табл. 1.5); – заданный коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), предварительно принять ; – по формуле (1.8); – частота сети (см. задание); – заданная индукция в стержне (для рулонной электротехнической стали), выбирается предварительно в пределах 1,60–1,65; – по формуле (1.9).

 

Таблица 1.5

 

Коэффициент

 

Мощность трансформатора , кВ×А	Материал обмоток
Медь	Алюминий
Класс напряжения трансформатора, кВ
6 и 10	35 и 20	6 и 10	35 и 20
Коэффициент
25−100	1,8–2,4	−	1,2–1,6	−
160−630	1,8–2,4	1,8–2,4	1,2–1,6	1,2–1,5
1000−6300	2,0–2,6	1,8–2,4	1,3–1,7	1,2–1,6
6300−16000	−	1,7–2,0	−	1,1–1,3

Следует отметить, что данная формула неочевидна, поэтому рекомендуется детально проследить ее вывод в литературе.

Итак, для определения диаметра все входящие в формулу (1.10) параметры известны, за исключением заданной ширины приведенного канала рассеяния:

 

. (1.11)

 

Здесь – по табл. 1.3; – заданный суммарный приведенный радиальный размер (приведенная ширина) обмоток ВН и НН:

 

, (1.12)

 

где – коэффициент по табл. 1.6; – по формуле (1.1).

 

Таблица 1.6

 

Коэффициент

 

Мощность трансформатора , кВ×А	Материал обмоток
Медь	Алюминий
Класс напряжения (обмотки ВН), кВ
6 и 10	35 и 20	6 и 10	35 и 20
Коэффициент
До 250	0,63	0,65–0,58	0,79	0,81–0,73
400–630	0,53	0,65–0,58	0,66	0,81–0,73
1000–6300	0,51–0,43	0,52–0,48	0,61–0,54	0,65–0,60
10000–80000	–	0,48–0,46	–	0,60–0,58

 

Полученный по формуле (1.10) размер диаметра округлить до ближайшего по следующей нормализованной шкале в метрах:

0,08; 0,09; 0,1; 0,11; 0,12; 0,125; 0,13; 0,14; 0,15; 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,2; 0,21; 0,22; 0,23; 0,24; 0,25; 0,26; 0,27; 0,28; 0,29; 0,3; 0,31; 0,32; 0,33; 0,34; 0,35; 0,36; 0,37; 0,38; 0,39; 0,4; 0,42; 0,45; 0,48; 0,5; 0,53; 0,56; 0,6; 0,63; 0,67; 0,71; 0,75.

Величина должна быть равна указанной или находиться в указанных в табл. 1.4 пределах. В случае несоответствия необходимо подставить в формулу (1.10) другие числовые значения, пользуясь тем, что часть входящих в нее величин выбрана предварительно и может варьироваться. Таким образом, первый основной размер трансформатора будет определен.

После этого определяется коэффициент , соответствующий выбранному диаметру

 

(1.13)

 

Значение должно находиться в пределах, указанных в табл. 1.5. В противном случае следует подставить в формулу (1.10) другие числовые значения и добиться попадания в границы, заданные в табл. 1.5.

После этого удобно предварительно определить третий основной размер трансформатора, т. е. заданный средний диаметр канала между обмотками:

 

. (1.14)

 

Здесь параметр уже известен точно, параметры также известны точно как минимальные изоляционные промежутки (рис. 1.1) по табл. 1.2 и 1.3 соответственно, а вот параметр не может быть определен точно до окончательного расчета обмоток (его расчет будет рассмотрен в гл. 2). Поэтому предварительно заданный

 

. (1.15)

 

Здесь коэффициент – по табл. 1.6; коэффициент для трансформаторов мощностью до 630 кВ×А включительно, при больших мощностях .

Наконец, определяется предварительно второй основной размер трансформатора – заданная высота обмоток:

 

, (1.16)

 

где ; – по формуле (1.14); – по формуле (1.13).

После определения основных размеров трансформатора целесообразно определить активное сечение стержня (чистое сечение стали) по формуле:

 

, (1.17)

 

где – по формуле (1.9);

или по формуле:

 

, (1.18)

 

где – см. стр. 13–14; – площадь сечения ступенчатой фигуры стержня (см. прил. 5, 6).

Заметим, что последняя формула будет использоваться и при дальнейших расчетах.

Таким образом, из трех основных размеров трансформатора только диаметр на настоящий момент определен точно. Остальные размеры и определены только предварительно и будут скорректированы при окончательном расчете. Кроме того, будет скорректирована и часть переменных, входящих в формулу (1.10), а именно будет уточнена при окончательном расчете переменная (об этом уже упоминалось ранее), а также