CC BY
10УДК 621.317
Пириев Г.С.
лаборант
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
(г. Баку, Республика Азербайджан)
РАСЧЕТ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Аннотация: в электрических системах используются понижающие и повышающие трансформаторы. Трансформаторы - основа сетей. Статья посвящена проведения расчета при проектировании силовых трансформаторов в эксплуатации. Ведение этих расчетах очень важно при проектировании трансформаторов.
Ключевые слова: трансформатор, энергетическая система, сердечник, устойчивость к короткому замыканию, обмотки.
Расчет трансформатора начинается с его сердечника. Но сначала используется коэффициент, называемый вольт/виток. Это соотношение представляет собой отношение напряжения к обмоткам цепи. Этот коэффициент определяется по следующей формуле.
- = к* к*-^- (1)
Ш -\] В+0.1 у '
где S — мощность, B — магнитная индукция. к-фактор является переменным. Этот коэффициент представляет собой коэффициент, полученный из отношения сердцевины к обмотке. Она изменяется в зависимости от значение на электротехническую сталь и медь.
Площадь поперечного сечения сердечника находится по приведенной ниже формуле.
£ = 4.44 *АС*В*1 (2)
Используя коэффициент Ас , мы можем найти диаметр сердцевины.
D = CEdL (3)
s -\]п*0.92 v '
Найдя диаметр сердечника, определяем количество и размер пакетов сердечника. Коэффициентом, определяющим размеры сердечника, является магнитная индукция. С увеличением магнитной индукции B размер сердечника уменьшается. Уменьшение размеров сердцевины приводит к увеличению температуры нагрева. Причиной этого нагрева являются потери Фуко, возникающие при прохождении тока через сердечник. При повышении температуры в активной зоне возникающие в ней потери называются потерями холостого хода. Потери холостого хода находятся из выражения (4).
Ро = Рг + Рф (4)
где Рг — потери на гистерезис, а Рф— потери Фуко. Потери холостого хода равны сумме потерь гистерезиса и Фуко. Отсюда:
Pr=Sr * f (5)
Здесь S — площадь параболической фигуры, образующейся при подаче напряжения на сердечник и после его снятия. Другими словами:
Pr = kr*B*f (6) С помощью этих формул мы можем определить потери на гистерезис. Следующая формула используется для определения потерь Фуко.
Рф = Яс* if (7) где Rc - сопротивление изоляции сердечника.
При расчете сердечника мы должны учитывать рабочую температуру сердечник. Если в расчете температура сердечника большая, то для понижения температуры в сердечника необходимо ставить «каналы охлаждения (cooling duct)», т.е. воздушные зазоры. Эти почти всегда ставятся в трансформаторах мощностью выше 10 МВА. Если есть воздушный зазор, его помещают в самый большой пакет, то есть в средний пакет. Если один воздушный зазор меньше, то используются два, четыре и более. При размещении этих зазоров в сердечнике они
должны быть симметричны на обеих половинах, чтобы сердечник охлаждалась равномерно.
Иногда в расчете по сердечнику требуется рассчитать сопротивление стержней сердечник. В этом случае используется следующая формула.
Ь
Я =-7 (8)
д0 * д * А
где L - сопротивление расчетного стержня, А - площадь сердечника. В реальном трансформаторе ц предполагается равным бесконечности. Для нахождения индуктивности в стержне воспользуемся следующей формулой.
ы2
1 = т (9)
где N - количество обмоток.
Когда сердечник собран, его пакеты требуется уплотнить. Для этого используются специальные повязки. Эти повязки устойчивы к большой силе и теплу. Если в сердечнике между листами есть зазоры, то происходит нагрев и увеличиваются потери. Использование этих бандажей очень важно и обязательно в больших силовых трансформаторах. После этого определяем тип обмоток трансформатора, тип провода. Предположим, что трансформатор имеет обмоток низкого напряжения, обмоток среднего напряжения и обмоток обмоток высокого напряжения. При этом в цепи высокого напряжения имеется преобразователь регулирования под нагрузкой, т.е. имеется дополнительная цепь регулирования. Определяем типы обмоток по мощности и напряжению. После определения обмоток необходимо определить высоту и ширину каждого обмотке [1]. При расчете высоты обмотке необходимо учитывать процесс прижима, который будет к ней применен в дальнейшем (рисунок 1).
Рис. 1. Пресс, используемый для опрессовки обмоток трансформатора.
После того как известны высота и ширина обмоток трансформатора, необходимо определить изоляционные расстояния между обмотками и между обмоткой и сердечником, а также между обмотками и баком. Эти расстояния определяются не номинальным напряжением трансформатора, а импульсным напряжением. Для этого используется следующая формула.
_ AC voltage
Еа=—65— (10)
Эта формула используется для определения расстояния между двумя катушками. Расстояние между сердечником и катушкой:
п _AC voltage ,Л
ta =---(11)
Определив расстояния изоляции по этим формулам, определив ширину и высоту окна сердечника, мы полностью определяем активную часть. Причиной установки изоляционных расстояний является предотвращение возникновения коротких замыканий. В больших силовых трансформаторах между обмотками иногда помещают пластины, чтобы предотвратить возникновение коротких замыканий между обмотками [2]. При размещении этих пластин между дорожками качения необходимо учитывать напряжение пробоя масла. В это время необходимо найти коэффициент, учитывающий степень проникновения нефти.
Коэффициент Еа находится следующим образом.
Еа = 17.4а-0361 (12)
Сопротивление короткого замыкания (ик %) трансформатора можно определить по высоте и диаметру обмоток. Сопротивление короткого замыкания зависит от высоты обмоток трансформатора и расстояния между ними. Но что такое сопротивление короткому замыканию? Сопротивление короткого замыкания - величина, характеризующая допуск трансформатора. Так, если сопротивление короткого замыкания велико, обмотки трансформатора не будут разрушаться и люфтить при коротком замыкании или при подаче импульсного напряжения. Одним словом, обмотка крепкий. Если сопротивление короткого замыкания маленькое и обмотки собраны неправильно, они могут разомкнуться и сломаться при коротком замыкании. Недостатком большого сопротивления короткого замыкания является то, что его потери велики [3-4]. Сопротивление короткого замыкания определяется по следующей формуле.
ик% = Щ+Щ (13) Определить сопротивление между витками можно по формуле (13). Здесь иг — очень маленькая величина. Иногда в небольших мощных трансформаторах этот коэффициент практически не учитывается. их определяется по следующей формуле.
их% = "3*5*%°*к*Г (14)
Л 250*М*у*Н*50
ц _ Ньу+НЬУ , ^ _ £ в0„г+в0„2 ш д _ ^ _ 2В0„г+С
2 ' 2 3 ' А1 3
Как видно из формулы, сопротивление короткого замыкания зависит от сечения провода, толщины витка, его высоты, расстояния между витками и т. д. При расчете цепей необходимо учитывать устойчивость к короткому замыканию, а также температуру. Коэффициент, характеризующий нагрев в об-
мотках, равен Дж (А/мм2). Если J велико, температура обмоток также увеличивается, и причина этого в том, что Pk увеличивается с увеличением J. Поэтому во время расчете достаточно довести J максимум до 4 [5].
При составлении расчетов о обмотке используются два типа обмотке. Слойный или спиральный тип, дисковый тип. Выбор этого типа обмотки зависит главным образом от тока и напряжения. При проектировании обмоток трансформатора важно учитывать некоторые ограничения и соблюдать правила [6].
Завершив выбор проводов, необходимо определиться с высотой и шириной витков. После определения изоляционного расстояния между обмотками определяем расстояния обмоток от нижних и верхних стержней сердечника. Таким образом мы определяем ширину и длину окна сердечника. После их определения мы можем выполнить тепловой расчет трансформатора.
Заключение:
В статье произведен расчет обмоток, сердечников и стержней трансформаторов. После этих отчетов выбираются проволоки, затем определяется высота и ширина петель. Определяем изоляционное расстояние между обмотками, расстояния обмоток от нижнего и верхнего стержней сердечника, таким образом находим ширину и длину окна сердечника.
СТИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Н.М.Пириева, З.Х.Гусейнов Анализ неисправностей в силовых трансформаторах. Вестник науки № 7 Том 4 (64) 2023 г. С 297-304
2. Мамедова Г.В., Пириева Н.М., Ширинова М.Ч. Диагностика силовых трансформаторов // Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276).
3. P.Najiba, A.Salmina Some research questions of reactive energy compensation // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 2(107). pp 68-71
4. Н.М.Пириева, З.Ф.Гусейнов Характеристики синхронных двигателей Вестник науки 4 (3(60)), 279-285, 2023
5. Н.М.Пириева, Минимизация потерь активной мощности в обмотках электрических аппаратов «Инновационные научные исследования», Научно-издательский центр Вестник науки, №3-2(17) mart 2022, г.Уфа, стр.11-21
6. Н.М.Пириева, С.В.Рзаева, С.Н.Талибов Анализ устройств защиты от перенапряжений электрических сетей № 43(266). Часть 3. Москва, Изд. «Интернаука», 2022. с.14-17
Piriev H.S.
laboratory assistant Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
CALCULATION PRIOR TO ELECTRICAL DESIGN OF TRANSFORMERS
Abstract: electrical systems use step-down and step-up transformers. Transformers are the basis of networks. The article is devoted to carrying out calculations when designing power transformers in operation. Carrying out these calculations is very important when designing transformers.
Keywords: transformer, energy system, core, short circuit resistance, windings.
