где U – номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки: обмотки ВН, обмотки НН.

Для определения изоляционных промежутков между обмотками и другими токоведущими частями и заземлёнными деталями трансформатора необходимо знать испытательные напряжения, при которых проверяется электрическая прочность изоляции элементов трансформатора. Эти напряжения определяются по классу напряжения обмоток по таблице 1.1.

Таблица 1.1

Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %

где– мощность потерь короткого замыкания, Вт; дана в задании.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %

где– номинальное напряжение короткого замыкания (из задания).

2. Расчёт основных размеров трансформатора

2.1 Выбор конструктивной схемы магнитной системы, марки стали и толщины листьев, технологии изготовления.

Основой конструкции трансформатора является магнитная система, так как её основные размеры вместе с основными размерами обмоток определяют главные размеры активной части и всего трансформатора.

Наибольшее распространение в трансформаторостроении получили плоские магнитные системы стержневого типа со ступенчатой формой поперечного сечения стержня, вписанного в окружность, и с обмотками в виде цилиндров [2]. Стержневые магнитные системы шихтуются из листов электротехнической стали с косыми сторонами на крайних стержнях и с прямыми – на среднем стержне (рис. 2.1). Использование косых стыков в углах позволяет уменьшить потери и намагничивающую мощность для углов и всей магнитной системы.

Рисунок 2.1. Схема шихтовки магнитной системы (пунктиром показаны пластины нижнего ряда).

Материалом для магнитной системы силовых трансформаторов служит электротехническая холоднокатаная тонколистовая сталь марок 3404, 3405, 3406, 3407 и 3408 толщиной 0,35, 0,30 и 0,27мм, поставляемая в рулонах. При выборе марки стали и толщины пластины нужно учитывать, что сталь с высокими магнитными свойствами имеет большую стоимость, а сталь меньшей толщины имеет лучшие магнитные свойства, но при сборке магнитопровода даёт меньший коэффициент заполнения и требует увеличенных трудозатрат. По этому в трансформаторах мощностью до 1000 кВ·А используются, в основном, сталь марки 3404 с толщиной пластин 0,35мм, а в трансформаторах большей мощности – сталь марок 3405, 3406 с меньшей толщиной пластин.

В табл. 2.1. приведены рекомендуемые значения индукции в стержнях трансформаторов из этих сталей.

Таблица 2.1

Рекомендуемая индукция в стержнях масляных трансформаторов

Электротехнические стали марок 3404, 3405, 3406, 3407 и 3408 имеют анизотропные свойства – резкоотличающуюся магнитную проводимость в направлении проката и поперёк направления проката. Поэтому пластины сердечников и ярм штампуются так, чтобы направления их длинных сторон совпадали с направлением проката. В этом случае большая магнитная проводимость будет в направлении основного магнитного потока трансформатора.

Форма поперечного сечения стержней магнитопровода определяется формой обмоток. Так как для трансформаторов используются цилиндрические обмотки, то поперечное сечение стержней стремятся приблизить к кругу с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки НН или каркаса обмоток. Стержни круглого сечения изготовить практически невозможно. Поэтому сечение стержня делают ступенчатым, набирая каждую ступень (пакет стержня) из пластин одинаковой ширины, поэтому поперечное сечение стержня в стержневых магнитных системах имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность (см. рис. 2.2)

Рисунок 2.2. Поперечное сечение стержня стержневой магнитной системы

Нормализованные (устанавливаемые стандартом) диаметры стержней, м: 0,08; 0,085; 0,09; 0,092; 0,095; 0,10; 0,105; 0,11; 0,115; 0,12; 0,125; 0,13; 0,14; 0,15; 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,20; 0,21; 0,22; 0,225; 0,23;0,24; 0,245; 0,25;0,26; 0,27; 0,28; 0,29; 0,30; 0,31; 0,32; 0,33; 0,34; 0,35; 0,36; 0,37; 0,38; 0,39; 0,40; 0,42; 0,45; 0,48; 0,50; 0,53; 0,56; 0,60; 0,63; 0,67; 0,71; 0,75 – для магнитных систем без поперечных каналов и 0,80; 0,85; 0,875; 0,9; 0,925; 0,975; 1,0; 1,03; 1,06; 1,12; 1,15; 1,18; 1,22; 1,25; 1,28; 1,32; 1,36; 1,40; 1,45; 1,50 – для магнитных систем, имеющих поперечные охлаждающие каналы.

Чистое сечение стали в поперечном сечении стержня называется активным сечением стержня. Отношение площади сечения стержня к площади круга диаметром называется коэффициентом заполнения площади круга -. Число ступеней, определяемое числом пакетов стержня в половине круга, для трансформаторов разных мощностей различно. С увеличением числа ступеней увеличивается , но увеличивается число типоразмеров пластин, что усложняет их заготовку и сборку магнитной системы. В табл. 2.2 приведены рекомендуемые значения числа ступеней и получающиеся при этом значения и .