Calculul preliminar al principalelor dimensiuni ale transformatorului (miez magnetic si infasurari) ale transformatorului

Calculul preliminar al principalelor dimensiuni ale transformatorului

(miez magnetic si infasurari) ale transformatorului

Transformatoarele electrice de putere sunt in general constructii optimizate trebuind sa indeplineasca o serie de cerinte cum ar fi :

consum minim de materiale active, ce se reflecta prin factorul de geometrie β

anumite valori prescrise pentru tensiunea de scurtcircuit (u_sc), nivelul pierderilor in miez (P₀) si nivelul pierderilor in infasurari (P_sc);

distantele de izolatie si materialele electroizolante sunt astfel alese incat transformatorul sa reziste la supratensiunile ce pot sa apara in exploatare;

nedepasirea limitelor de temperaturi impuse pentru infasurarile si miezul transformatorului.

Pentru orientarea proiectantului este necesar ca intr-o prima etapa sa se efectueze un calcul simplificat (fara calcul de verificare), ce are in vedere experienta de fabricatie existenta.

Principalele dimensiuni ale transformatorului sunt prezentate in anexa A01.

Stabilirea distantelor de izolatie

aoj - distanta de izolare, coloana-infasurare JT

aij - distanta de izolare, infasurare JT - infasurareIT

(intre infasurarile unei coloane)

aii - distanta de izolare, infasurare IT - infasurare IT

(intre infasurarile de pe coloane diferite)

aj, ai, - latime infasurare JT, respectiv infasurare IT

Pentru joasa tensiune ( j.t.) U_n≤1 kV, rezulta u_inc=5 kV. Pentru aceasta valoare din tabel obtinem urmatoarele distante de izolatie :

L_0j=15 mm; a_0j=5 mm;δ_0j=4 mm;

Pentru inalta tensiune ( I.t.) (U_n=10 kV) aleg valorile:

L_0i=30 mm; a_ij=13 mm;Δ_ji=3 mm;L_ci=15 mm; a_ii=10;

Aprecierea latimii infasurarilor

cm  ≈ 3,5 cm

a_i=(1,1 1,2)a_j                    cm

Aprecierea latimii canalului de scapari

mm

Determinarea diametrului mediu D_m

Determinarea inaltimii HB a infasurarilor

      ≈ 420 mm

Determinarea inaltimii H a ferestrei

          mm

Determinarea latimii F a ferestrei

Dimensiunile exterioare ale miezului magnetic

mm

mm

Dimensiuni ce privesc izolatia principala a transformatorului

Izolatia principala a infasurarilor se refera la izolatia infasurarilor fata de celelalte elemente constructive ale transformatorului. Pentru o coordonare eficienta a izolatiei (la infasurarile cilindrice), infasurarile de JT se aseaza langa miez, iar cea de IT in exterior.

Distante minime de izolatie pentru infasurarea de JT (mm)

Pentru U_n=400 V, S_n≤1000 kVA :

a_0j=10 mm;δ_0j=4 mm; L_0j=L_0i=30 mm;

Stabilirea valorilor limita pentru diamentrul D

k_R factor Rogowski (factor de dispersie), raport intre inaltimea infasurarii si lungimea medie a liniei campului magnetic de dispersie; valori uzuale 0,93 0,95 0,97.

- in calculele de optimizare putem micsora D la valoarea 190 mm, dar nu se recomanda insa cresterea diametrului peste valoarea de 200 mm. Alegem D=195 mm

Calculul infasurarilor

1. MARIMI ELECTRICE PRINCIPALE

Schema de conexiuni

1.1 Marimi de linie (nominale)

Tensiuni de linie - Se dau prin tema.

U_{l j} (kV) pentru infasurarea secundara (JT)

U_{l i} (kV) pentru infasurarea primara (IT)

Curenti de linie Se calculeaza pentru fiecare infasurare.

1.2 Marimi de faza Se calculeaza functie de schema de conexiuni

STEA

Tensiuni de faza (V)

Curenti de faza (A)

1.3 Puterea pe coloana

2. Tipuri constructive de infasurari

CONDUCTOARE utilizate pentru realizarea infasurarilor - sarme sau bare

Material: Cupru sau Aluminiu

Sectiune: Profilatea x b s =10 mm² - 80 mm²

Rotunde Ø 3 mm - Ø 3,5 mm

Folie grosimi 0,025 mm - 2 mm

Izolate cu hartie de cablu, benzi subtiri, de grosime 0,06 0,12 grosimi iz. bilaterala 0,24 0,36 0,44 0,48 mm

Dimensiunile se aleg din standarde:

STAS 10569-70 Cond dreptunghiular

STAS 6163-76 Cond dreptunghiular izolat cu hartie

STAS 685-74 Cond rotund

Calculul infasurarilor de joasa tensiune (JT)

Constructia infasurarii de JT

Aleg infasurare de tip cilindric (I<800A), realizata in 1,2 sau 3 straturi. Numarul maxim de conductoare in paralel este de 4 cond. Sectiunea unui conductor elementar S_c≤(60 80) mm²_.

Conductorul folosit este notat:

2H reprezinta izolatia din fibra de hartie in 2 straturi.

_{Calculul numarului de spire la infasurarea de JT}

Calculul rezistentei infasurarii de JT

Calculul pierderilor Joule la JT

_{Calculul tensiunii de scurcircuit reactiva uscr}

Calculul infasurarii de inalta tensiune

Pentru conexiune stea

Sectiunea conductorului infasurarii de IT

Aleg

Aleg

pentru S_i=12,8 mm²

Nr. de straturi

Vom avea 7 straturi a cate 92 spire/strat. Tensiunea intre straturi va fi:

- Pentru aceasta tensiune se ia tre straturi o izolatie realizata din 4 folii de hartie natron cu g_iz=3x0,12=0,36 mm.

- Din considerente de incalzire, infasurarea de IT se imparte in doua sectiuni:

Sectiunea I: 3 straturi

Sectiunea II : 4 straturi

- Intre straturi se introduce un canal cu latimea bc=6mm

L_0j=15 mm a_0j=5 mm 

δ_0j=4 mm

L_0i=30 mma_ij=13 mm

Δ_ji=3 mmL_ci=15 mm

a_ii=10

a_R=39 mm

D_m=293 mm

β=2,2

HB=420 mm

H=480 mm

F=200 mm

A=1000 mm

B=880 mm

a _0j=10 mm

δ _0j=4 mm

L _0j =L _0i=30 mm

D=195 mm

U_si=10,362 V/sp

W_j=24 spire

_{kq =1}

S_i=12,8 mm²

g_iz=0,36 mm

b_c=6 mm