Universitatea Stefan cel Mare - Suceava

TRANSFORMATORUL ELECTRIC

Notiuni generale despre transformatoare

Transformatorul electric este o masina electromagnetica statica de curent alternativ, care transforma o energie electromagnetica primara de anumiti parametrii (u1,i1) intr-o energie electromagnetica secundara de alti parametrii (u2,i2), frecventa ramane insa constanta (f1=f2=ct.). Cei doi parametrii care ne dau puterea: u-tensiunea si i-curentul, sufera prin transformare schimbari inverse, astfel daca tensiunea se micsoreaza, curentul se mareste si invers.La baza functionarii transformatorului sta principiul inductiei electromagnetice.

Din punct de vedere constructiv, transformatorul are doua parti principale:

• circuitul magnetic- reprezentat de miezul de fier si construit din tole de otel electrotehnic pentru reducerea pierderilor in fier;

• circuitele electrice- reprezentate de doua sau mai multe infasurari din Cu sau Al, realizate in jurul circuitului magnetic, fiind deci cuplate electromagnetic.

Infasurarea care primeste energia de la o sursa se numeste infasurare primara, iar cea care cedeaza energia unei retele sau unui consumator se numeste infasurare secundara. Dupa cum tensiunea infasurarii secundare este mai mare sau mai mica decat cea a infasurarii primare, transformatorul este ridicator sau coborator de tensiune.

Parametrii unui tranformator sunt:

u1 - tensiunea de alimentare a primarului;

i1 - curentul din primar, cand in secundar avem legata impedanta de sarcina zs;

u2 - tensiunea la bornele secundarului rezultata prin inductie electromagnetica;

i2 - curentul din secundar;

фσ1,фσ2 - fluxurile de scapari ale primarului si secundarului;

N1,N2 - numarul de spire a infasurarii primare respectiv secundare.

Dupa numarul de faze putem avea transformatoare monofazate, trifazate sau speciale (ex:tri-hexafazate).

Rolul circuitului magnetic:

Concentrarea liniilor de camp.

Sustinerea infasurarilor.

Transmiterea cuplului , fortelor.

Transmiterea caldurii.

Regimul nominal al transformatorului: este regimul definit de ansamblul valorilor marimilor inscrise pe placuta indicatoare a transformatorului si care caracterizeaza functionarea in conditii prescrise (regimul de sarcina pentru care a fost proiectat).

Se va proiecta un transformator trifazat in ulei, pentru retele de 50Hz caracterizat de urmatoarele date nominale:

Putere nominala, S_n=250 KVA

Tensiunea primara, 15 KV;

Tensiunea secundara, 0,4KV;

Grupa de conexiuni, Y,yn12;

Reglajul tensiunii, ±5%;

Frecventa, 50 Hz;

Tensiunea e scurt circuit, 5%;

Materialul utilizat pentru infasurari - Al;

Materialul utilizat pentru sistemul magnetic - tola silicioasa laminata la cald;

Tipul transformatorului - trifazat in ulei cu racire naturala;

1. CALCULUL MARIMILOR ELECTRICE DE BAZA

1.1. Puterea pe faza a transformatorului [kVA].

S_f = [kVA], unde: S_f = puterea pe faza [kVA]

Sn = puterea nominala [kVA]

m = numarul de faze

S_f = kVA

1.2. Puterea pe coloana [kVA].

S_col = [kVA], unde: Sn = puterea nominala [kVA]

c = numarul de coloane

S_col = kVA

1.3. Curentii de linie [A].

I_l =, unde : Sn = puterea nominala [kVA]

Un = tensiunea primara sau secundara [kV]

I_l1 = A unde: I_{l 1}= curentul de linie in primar[A]

I_l2 = A unde: I_l2= curentul de linie in secundar[A]

1.4. Curentii de faza [A]

Pentru conexiunea stea (Y) si zig-zag (Z) : I_f =I_l unde :

I_f =curentul de faza [A]

I_l =curentul de linie [A]

I_f1 = I_l1 = [A]

I_f2 = I_l2 = [A]

1.5. Tensiunile de faza [kV]

Pentru conexiunea stea (Y) si zig-zag (Z): U_f = unde:

U_f = tensiunea de faza [kV]

U_l = tensiunea de linie [kV]

U_f1 = kV

U_f2 = kV

2. DIAMETRUL COLOANEI

Din punct de vedere constructiv un transformator poate avea sectiunea coloanei de forma dreapta, in trepte, circulara cu tole,cu tole in evolventa. Se alege sectiunea in trepte deoarece este mai economica si mai usor de realizat din punct de vedere al infasurarilor care se executa pe cilindri izolanti, coloanele miezurilor magnetice avind de asemenea sectiunea circulara.

2.1. Numarul de trepte .

Numarul de trepte este dat de numarul de colturi situate intr-un sfert de cerc si se stabileste in functie de puterea nominala a transformatorului (din indrumarul de Bergman pag. 100 tabel 8.3).

Tabelul 8.3

Numarul de trepte ale coloanei

Pentru puteri cuprinse intre 40÷600kVA numarul de trepte este 6.

n_tr = 6 trepte

2.2. Diametrul coloanei.

Diametrul coloanei reprezinta diametrul cercului in care se inscrie sectiunea transversala a coloanei. Se determina cu formula:

D = [cm]

D = = cm

Se alege diametrul standardizat din indrumarul de Bergman pag. 102 de 20 cm.

2.3. Calculul sectiunii active.

Sectiunea activa notata cu S_c este sectiunea reprezentata numai de materialul feromagnetic din coloana.

S_c= [cm²] unde :

k_Fe - coeficient de izolare al tolelor; reprezinta raportul dintre grosimea efectiva a tolelor si grosimea geometrica a pachetului considerat.

k_u - coeficient de umplere al coloanei; reprezinta raportul dintre sectiunea geometrica a coloanei si sectiunea cercului in care se inscrie coloana.

Coeficientii k_Fe si k_u se aleg din tabel 8.4 pag. 103, indrumarul de Bergman, in functie de grosimea tolei si tipul izolatiei, astfel:

pentru = mm iar izolatia fiind de doua straturi de lac (email)

k_Fe = k_Fe =

k_u =

S_c = cm²

Tabelul 8.4

Valorile coeficientului de izolare k_Fe

2.4. Alegerea inductiei in coloane

Inductia in coloana se alege in functie de puterea nominala, tipul materialului feromagnetic (al tolei) si modul general de racire (aer sau ulei) din tabel 8.7 pag. 105 indrumarul de Bergman.

Bc = [T] Bc = T

Reducerea inductiei micsoreaza pierderile in fier si curentul de magnetizare, dar provoaca cresterea greutatii materialelor active.

Tabelul 8.7

Inductia in coloana [T]

a)Transformatoare in ulei

b)Transformatoare uscate

3.DIMENSIONAREA INFASURARILOR

3.1 Calculul tensiunii electromotoare pe spira (e_sp)

e_sp = [V] unde:

f - frecventa [Hz]

Bc - inductia [T]

Sc - sectiunea [m²]

e_sp = = V

3.2 Determinarea numarului de spire

3.2.1 Calculul numarului de spire pentru infasurarea de joasa tensiune

w₂ =

w₂ = ≈ spire

3.2.2 Recalcularea tensiunii electromotoare pe spira

e_sp = [V]

e_sp = V

Eroarea : [%]

%

3.2.3 Calculul numarului de spire pentru infasurarea de inalta tensiune

w₁ =

w₁ = ≈ spire

3.2.4 Calculul numarului de spire corespunzator unui domeniu de reglaj

Numarul de spire cuprins intre doua prize de reglaj vecine reprezinta domeniul de reglaj notat cu w_reg.

w_reg =

w_reg = ≈ spire

3.2.5 Calculul numarului de spire pentru cele doua prize exterioare de reglaj

w_1max = w₁ + m_tr w_reg

w_1min = w₁ + m_tr w_reg

Daca reglajul se face in ambele sensuri cu acelasi numar de trepte atunci m_tr = .

w_1max = spire

w_1min = spire

4. SECTIUNEA CONDUCTOARELOR

Sectiunea conductoarelor se calculeaza cu ajutorul densitatii de curent admisibila notata cu J [A/mm²] in functie de puterea transformatorului. Se alege din indrumarul de Bergman tabel 9.1 pag. 107.

Pentru o putere de 250 kVA J_Cu = A/mm²

Tabelul 9.1

Valorile densitatii de current j [A/mm²] la infasurari din cupru

J_Al = J_Cu

J_Cu = A/mm²

J_Cu = A/mm²

J_Al = A/mm²

4.1. Calculul sectiunii conductoarelor de inalta tensiune

S₁= [mm²]

S₁ = mm²

Deoarece sectiunea conductorului este mai mica de 7 mm² se va utiliza un conductor rotund.

4.2. Calculul sectiunii conductoarelor de joasa tensiune

S₂ = [mm²]

S₂ = mm²

Deoarece sectiunea conductorului este mai mare de 7 mm² se va utiliza un conductor profilat.

4.3. Determinarea numarului de conductoare elementare.

Daca sectiunea conductorului este mai mica de 80 mm² se utilizeaza conductor unic, iar daca sectiunea conductorului este mai mare de 80 mm² se utilizeaza conductoare elementare cuplate in paralel.

n_e1 =

n_e1 = conductoare elementare

n_e2 =

n_e2 = conductoare elementare in paralel

5. STABILIREA GROSIMII BILATERALE A IZOLATIEI

5.1. Infasurarea de inalta tensiune - conductor rotund

Se alege din tabel 12.11 pag. 480 din indrumarul de Jezierski, in functie de diametrul conductorului.

S₁ = d₁ = [mm]

d₁ = mm

Pentru d₁ = mm atunci mm.

mm

5.2. Infasurarea de joasa tensiune - conductor profilat

Se alege din tabel 12.12b pag. 480 din indrumarul de Jezierski, in functie de sectiunea conductorului elementar(S^'₂).

S_e2 = [mm²]

S_e2 = mm²

Pentru S_e2 = mm² atunci mm

mm

6.VALOAREA STANDARDIZATA A LUI Δ

6.1. Pentru infasurarea de inalta tensiune

6.1.1. Cresterea diametrului prin izolare

mm

6.1.2. Numarul si grosimea benzilor nesuprapuse

mm

6.2. Pentru infasurarea de joasa tensiune

6.2.1. Cresterea dimensiunilor prin izolare

mm

6.2.2. Numarul si grosimea benzilor nesuprapuse

mm

7. STABILIREA DIMENSIUNILOR BOBINEI SI A DISTANTELOR IZOLANTE

Stabilirea dimensiunilor bobinei si a distantelor izolante se face din tabel 9.3 pag. 110 indrumarul de Bergman in functie de puterea aparenta, tensiunea nominala din primar, respectiv secundar.

l₀ = cm; a₁₂ = cm

unde:

l₀ - distanta de la capatul bobinei la jug;

a₁₂ - distanta de la infasurarea de joasa tensiune la cea de inalta tensiune;

8.CALCULUL PRELIMINAR AL INALTIMII BOBINEI

L_c = [cm]

L_c - inaltimea coloanei [cm]

S_c - puterea pe coloana [VA]

A - patura de curent (se alege din tabel 3.2 pag. 149 indrumarul de Cioc si poate fi intre 250÷300[A/cm]) A = A/cm

e_sp - tensiunea electromotoare pe spira [V]

L_c = cm

l = = l = cm unde:

l - inaltimea bobinei[cm]

l_0STAS - distanta de la capatul bobinei la jug [cm] (se adopta in functie de infasurarea cu tensiunea cea mai inalta).

9. CALCULUL DIMENSIUNILOR CONDUCTORULUI PROFILAT

9.1 Numarul de straturi al infasurarii de joasa tensiune

Acestea pot fi in numar de 2,3,4,5etc. De preferat 2 sau 3 straturi.

n_str2 = straturi

9.2 Calculul numarului de spire pe strat

w_str2 =

w_str2 = spire

unde:

w_str2 - numarul de spire pe strat pentru infasurarea de joasa tensiune;

w₂ - numarul total de spire al infasurarii de joasa tensiune;

n_str2 - numarul de straturi al infasurarii de joasa tensiune.

Infasurarea de joasa tensiune este formata din 2 straturi cu cate 9 spire si un strat cu 7 spire.

9.3 Stabilirea dimensiunilor pentru conductorul profilat utilizat

Se urmareste sa se determine dimensiunile conductorului elementar astfel incat infasurarea rezultanta sa se incadreze in fereastra transformatorului.

l = [cm] b^'₂ = [cm]

b^'₂ = cm unde:

b^'₂ - dimensiunea conductorului compus;

w_str2 - numarul de spire pe strat;

l - inaltimea bobinei.

b^'_e2 = b^'_e2 = cm unde:

b^'_e2 - dimensiunea conductorului elementar cu izolatie;

n_e2 - numarul de conductoare elementare;

b_e2 = = mm unde:

b_e2 - dimensiunea conductorului elementar neizolat;

Δ = grosimea izolatiei.

9.4 Stabilirea dimensiunilor standardizate pentru conductorul profilat

Aceste dimensiuni se stabilesc in functie de materialul conductor, de b_e si de S^'₂ (sectiunea conductorului) si se iau din tabel 2.I anexa 2 STAS 2873/76 pag. 312 indrumarul de Cioc.

b_e2STAS = mm

a_e2STAS = mm

S_e2STAS = mm²

10.RECALCULAREA DENSITATII DE CURENT IN SECUNDAR

J_Al = A/mm²

11. RECALCULAREA INALTIMII BOBINEI SI A INALTIMII FERESTREI

b^'_e2STAS = mm

a^'_2STAS = a^'_e2STAS = mm

b'_2STAS = mm

11.1. Recalcularea inaltimii bobinei

l_STAS = [cm]

l_STAS = cm

11.2. Recalcularea inaltimii coloanei

L_cSTAS = [cm]

L_cSTAS = cm

12. STABILIREA DIMENSIUNILOR CONDUCTORULUI ROTUND

Diametrul fara izolatie (valoarea standardizata) se alege in functie de valoarea diametrului fara izolatie calculata din tabel 1.I STAS 685/75 pag. 309 indrumarul de Cioc.

d₁ = mm d_1STAS = mm S_1STAS = mm²

d'_1STAS = mm

d'_1STAS - diametrul conductorului cu izolatie [mm]

13. RECALCULAREA DENSITATII DE CURENT IN PRIMAR

J_Al = A/mm²

14. CALCULUL NUMARULUI DE SPIRE PE STRAT PENTRU INFASURAREA DE INALTA TENSIUNE

l_STAS = [cm] w_str1 =

w_str1 = spire

14.1. Calculul numarului de straturi

n_str1 = straturi

Infasurarea de inalta tensiune este formata din 8 straturi cu 145 de spire si un strat cu 153 de spire.

14.2. Calculul tensiunii dintre straturi

Pentru infasurarea de inalta tensiune:

U_str1 = V

U_str1 = kV

Pentru infasurarea de joasa tensiune:

U_str2 = V

U_str2 = kV

14.3. Calculul izolatiei intre straturi

Izolatia dintre straturile infasurarilor cilindrice impiedica strapungerea sau conturnarea acestora si contribuie la rigidizarea mecanica a bobinei. Ea se realizeaza din mai multe straturi de hartie cu grosimea de 0,12 mm si trebuie sa depaseasca capetele bobinei pentru evitarea conturnarilor.

Aceasta izolatie se alege din tabel 9.10 pag. 120 indrumarul de Bergman, in functie de tensiunea dintre straturi.

Tabel 9.10

Izolatia dintre straturi

Pentru primar:

δ_str1 = mm δ₁ = cm

Pentru secundar:

δ_str2 = mm δ₂ = cm

unde: δ_str - grosimea izolatiei intre straturi;

δ - cantitatea cu care depaseste capatul bobinei.

Semnificatia grafica a acestor marimi este reprezentata in figura 2.

14.4. Latimea canalului de racire

Pentru imbunatatirea racirii infasurarii de inalta tensiune in cadrul ei se prevede un canal axial de ulei care imparte infasurarea in doua parti. Numarul straturilor bobinei interioare este de n_str1. acest canal de racire reduce sarcina termica specifica a infasurarii.

a_k = mm a_k = mm

14.5. Grosimea infasurarii de joasa tensiune

a₂ = [mm]

a₂ = mm

14.6. Grosimea infasurarii de inalta tensiune

a₁ = [mm]

a₁ = mm

15. ALEGEREA NUMARULUI DE PENE

In functie de puterea nominala se alege din tabel 9.5 pag.114 indrumarul de Bergman:

z_p = 8 pene

Tabelul 9.5

Numarul orientativ de pene

15.1. Dimensiunile penelor si distantierelor

b_p = mm; d_p = mm; c_p = mm; f_p = mm;

e_p = mm; d_1p = mm; e_1p = mm; c_1p = mm.

Semnificatia grafica a acestor marimi este reprezentata in figura 3.

16.PARAMETRII INFASURARILOR

16.1. Diametrele infasurarilor

16.1.1. Pentru infasurarea de joasa tensiune

- diametrul interior:

D^'₂ = cm

- diametrul exterior:

D^"₂ = cm

- diametrul mediu:

D_m2 = cm

16.1.2. Pentru infasurarea de inalta tensiune

- diametrul interior:

D^'₁ = cm

- diametrul exterior:

D^"₁ = cm

- diametrul mediu:

D_m1 = cm

16.2. Coeficientul de acoperire cu pene si nervuri

- pe verticala pentru infasurarea de inalta tensiune:

ξ_v1 =

- pe verticala pentru infasurarea de joasa tensiune:

ξ_v2 =

- pe orizontala pentru infasurarea de inalta tensiune:

ξ_o1 =

- pe orizontala pentru infasurarea de joasa tensiune:

ξ_o2 =

16.3. Suprafetele de racire ale infasurarilor

16.3.1. Suprafata de racire verticala

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

S_rv1 = cm²

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

S_rv2 = cm²

unde: h_b = l_STAS - inaltimea bobinei.

16.3.2. Suprafata de racire orizontala

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

S_ro1 = cm²

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

S_ro2 = cm²

16.4. Suprafetele acoperite de distantiere si nervuri

- pe verticala pentru infasurarile de inalta si joasa tensiune:

S_av1 =S_av2 = cm²

- pe orizontala pentru infasurarea de inalta tensiune:

S_ao1 = cm²

- pe orizontala pentru infasurarea de joasa tensiune:

S_ao2 = cm²

16.5. Suprafata de racire totala

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

S_r1 = cm²

-pentru infasurarea de joasa tensiune:

S_r2 = cm²

16.6. Greutatea materialelor conductoare

16.6.1 Greutatea materialelor conductoare ale infasurarilor

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

G₁ = [kg]

G₁ = kg

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

G₂ = [kg]

G₂ = kg

16.6.2 Lungimea conexiunilor

- pentru infasurarile de inalta, respectiv joasa tensiune:

l_con1 = l_con2 = m

16.6.3. Greutatea materialului conexiunilor

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

G_con1 = [kg]

G_con1 = kg

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

G_con2 = [kg]

G_con2 = kg

16.6.4. Greutatea totala a materialului conductor

G_t = [kg]

G_t = kg

16.6.5. Consumul specific

q _t== kg/kVA

16.7. Rezistenta electrica

16.7.1. Rezistenta electrica a infasurarilor

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

r₁ = [Ω]

r₁ = Ω

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

r₂ = [Ω]

r₂ = Ω

unde: ρ_t = Ω - rezistivitatea electrica a materialului conductor(Aluminiu).

16.7.2.Rezistenta electrica a conexiunilor

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

r_con1 = [Ω]

r_con1 = Ω

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

r_con2 = [Ω]

r_con2 = Ω

16.8. Pierderile prin efect Joule - Lentz

16.8.1. Pierderile in infasurari

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

P_j1 = [W]

P_j1 = W

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

P_j2 = [W]

P_j2 = W

16.8.2. Pierderile in conexiuni

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

P_jcon1 = [W]

P_jcon1 = W

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

P_jcon2 = [W]

P_jcon2 = W

17.PIERDERI SUPLIMENTARE

17.1. Coeficientul de pierderi suplimentare

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

k_s1 =

unde: k_R - Rogowski

k_R = unde: σ =

k_R =

k_s1 =

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

k_s2 =

k_s2 =

17.2. Pierderi suplimentare totale

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

P_sj1 = W

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

P_sj2 = W

17.3. Pierderi in peretii cuvei si in celelalte accesorii metalice

P_σ = W

unde: kσ se alege din tabel 10.1 pag. 161 indrumarul de Bergman:

kσ = kσ =

18.PUTEREA CONSUMATA LA SCURTCIRCUIT

P_sc = [W]

P_sc=

P_scW

19.TENSIUNEA DE SCURTCIRCUIT

19.1. Componenta activa a tensiunii de scurtcircuit

U_sca = %

19.2. Componenta reactiva a tensiunii de scurtcircuit

U_scr = [%]

unde: D₁₂ = cm

k_q = k_q =

a_r = cm

U_scr = %

19.3. Tensiunea de scurtcircuit

U_sc = %

20. REACTANTELE DE SCAPARI

20.1. Pentru infasurarea de inalta tensiune

X₁ = [Ω]

X₁= Ω

unde: μ₀ = N/m

20.2. Pentru infasurare de joasa tensiune

X₂ = [Ω]

X₂= Ω

X₂

21.SARCINA TERMICA SPECIFICA A INFASURARILOR

21.1. Pentru infasurarea de inalta tensiune

q₁ = W/m²

21.2. Pentru infasurarea de joasa tensiune

q₂= W/m²

22.GREUTATEA IZOLATIEI

Pentru infasurari din cupru greutatea cartonului si izolatiei se aproximeaza astfel : la tensiuni pina la 35 kV, greutatea izolatiei G_iz = G_t. La infasurari din aluminiu coeficientii trebuie inmultiti cu 2,4 deoarece greutatea infasurarilor este mai redusa.

G_iz = kg

q_t =

23. EFORTURI ELECTRODINAMICE

23.1. Curentul maxim pentru scurtcircuit brusc

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

i_scm1 = [A]

i_scm1 = A

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

i_scm2 = [A]

i_scm2 = A

23.2. Eforturi electrodinamice radiale

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

F_r1 = [N]

F_r1 = N

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

F_r2 = [N]

F_r2 = N

23.3. Efortul unitar mediu

Este de doua tipuri: de intindere pentru bobinajul exterior si de comprimare pentru bobinajul interior.

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

σ_r1 = [N/m]

σ_r1 = N/m

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

σ_r2 = [N/m]

σ_r2 = N/m

23.4. Forta de comprimare la infasurari concentrice cu inaltimi egale

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

F_c1 = [N]

F_c1 = N

- pentru infasurarea de joasa tensiune:

F_c2 = [N]

F_c2 = N

23.5. Efortul unitar la compresiune

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

σ_c1 = [N/m]

σ_c1 = N/m

- pentru infasurarea de inalta tensiune:

σ_c2 = [N/m]

σ_c2 = N/m

24.CALCULUL CIRCUITULUI MAGNETIC

Prin proiectarea finala a circuitului magnetic se determina dimensiunile pachetelor si numarul de tole pentru coloane si juguri pozitiile canalelor de racire, sectiunile active ale coloanelor si jugurilor, inaltimea coloanelor si distanta dintre axele lor, greutatea coloanelor, a jugurilor si a intregului miez magnetic.

24.1. Calculul latimii treptelor

Numarul treptelor este 6.

a_i = [cm]

unde: c_i - coeficient ce depinde de numarul de trepte si de pozitia lor in cadrul sectiunii transversale. Se alege din tabel 12.1 pag. 178, indrumarul de Bergman.

c₁ = ; c₂ = ; c₃ = ; c₄ = ; c₅ = ; c₆ = .

a₁ = cm

a₂ = cm

a₃ = cm

a₄ = cm

a₅ = cm

a₆ = cm

24.2. Grosimea treptelor

b_i = [cm]

b₁ = cm

b₂ = cm

b₃ = cm

b₄ = cm

b₅ = cm

b₆ = cm

24.3. Sectiunea treptelor

S_i = [cm²]

S₁ = cm²

S₂ = cm²

S₃ = cm²

S₄ = cm²

S₅ = cm²

S₆ = cm²

24.4. Sectiunea finala a coloanei

S_c = [cm²]

S_c = cm²

25. DIMENSIONAREA JUGULUI

Se va utiliza pentru sectiunea jugului o sectiune rectangulara; h_j si b_j fiind dimensiunile transversale ale jugului. Aceasta sectiune trebuie sa fie mai mare decat sectiunea transversala a coloanei cu %. Scopul consta in compunerea efectelor nesimetriei sistemului magnetic plan, care se reflecta in nesimetria curentului de mers in gol.

25.1. Latimea jugului

b_j = cm

25.2. Grosimea jugului

h_j = [cm]

unde: k_j - coeficient de intarire a jugului; k_j = k_j =

h_j = cm

25.3. Sectiunea jugului

S_j = cm²

26. CALCULUL NUMARULUI DE TOLE

n_tci = [tole]

n_tc1 = tole

n_tc2 = tole

n_tc3 = tole

n_tc4 = tole

n_tc5 = tole

n_tc6 = tole

n_tj = tole

27.GREUTATEA MIEZULUI PLAN

Sistemul magnetic nu este afectat uniform de acelasi nivel de pierderi specifice. Din aceasta cauza el a fost impartit in mai multe zone, astfel:

zona corespunzatoare coloanelor;

zona corespunzatoare jugurilor cuprinse intre axele coloanelor extreme;

zona corespunzatoare jugurilor plasate in colturile sistemului magnetic.

Pentru a calcula greutatea miezului plan se calculeaza mai intai urmatorii parametri:

T - distanta dintre axele a doua coloane vecine [cm]

G^'_j - greutatea cuprinsa intre axele extreme [kg]

G^"_j - greutatea pentru colturile jugului [kg]

G_c - greutatea coloanelor [kg]

L_f - latimea ferestrei [cm]

27.1. Distanta dintre axele coloanelor

T = [cm]

T = cm

L_f = cm

27.2. Greutatea coloanelor

G_c = [kg]

γ_Fe = kg/m³ - densitatea materialului feromagnetic;

G_c = kg

unde: c - numarul de coloane.

27.3. Greutatea jugurilor cuprinse intre axele coloanelor extreme

G^'_j = [kg]

G^'_j = kg

27.4. Greutatea pentru colturile jugurilor

G^''_j = [kg]

G^''_j = kg

27.5. Greutatea totala

G_Fe = [kg]

G_Fe = kg

28. CONSUMUL SPECIFIC DE FIER

g_Fe = kg/kVA

29. ASAMBLAREA SISTEMULUI MAGNETIC TRIFAZAT PLAN

Asamblarea miezurilor depinde de tipul de tola utilizat si de schema circuitului magnetic. In cazul miezului cu trei coloane in acelasi plan - cu fluxuri fortate - cu tole laminate la rece nu este recomandabila imbinarea in unghi drept, pentru ca circulatia fluxului in directie perpendiculara laminarii tolelor mareste pierderole si curentul de mers in gol. Se adopta in acest caz una din schemele de impachetare la care tolele se decupeaza in unghi de 45˚ sau de 30˚.

30. CALCULUL VALORII FINALE A INDUCTIEI

30.1. Inductia in coloana

B_c = T

30.2. Inductia in jug

B_j = T

31. PIERDERI IN FIER

Reprezinta partea fundamentala a puterii de mers in gol fiind produse de fenomenul de histerezis si de curentii turbionari. Raportul dintre pierderile datorate histerezisului si cele datorate curentilor turbionari depinde de calitatea tolelor. La tolele laminate la cald pierderile prin histerezis sunt mai importante in timp ce pierderile produse de curentii turbionari reprezinta un procent mai mare la tolele laminate la rece. Pierderile in fier se clasifica in doua categorii:

pierderi de putere activa in miez;

pierderi de putere de magnetizare.

31.1.Calculul pierderilor in miez

Pentru tole laminate la rece aceste pierderi se calculeaza cu formula:

P_Fe = [W]

unde: P_c si P_j - pierderi specifice de magnetizare in coloane, respectiv in juguri. Se aleg din tabel 12.2 pag. 188, indrumarul de Bergman, in functie de B_c, B_j si tipul de tola (tola tip a); P_c = W/kg; P_j = W/kg;

Tabelu1 12.2

Tole laminate la cald

P_Fe=W

31.2. Calculul puterii de magnetizare

Pentru tole laminate la cald se face cu formula:

Q= [VA]

unde: q_c,q_j si q_δ - puterile specifice de magnetizare si se aleg din tot din tabel 12.2, astfel: q_c =VA/kg; q_j =VA/kg; q_δ= VA/kg.

S_δ=S_j=cm²

[VA]

Q= [VA]

31.3. Calculul componentei active a curentului de mers in gol

I_0a = = A

i_0a[%] = %

i_0a[%] = %

31.4. Calculul componentei reactive a curentului de mers in gol

I_0r = A

i_0r[%] = %

i_0r[%] = %

31.5. Calculul valorii curentului de mers in gol

I_0r = A

i_0r[%] = %

32.CARACTERISTICILE DE FUNCTIONARE

unde : η=randamentul; α=factorul de incarcare al transformatorului ; cosφ=1 si cosφ=0,8 (inductiv sau capacitiv)

In anexa 2 este reprezentata caracteristica variatiei tensiunii (ΔU[%]) in functie de factorul de incarcare (α ) al transformatorului.Valorile variatiei tensiunii ΔU[%] s-au obtinut cu urmatoarea formula:

ΔU[%]=α ()+

-caracter rezistiv

-caracter inductiv

-caracter capacitiv

33. DIMENSIUNILE CUVEI SI DISTANTELE DE IZOLARE

Suprafetele exterioare ale cuvelor transformatoarelor in ulei trebuie sa asigure racirea acostora. Se deosebesc patru tipuri de cuve: netede, ondulate, cu tevi si cu radiatoare.

Pentru tipul de transforamtor proiectat se va folosi cuva cu ondule sau cu tevi, acestea putand asigura racirea pana la o putere de 5000kVA. Racirea uleiului este naturala.

Criterii de alegere a tipului de cuva:

gradul de evacuare a caldurii;

rigiditatea mecanica;

usurinta executiei;

gabaritul exterior minim.

33.1. Dimensiunile cuvei

33.1.1. Lungimea cuvei

A = cm

33.1.2. Latimea cuvei

B =

33.1.3. Inaltimea cuvei

H = cm

unde: b₁ si b₂ - distantele de la infasurare la peretele scurt;

a₁ si a₂ - distantele dintre infasurarile de inalta si joasa tensiune si peretele cuvei;

H_c - distanta dintre marginea superioara si jug.

Aceste valori se aleg din tabel 14.4 pag. 198, indrumarul de Bergman, astfel:

b₁+b₂ = ; a₁+a₂ = ; H_c = ; H_c = [cm]

Tabelul 14.4

Distantele izolante in cm

33.2. Distantele de izolare

33.2.1. Dimensiunile izolatoarelor de trecere

Se aleg din tabel 14.16 pag. 220, indrumarul de Bergman, si au urmatoarele valori:

D₁ = cm

l₁ = cm

l₂ = cm

Tabelul 14.16

33.2.2. Distantele izolatoare minime fata de piesele metalice apropiate

Se aleg din tabel 14.17 pag. 220, indrumarul de Bergman, si au urmatoarele valori:

- distanta izolanta borna - elemente capac: cn

- distanta izolanta borna - conservator: cm

Tabelul 14.17

33.2.3. Diametrul bornei

Se aleg din tabel 14.18 pag. 220, indrumarul de Bergman, si au urmatoarele valori:

d₁ = cm

Tabelul 14.18