Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов
Рассмотрены трансформаторы стержневого типа, в которых прессовка обмоток и торцовых ярм магнитной системы осуществляется с помощью одних и тех же ярмовых балок. С учетом сил трения между ярмовыми балками и ярмом определены усилия в элементах активной части при изменении их температуры и влагосодержа...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы машиностроения |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81012 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов / И.В. Лазарев // Проблемы машиностроения. — 2014. — Т. 17, № 3. — С. 12-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860141379080945664 |
|---|---|
| author | Лазарев, И.В. |
| author_facet | Лазарев, И.В. |
| citation_txt | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов / И.В. Лазарев // Проблемы машиностроения. — 2014. — Т. 17, № 3. — С. 12-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы машиностроения |
| description | Рассмотрены трансформаторы стержневого типа, в которых прессовка обмоток и торцовых ярм магнитной системы осуществляется с помощью одних и тех же ярмовых балок. С учетом сил трения между ярмовыми балками и ярмом определены усилия в элементах активной части при изменении их температуры и влагосодержания изоляционных материалов. На числовых примерах изучено влияние на усилия в обмотках изменения температуры элементов активной части и влагосодержания в изоляционных материалах.
Розглянуто трансформатори стрижневого типу, в яких пресування обмоток і торцевих ярем магнітної системи здійснюється за допомогою одних і тих же ярмових балок. З урахуванням сил тертя між ярмовими балками і ярмом визначено зусилля в елементах активної частини при змінюванні їх температури та вмісту вологи ізоляційних матеріалів. На числових прикладах вивчено вплив на зусилля в обмотках змінювання температури елементів активної частини та вмісту вологи в ізоляційних матеріалах.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:49:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 12
И. В. Лазарев
Публичное акционерное
общество «Украинский
научно-исследовательский,
проектно-конструкторский
и технологический
институт трансформаторо-
строения» – ПАО «ВИТ»,
г. Запорожье;
e-mail: oemi@vit.zp.ua
Ключові слова: трансформатор,
обмотка, осьові сили, експлуатація,
транспортування, вміст вологи.
УДК 621.314.21.045.001.5
ОСЕВЫЕ УСИЛИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ
АКТИВНОЙ ЧАСТИ СИЛОВОГО
ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ ЗАПРЕССОВКЕ
ОБМОТОК, ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И
ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Розглянуто трансформатори стрижневого типу, в яких пресування
обмоток і торцевих ярем магнітної системи здійснюється за допомо-
гою одних і тих же ярмових балок. З урахуванням сил тертя між ярмо-
вими балками і ярмом визначено зусилля в елементах активної частини
при змінюванні їх температури та вмісту вологи ізоляційних матеріа-
лів. На числових прикладах вивчено вплив на зусилля в обмотках зміню-
вання температури елементів активної частини та вмісту вологи в
ізоляційних матеріалах.
Введение
Актуальность рассматриваемой проблемы раскрыта в публикации [1]. Там же дано определе-
ние осевых сил прессовки обмоток с учетом их разновысокости при использовании общего прессую-
щего кольца. Изучено влияние температуры обмоток и влагосодержания изоляционных материалов
на осевые усилия в обмотках в случае их блочной сборки. В настоящей публикации отражены ре-
зультаты последующих исследований отмеченной проблемы. Рассмотрена наиболее распространен-
ная конструкция активной части трансформатора, в которой с помощью одних и тех же ярмовых ба-
лок осуществляется прессовка как ярм магнитной системы, так и обмоток. При этом все обмотки од-
ного стержня магнитной системы прессуются с помощью одного общего прессующего кольца (общих
верхнего и нижнего прессующих колец). Верхнее прессующее кольцо через специальные элементы
опирается только на ярмовые балки. Нижние торцы обмоток непосредственно или через общие эле-
менты (прессующее кольцо или сегменты) опираются как на нижние ярмовые балки, так и нижнее
торцовое ярмо. За счет опоры на нижнее торцовое ярмо перемещения нижних торцов обмоток при
изменении усилий в них будут малы по сравнению с перемещениями верхних торцов (верхних прес-
сующих колец). Это позволяет в первом приближении считать, что нижние торцы обмоток имеют
абсолютно жесткую опору. С учетом этих упрощений для одного стержня магнитной системы с об-
мотками получим расчетную схему, изображенную на рис. 1. Элементами расчетной схемы являются:
B – жесткое тело, моделирующее верхние ярмовые балки; R – жесткое тело, эквивалентное прессую-
щему кольцу (в положении после запрессовки обмоток); M – деформируемое в направлении оси об-
моток линейноупругое тело, соответствующее магнитной системе; 1, 2, …, i, …, N – линейноупругие
стержни, представляющие обмотки [i – номер стержня (обмотки); N – количество стержней (обмоток)
на одном стержне магнитной системы; номера стержней и обмоток совпадают]; cy – безынерционная
пружина, моделирующая элементы крепления ярмовых балок; cr – безынерционная пружина, пред-
ставляющая элементы, расположенные между прессующим кольцом и ярмовыми балками (элементы
прессовки). Для безынерционных пружин влияние изменения температуры и влагосодержания соот-
ветствующих элементов не учитывается.
Запрессовка обмоток производится после сушки активной части трансформатора при средней
температуре элементов, равной примерно 50 °С. Используются специальные гидравлические домкра-
ты, устанавливаемые между верхними ярмовыми балками и прессующими кольцами [2]. Сила, воз-
никающая в домкратах при повышении давления жидкости, через прессующие кольца сжимает об-
мотки. Такая же сила противоположного направления действует со стороны домкратов на верхние
ярмовые балки. Согласно расчетам в трансформаторах рассматриваемой конструкции заданная сум-
марная окончательная сила прессовки обмоток PPR превышает максимальную силу трения покоя ме-
© И. В. Лазарев, 2014
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 13
жду ярмовыми балками и ярмом Fr. Следовательно, в какой-то момент сила, развиваемая в домкра-
тах, станет равна максимальной силе трения покоя между ярмом и ярмовыми балками. С этого мо-
мента при дальнейшем увеличении давления жидкости в домкратах ярмовые балки начнут двигаться
относительно ярма вверх, вызывая деформации элементов их крепления (прессующие пластины, вер-
тикальные шпильки, полубандажи и т. п.).
Вследствие деформации в этих элементах возникнут усилия, препятствующие перемещению
ярмовых балок. При движении ярмовых балок относительно ярма сила трения скольжения равна мак-
симальной силе трения покоя (так как скорость скольжения мала). Когда сила в домкратах станет
равной суммарной окончательной силе прессовки обмоток, процесс запрессовки прекращается. Меж-
ду ярмовыми балками и прессующими кольцами устанавливаются элементы прессовки (например,
бруски из ДСП). После этого гидравлические домкраты удаляются. Полное усилие в элементах прес-
совки равно суммарной окончательной силе прессовки обмоток. Проекция суммарного усилия в эле-
ментах крепления ярмовых балок на вертикальную ось (усилие в элементах крепления ярмовых ба-
лок) меньше полного усилия в элементах прессовки на величину максимальной силы трения покоя
между ярмовыми балками и ярмом [2]. На графиках зависимостей между силами P, действующими
на ярмовые балки, и их перемещением uy (рис. 2) процессу запрессовки обмоток соответствует лома-
ная OAA1, представляющая изменение силы в гидравлических домкратах [2]. Линия OBB1 показывает
изменения силы трения между ярмовыми балками и ярмом. Точка O и отрезок OC1 соответствуют
усилию в элементах крепления ярмовых балок до начала их движения относительно ярма и во время
движения. Для определения сил прессовки в обмотках после запрессовки и в рассматриваемом случае
будут справедливы результаты публикации [1].
В дальнейшем происходит остывание трансформатора, что приводит к уменьшению осевых
усилий в обмотках. Обусловлено это тем, что обмотки имеют более высокие значения коэффициен-
тов теплового линейного расширения в осевом направлении, чем остальные элементы активной час-
ти. Минимальная температура активной части может иметь очень низкие отрицательные значения,
при которых осевые усилия сжатия обмоток уменьшатся настолько, что не смогут удержать их от
смешений при ускорениях, возникающих во время транспортирования. Это одно из важных обстоя-
тельств, требующих разработки методов определения осевых усилий в обмотках с учетом их темпе-
ратуры. В зависимости от минимальной температуры, до которой остынет активная часть, изменению
усилия в элементах прессовки, равному суммарному усилию сжатия обмоток, на графиках рис. 2 мо-
гут соответствовать отрезки A1A2 или A1A3, или ломаная A1A4A5. Изменение силы трения между ярмо-
выми балками и ярмом будут представлять соответственно отрезки B1B2, или B1B3, или линия B1B4B5.
Усилию в элементах крепления ярмовых балок будут соот-
ветствовать точка C1 и отрезок C1C2.
В процессе эксплуатации трансформатора происхо-
дит нагрев трансформатора, сопровождающийся увеличени-
ем осевых усилий в обмотках. Средние значения температур
элементов активной части могут быть близкими к 100 °С. В
этом случае произойдет существенное увеличение сил осе-
вой прессовки обмоток, в результате увеличатся и силы,
действующие при коротких замыканиях на прессующую
конструкцию. Все это следует учитывать в расчетах по
оценке стойкости трансформаторов к токам коротких замы-
каний. В зависимости от минимальной температуры охлаж-
дения активной части процесс нагревания до максимальной
температуры будет сопровождаться увеличением усилий в
элементах прессовки по графикам, представленным линиями
A2A1A7, или A3A1A7, или A5A6A7 (рис. 2). Изменение силы тре-
ния между ярмовыми балками и ярмом будут представлять
линии B2B1B7, или B3B1B7, или B5B6B7, усилия в элементах
крепления ярмовых балок – точки C1 или C2 до начала дви-
жения ярмовых балок относительно ярма, отрезки C1C3 или
i x
i 1
O i
M
R
N
B
c r
2
cy
2
cy
Рис. 1. Расчетная схема
классической прессующей конструкции
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 14
C2C3 при их движении.
При охлаждении активной части от максимальной
температуры в эксплуатации до комнатной температуры,
что может иметь место, например, в случае вывода транс-
форматора из работы, процессам изменения усилия в эле-
ментах прессовки на рис. 2 будет соответствовать линия
A7A8A9, силе трения между ярмовыми балками и ярмом –
B7B8B9, усилию в элементах крепления ярмовых балок –
точка C3 и отрезок C3C4.
Аналогичным образом будут изменяться усилия в
элементах активной части при изменении влагосодержания
изоляционных материалов в обмотках.
Согласно представленным результатам процессы,
происходящие в активной части при изменении температу-
ры элементов или влагосодержания изоляционных материа-
лов обмоток, в самом общем случае можно разделить на
этапы двух видов. При первом изменение усилий в элемен-
тах происходит без движения ярмовых балок относительно
ярма (вертикальные отрезки на графиках изменения усилий
в элементах прессовки рис. 2). Для второго вида характерно
такое движение (наклонные отрезки на тех же графиках,
рис. 2). В первом случае усилие в элементах крепления яр-
мовых балок не изменяется. Равновесие ярмовых балок при
изменении усилий в обмотках обеспечивается за счет изме-
нения силы трения. Во втором случае сила трения между
ярмовыми балками и ярмом равна максимальной силе тре-
ния покоя и постоянна по направлению. Равновесие сил при
движении ярмовых балок относительно ярма поддержива-
ется за счет изменения усилия в элементах их крепления.
Таким образом, задача сводится к определению усилий в элементах активной части для этапов этих
двух видов. Полученные результаты позволят рассчитывать усилия в элементах активной части при
любых изменениях их температуры и влагосодержания изоляционных материалов.
1. Определение усилий в элементах активной части при изменении их температуры и
влагосодержания изоляционных материалов.
Для определения усилий запишем условия равновесия ярмовых балок, прессующего кольца и
верхней части магнитной системы с обмотками в проекции на вертикальную ось, используя расчет-
ные схемы, представленные на рис. 3, 4. В результате будем иметь
Nr + F – Ny = 0; (1)
∑
=
=−
N
i
ri NN
1
0 ; (2)
A3
P
O
A
A2
β
A 1
B 1 B
B 3
B 2
B 4
A 7
A 6
A 5
A 4
C 1
β
C 2
Fr
–Fr
B 5
C 4
C 3
A 8
B 7
B 8
P PR
A 9
B 6
B 9
Рис. 2. Графики изменения сил и
усилий в прессующей конструкции
B 2
F
N r
2
N y
2
Ny
2
F
y u
R
N1 Ni N N
Nr
r u
а) б)
Рис. 3. Расчетные схемы для определения усилий в элементах крепления ярмовых балок:
а) – равновесие верхних ярмовых балок; б) – равновесие прессующего кольца
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 15
∑
=
=−
N
i
mi NN
1
0 , (3)
где F – сила трения между ярмовыми балками и ярмом; Nr – усилие в элементах прессовки; Ny – уси-
лие в элементах крепления ярмовых балок; Nm – усилие в магнитной системе; Ni – усилие в i-й обмот-
ке (положительное при сжатии). Все усилия берутся для одного стержня магнитной системы, на ко-
тором установлены обмотки.
Мы имеем три уравнения равновесия, содержащие 3 + N неизвестных усилий. Задача N раз
статически неопределимая. Для раскрытия статической неопределимости выразим усилия в элемен-
тах активной части через перемещения ярмовых балок uy, прессующего кольца ur и верхнего ярма
магнитной системы um. С учетом изменения температуры элементов и влагосодержания изоляцион-
ных материалов обмоток придем к таким выражениям для усилий:
Nr = N0r – cr(ur – uy); (4)
Ny = N0y – cy(uy – um); (5)
Nm = N0m–cm(um + kmtm); (6)
Ni = N0i + ci(ur + kti·ti + kwi·wi), (7)
где N0r, N0y, N0m, N0i – усилия в элементах прессовки, элементах крепления ярмовых балок, магнитной
системе и обмотке в начальный момент этапа – начальные усилия (на один стержень магнитной сис-
темы); cr, cy, cm, ci – коэффициенты жесткости элементов прессовки, элементов крепления ярмовых
балок, магнитной системы, обмотки (на один стержень магнитной системы); km, tm – коэффициент
теплового линейного расширения и изменение средней температуры магнитной системы; kti, kwi –
коэффициенты линейного расширения обмотки при изменении ее температуры и влагосодержания
изоляционных материалов; ti, wi – изменения средней температуры обмотки и среднего влагосодер-
жания ее изоляционных материалов.
Условия равновесия (1)–(3) выполняются и в начальный момент этапа, следовательно, они
будут справедливы и для начальных усилий в элементах активной части
,0;0;0
1
00
1
00000 ∑∑
==
=−=−=−+
N
i
mi
N
i
riyr NNNNNFN (8)
где F0 – сила трения между ярмовыми балками и ярмом в начальный момент этапа.
Из представленных выражений видно,
что решение поставленной задачи сводится к
определению перемещений uy, ur, um, для чего
имеется три уравнения равновесия (1)–(3).
Рассмотрим этапы первого вида, про-
текающие без движения ярмовых балок отно-
сительно ярма. В этом случае будет выпол-
няться условие
uy = um. (9)
Учитывая это условие, из выражения
(5) получим
Ny = N0y. (10)
После подстановки выражений для
усилий (4), (6), (7) в уравнения равновесия
(2), (3), принимая во внимание соотношения
(8), будем иметь
ur = (crum–Dw)·c–1; (11)
ur = –(crDwc–1 + cmkmtm)·(cm + cruwc–1)–1, (12)
где
R
i x
O i M
N i N N N2N1
Nm
2
1 2 i N
Nm
2
B
Рис. 4. Расчетая схема для определения
осевых усилий в обмотках
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 16
∑ ⋅+⋅=∑=+=
==
N
i
iiiiiw
N
i
iwwr wkwtktcDccccc
11
)(;; . (13)
Полученные результаты (9)–(12) справедливы при отсутствии движения ярмовых балок отно-
сительно ярма. Это движение начнется в тот момент, когда сила трения между ярмовыми балками и
ярмом станет равна максимальной силе трения покоя. При охлаждении активной части и высыхании
изоляционных материалов (уменьшение усилий в обмотках) эта сила будет направлена вверх (против
перемещения ярмовых балок относительно ярма) – F = Fr. При нагревании активной части и увлаж-
нении изоляционных материалов (увеличение усилий в обмотках) сила трения будет направлена вниз
– F = –Fr. С учетом этого из уравнения равновесия ярмовых балок (1) получим условия для опреде-
ления нижних и верхних граничных изменений температур и влагосодержаний, при которых начина-
ется движение ярмовых балок относительно ярма вниз и вверх соответственно. В результате получим
такое уравнение:
[ ] ( )111
0 11)( −−− +⋅+±=− rwmwrmmww ccccccFrFtkcD , (14)
где знак плюс берется при нагревании элементов активной части и увлажнении изоляционных мате-
риалов для определения верхних граничных изменений температур и влагосодержаний, знак минус –
при охлаждении элементов активной части и высыхании изоляционных материалов для определения
нижних граничных изменений температур и влагосодержаний.
Если происходят изменения только температуры или только влагосодержания одинаковые
для всех элементов из выражения (14) получим такие условия для определения верхних (знак плюс) и
нижних (знак минус) граничных изменений температуры и влагосодержания:
{ } ( )11
0 1
)(
)(, −−+
−
±= cccc
kcDtc
cFrFtt mwr
mwwr
bB ; (15)
{ } ( )11
0 1)(, −−+±= cccc
Dwc
cFrFww mwr
wr
bB , (16)
где
,;
11
∑=∑=
==
N
i
iiw
N
i
iiw kwcDwktcDt (17)
tB, tb – верхнее и нижнее граничные изменения температуры; wB, wb – верхнее и нижнее граничные
изменения влагосодержания.
Изменения температуры элементов активной части и влагосодержания, изоляционных мате-
риалов, при которых сила трения между ярмовыми балками и ярмом изменяется от максимального
значения одного знака до максимального значения противоположного знака, будем называть полны-
ми и обозначать символами tf и wf соответственно.
Для этапов второго типа, при которых ярмовые балки движутся относительно ярма, из усло-
вий равновесия (1)–(3) после подстановки в них выражений для усилий (4)–(7) получим такие выра-
жения для перемещений:
( )[ ] ( ) 1111
−−− ++⋅−+±= rwywywmrwyy cccccDucccu ; (18)
( )[ ] ( ) 1111
−−− ++⋅+−= ywrwrwyrymrr cccccDcccucu ; (19)
( )[ ] ( )[ ] 111 −−− +++⋅++−−= ywrwrmwrywrwrmmmwrm ccccccccccccctkcDcu , (20)
где знак плюс соответствует движению ярмовых балок вверх вследствие нагревания элементов ак-
тивной части и увлажнения изоляционных материалов, знак минус – движению ярмовых балок вниз
при охлаждении элементов активной части и высыхании изоляционных материалов.
Полученные результаты позволяют определять осевые усилия в элементах активной части
при всех возможных процессах изменения их температур и влагосодержаний изоляционных материа-
лов. Для этого каждый процесс следует разбить на этапы первого и второго вида. В качестве началь-
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 17
ных усилий в элементах на каждом последующем этапе принимаются усилия, соответствующие ко-
нечному моменту предыдущего этапа.
На основе полученных результатов были определены усилия в обмотках ряда транс-
форматоров серии 110 kV. Результаты представлены в таблице, где: N0i – усилия в обмотках после
запрессовки при средней температуре всех элементов 323 K; Ni – усилия в обмотках во время экс-
плуатации при средней температуре всех элементов 368 K; Nni – усилия в обмотках при средней тем-
пературе всех элементов 293 K; Ntri – усилия в обмотках во время транспортирования при средней
температуре всех элементов 248 K; Nwi – усилия в обмотках после увеличения на 1,0% влагосодер-
жания их изоляционных материалов и средней температуре всех элементов 323 K; Ptri – силы прес-
совки обмоток, необходимые для предотвращения их смещения во время транспортирования при ус-
корении, равном 3g. Для расчета коэффициентов жесткости и линейного расширения элементов ак-
тивной части при изменении температуры использовались выражения работы [3]. Аналогично опре-
делялись коэффициенты линейного расширения обмоток, вызванные изменением влагосодержания
изоляционных материалов. В первом приближении считалось, что изменение влагосодержания изо-
ляционных материалов на 1% вызывает их деформацию, равную также 1%.
Расчетая схема для определения осевых усилий в обмотках
Транс-
форматор
Об-
мот-
ка
ci
·10-7,
Nm-1
kti
·105,
mK-1
kwi
·103,
m
M,
kg
Fr,
kN
N0i,
kN
Ni,
kN
Nni,
kN
Ntri,
kN
Ptri,
kN
Nwi,
kN
HН 6,170 3,667 4,598 1290 128,6 159,2
+24%
100,3
–22%
67,31
–48% 56,88 287,5
ВН 5,555 4,031 6,850 1580 155,5 192,2
+24%
124,0
–20%
85,15
–45% 69,50 423,7 ТРДН-
40000/110
РО 7,091 2,678 3540 420
46,3
49,04 52,7
+7,5%
37,56
–23%
31,20
–36% 18,31 156,7
HН 5,272 4,361 6,441 1620 134,4 169,6
+26%
105,4
–22%
68,86
–49% 71,42 369,0
ВН 6,904 4,293 5,898 2230 155,6 199,5
+28%
119,1
–24%
73,30
–53% 98,41 425,4 ТРДН-
63000/110
РО 7,120 3,056 3,100 520
48,3
58,00 63,66
+10%
46,77
–19%
39,17
–33% 22,82 137,0
HН 5,994 4,677 6,194 2320 147,8 188,8
+28%
110,5
–25%
66,94
–55% 102,5 397,5
ВН 6,327 4,661 6,194 2800 163,2 205,9
+26%
124,2
–24%
78,55
–52% 123,7 426,7 ТРДН-
80000/110
РО 5,730 3,934 5,210 640
63,2
57,10 77,08
+35%
34,27
–40%
11,67
–80% 28,11 239,4
Как видим, при повышении температуры элементов активной части во время эксплуатации
(до 95 °С) усилия сжатия в обмотках увеличиваются в среднем (по всем трансформаторам) на 23% по
отношению к усилиям, возникшим после запрессовки (при температуре 50 °С). Это положительно
сказывается на стойкости обмоток к действию радиальных сжимающих сил короткого замыкания, но
приводит к повышению осевых усилий в них, а также сил, действующих на прессующую конструк-
цию. Уменьшение температуры элементов активной части до 20 °С сопровождается уменьшением
осевых усилий сжатия обмоток на 24%. Снижение температуры при транспортировании до –25 °С
приводит к уменьшению усилий сжатия в обмотках в среднем на 50%. Для трансформаторов ТРДН-
63000/110 и ТРДН-80000/110 остаточные осевые усилия сжатия обмоток при температуре –25 °С ока-
зались меньшими, чем силы прессовки, необходимые для предотвращения их смещения при ускоре-
нии 3g во время транспортирования. Последнее недопустимо, так как вследствие смещения обмоток
могут нарушиться изоляционные промежутки, что может стать причиной аварии. Очевидно, силы
прессовки обмоток следует выбирать с учетом исключения их смещения во время транспортирова-
ДИНАМИКА И ПРОЧНОСТЬ МАШИН
ISSN 0131–2928. Пробл. машиностроения, 2014, Т. 17, № 3 18
ния. Увеличение влагосодержания изоляции обмоток на 1,0% привело к сильному увеличению уси-
лий сжатия (для рассмотренных трансформаторов на сотни процентов). Следовательно, активную
часть трансформатора нельзя долго оставлять на открытом воздухе, так как увлажнение изоляции
обмоток может привести к разрушению прессующей конструкции.
Обследование трансформаторов при капитальных ремонтах показало, что средний уровень
остаточных сил прессовки составляет примерно 55%. Согласно представленным выше результатам
такое уменьшение сил осевой прессовки обмоток может быть обусловлено разностью температур ак-
тивной части при запрессовке обмоток и при обследовании во время капитальных ремонтов. Также из
таблицы видно, что при нагревании активной части от 20 °С до температур, имеющих место в экс-
плуатации, осевые усилия в обмотках увеличиваются в среднем примерно на 45%. Следовательно,
при эксплуатации трансформаторов силы прессовки обмоток фактически равны расчетным.
Выводы
Получены выражения для расчета осевых усилий в элементах активной части при изменении
их температуры и влагосодержания изоляционных материалов. На примере ряда трансформаторов
серии 110 кВ изучено влияние указанных факторов на осевые усилия в обмотках. Согласно получен-
ным результатам при рассмотренной прессующей конструкции температура элементов активной час-
ти и влагосодержание изоляционных материалов значительно влияют на осевые усилия в обмотках.
Это следует учитывать при практических расчетах трансформаторов для предотвращения смещения
обмоток при транспортировании и обеспечения стойкости трансформаторов к токам коротких замы-
каний. Определение остаточных сил прессовки необходимо производить с учетом температуры эле-
ментов активной части во время запрессовки обмоток и при обследовании.
Литература
1. Лазарев, И. В. Осевые усилия в обмотках силовых трансформаторов при запрессовке, изменении температу-
ры и влагосодержания в случае применения блочной сборки / И. В. Лазарев // Пр. Ін-ту електродинаміки
НАН України. – 2010. – Вип. 25. – C. 97–105.
2. Лазарев, В. И. О причине уменьшения сил осевой прессовки обмоток трансформаторов при коротких замы-
каниях / В. И. Лазарев, И. В. Лазарев // Електротехніка та електроенергетика. – 2005. – № 1. – С. 18–22.
3. Лазарев, В. И. Определение усилий в элементах механической системы однофазного одностержневого шун-
тирующего реактора с боковыми ярмами при изменении температуры, подъеме активной части и транспор-
тировании / В. И. Лазарев, И. В. Зубкова // Пр. Ін-ту електродинаміки НАН України. – 2005. – № 3(12). –
C. 124–132.
Поступила в редакцию 22.08.14
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81012 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0131-2928 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:49:41Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лазарев, И.В. 2015-04-30T09:54:28Z 2015-04-30T09:54:28Z 2014 Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов / И.В. Лазарев // Проблемы машиностроения. — 2014. — Т. 17, № 3. — С. 12-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0131-2928 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81012 621.314.21.045.001.5 Рассмотрены трансформаторы стержневого типа, в которых прессовка обмоток и торцовых ярм магнитной системы осуществляется с помощью одних и тех же ярмовых балок. С учетом сил трения между ярмовыми балками и ярмом определены усилия в элементах активной части при изменении их температуры и влагосодержания изоляционных материалов. На числовых примерах изучено влияние на усилия в обмотках изменения температуры элементов активной части и влагосодержания в изоляционных материалах. Розглянуто трансформатори стрижневого типу, в яких пресування обмоток і торцевих ярем магнітної системи здійснюється за допомогою одних і тих же ярмових балок. З урахуванням сил тертя між ярмовими балками і ярмом визначено зусилля в елементах активної частини при змінюванні їх температури та вмісту вологи ізоляційних матеріалів. На числових прикладах вивчено вплив на зусилля в обмотках змінювання температури елементів активної частини та вмісту вологи в ізоляційних матеріалах. ru Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України Проблемы машиностроения Динамика и прочность машин Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов Article published earlier |
| spellingShingle | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов Лазарев, И.В. Динамика и прочность машин |
| title | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| title_full | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| title_fullStr | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| title_full_unstemmed | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| title_short | Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| title_sort | осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов |
| topic | Динамика и прочность машин |
| topic_facet | Динамика и прочность машин |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81012 |
| work_keys_str_mv | AT lazareviv osevyeusiliâvélementahaktivnoičastisilovogotransformatoraprizapressovkeobmotokizmeneniitemperaturyivlagosoderžaniâizolâcionnyhmaterialov |