Трансформатор ТМ 160/10/0.4
Описание конструкции трансформаторов. Расчет масляного трансформатора типа ТМ160/10, мощностью 160 кВА и классом напряжения 10 кВ. Расчёт размеров трансформатора, магнитной системы, системы охлаждения, параметров короткого замыкания, холостого хода.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.01.2011 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
МОСКОВСКОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
(технического университета)
в г. Смоленске
Кафедра: Электромеханических систем
Специальность: Электроснабжение
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Тема: Трансформатор ТМ 160/10/0.4
Группа: ЭС-03
Студент: Рогулин С.А.
Руководитель проекта: Полющенкова Ю.А.
Смоленск, 2005 г
Аннотация
В расчётно-пояснительной записке изложен расчёт силового масляного трансформатора ТМ 160/10/0.4 мощностью 160 кВА, класс напряжения 10 кВ.
В курсовом проекте предлагается рассчитать трансформатор с плоской магнитной шихтованной системой, обмотками из медного провода и масляным охлаждением. В работе приведён полный приблизительный расчёт размеров трансформатора, магнитной системы, системы охлаждения, параметров короткого замыкания, холостого хода.
Целью данной работы является приобретение навыков по выбору конструкции и расчёту трансформаторов, использование справочной литературы.
Оглавление
Аннотация
Введение
Описание основных материалов
Предварительный расчет трансформатора
Расчёт обмотки низкого напряжения
Расчёт обмотки высокого напряжения
Расчёт параметров короткого замыкания
Расчёт магнитной системы трансформатора
Расчёт потерь и тока холостого хода
Расчёт КПД трансформатора
Тепловой расчет трансформатора
Тепловой расчёт бака
Определение массы масла.
Заключение
Список используемой литературы
Техническое задание
Техническое задание
|
Полная мощность трансформатора S, кВА |
160 |
|
|
Число фаз m |
3 |
|
|
Частота f , Гц |
50 |
|
|
Напряжение обмотки ВН UВН , кВ |
10 |
|
|
Напряжение обмотки НН UНН , кВ |
0,4 |
|
|
Схема и группа соединения обмоток |
Д/YH-11 |
|
|
Напряжение короткого замыкания UK 5% , % |
4,7 |
|
|
Потери короткого замыкания PK , Вт |
2900 |
|
|
Потери холостого хода PX , Вт |
410 |
|
|
Ток холостого хода i0 , % |
1,5 |
|
|
Способ охлаждения трансформатора |
масляное |
|
|
Марка стали |
3413 |
ВВЕДЕНИЕ
Трансформатором рис. 1 называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или болеe индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Трансформаторы малой мощности различного назначения используются в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т. п., а так же для питания бытовых электроприборов. Назначение силовых трансформаторов -- преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.
Силовые трансформаторы подразделяются на два вида
трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.
трансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети, и дальнейшее развитие трансформаторостроения определяется развитием электрических сетей.
Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка.
Описание основных материалов, используемых в трансформаторе
Масло трансформаторное ГОСТ 982-80. Является основным изоляционным материалом, обеспечивает электрическую прочность всей изоляции трансформатора, применяется в качестве жидкого диэлектрика для заливки масляных трансформаторов. Обеспечивает интенсивное отведение тепла от обмоток и магнитной системы трансформатора путём конвекции.
Алюминий является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом. Плотность алюминия - 2700 кг/м3. Таким образом алюминий примерно в 3,5 раза легче меди. Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами - как механическими, так и электрическими. Температура плавления 657°С, удельное сопротивление 0,5 мкОмМм., предел прочности при растяжении уР=160-170 Мпа.
Медь. Низкое удельное электрическое сопротивление (0,01724 мкОм•м при 20°С, 0.02135 мкОм·м при 75°С), лёгкость обработки (намотки, пайки), удовлетворительная стойкость по отношению к коррозии и достаточная механическая прочность (предел прочности на разрыв - 240 МПа) электролитической меди сделало её первым по значению материалом для обмоток трансформаторов. Плотность меди - 8900 кг/м3.
Кабельная бумага (ГОСТ 23436-83) изготовляется из сульфатной небелёной целлюлозы и выпускается в рулонах шириной 500, 650, 670, 700, 750 и 1000 мм (±3 мм) при диаметре рулона от 450 до 800 мм. В трансформаторах применяется бумага главным образом марки К-120 толщиной 120 мкм для изоляции обмоточного провода; в виде полос разной ширины для междуслойной изоляции и в многослойных цилиндрических обмотках класса напряжения 6, 10 ,20 и 35 кВ; в виде полосок шириной 20-40 мм, наматываемых вручную, для изоляции отводов.
Картон электроизоляционный (ГОСТ 4194-83) изготовляется из сульфатной небелёной целлюлозы и выпускается в листах. Толщина листов 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 2,50; 3,00; 4,00; 5,00; и 6,00 мм. Размеры листов картона 3000Ч4000, 3000Ч2000, 1500Ч1020 и 1000Ч1020 мм. Плотность картона от 880-1250 кг/м3.
Электроизоляционный картон применяется как материал для намотки цилиндров между обмотками, изготовления перегородок, щитов, шайб, ярмовой изоляции (главная изоляция), междукатушечных прокладок, реек (продольная изоляция).
Цилиндры бумажно-бакелитовые применяются для изоляции цилиндрических обмоток между собой и внутренней обмотки от стержня магнитной системы. Изготовляются путём намотки из электроизоляционной пропиточной или намоточной бумаги, предварительно покрытой плёнкой бакелитового лака с последующей лакировкой и полимеризацией лака. Выпускаются цилиндры при внутреннем диаметре от 85 до 500 мм (значения диаметра кратны 5 мм) и при диаметре от 510 до 1200 мм (значения диаметра кратны 10 мм). Длина цилиндров 200-1500 мм при диаметре от 85 до 400 мм и 505- 2200 при диаметре от 405 до 1200 мм. Толщина стенок при внутреннем диаметре от 85 до 350 мм кратна 1 мм и при диаметрах от 355 до 1200 мм кратна 2 мм.
Дерево. В масляных и сухих трансформаторах применяется для реек, прокладываемых между обмотками и изоляционными цилиндрами или между слоями обмоток при рабочем напряжении не выше 10 кВ, а также для стержней и реек, забиваемых между стержнем магнитной системы и внутренней обмоткой, и для изготовления несущей конструкции крепления отводов. Дерево в виде многослойных плит, склеенных из шпона, применяется для изготовления прессующих колец обмоток и ярмовых балок.
Холоднокатаная электротехническая сталь. Эта сталь с определённой ориентировкой зёрен(кристаллов), имеющая значительно меньшие удельные потери и более высокую магнитную проницаемость по сравнению с горячекатаной сталью.
Одной из существенных особенностей холоднокатаной стали является анизотропия её магнитных свойств, т.е. различие этих свойств в различных направлениях внутри листа стали. Наилучшие магнитные свойства эта сталь имеет в направлении прокатки. Магнитные свойства существенно ухудшаются, если вектор индукции магнитного поля направлен под углом, отличающимся от 0°, к направлению прокатки, и становится наилучшем при угле, равном 55°.
Предварительный расчёт трансформатора
Определение основных электрических величин
Мощность одной фазы и одного стержня:
SФ=S/3=100/3=33,3333 кВт
Номинальные токи:
на стороне ВН IВНЛ== = 7,1721 А
на стороне НН IННЛ== =151,9343 А
Фазные токи:
на стороне ВН IВНФ=IВНЛ=7,1721 А
на стороне НН IННФ=IННЛ / =87,7193 А
Фазные напряжения:
на стороне ВН UВНФ== =4,6477к B
на стороне НН UННФ=0,38 кB
Испытательные напряжения (определяются по таблице 4.1):
на стороне ВН UВНисп=35 кВ
на стороне НН UННисп=18 кB
Для испытательного напряжения обмотки ВН (UВНисп=35 кВ) находим изоляционные расстояния (по табл.4.5):
|
a12, мм |
l0, мм |
а22, мм |
|
|
9 |
20 |
8 |
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
UA=PK/10S=1970/10100=1,97%
Реактивная составляющая:
UP=4,0459%
Ширина приведенного канала рассеяния:
aP=a12+(a1+a2)/3
k=0,63 по табл. 3.3
(a1+a2)/3=k10-2=0,02
a12=0,009 м a12=0,009
aP=0,009+0,02=0,0289 м
Расчёт основных размеров трансформатора
рис.3
Выбор схемы конструкции и технологии изготовления магнитной системы
Выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне. Прессовка стержней расклиниванием с обмоткой низкого напряжения или её жёстким изоляционным бумажно-бакелитовым цилиндром по рис.2 и ярм -- стальными балками, стянутыми рис.3 шпильками расположенными вне ярма по рис.3Материал магнитной системы -- холоднокатаная текстурованная рулонная электротехническая сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм.
Индукция в стержне диаметром d=0,14 м (табл. 2.5) ВС=1,6 Тл (по табл. 2.4). В сечении стержня шесть ступеней, коэффициент заполнения круга kКР=0,92 (см. табл. 2.5); изоляция пластин -- нагревостойкое изоляционное покрытие с однослойной лакировки kЗ=0,97 (см. табл. 2.2). Коэффициент заполнения сталью kС=kКРkЗ=0,920,97=0,89.
Ярмо многоступенчатое, число ступеней пять, коэффициент усиления ярма kЯ=1,03 (табл. 2.8). Индукция в ярме BЯ=1,6/1,025=1,573 Тл. Число зазоров в магнитной системе на косом стыке четыре, на прямом три. Индукция в зазоре на прямом стыке B''З=BС=1,6 Тл, на косом стыке B'З=ВС/2=0,93 Тл.
Удельные потери в стали рС=1,295Вт/кг; рЯ=1,25 Вт/кг. Удельная намагничивающая мощность qС=1,775 ВА/кг; qЯ=1,575 ВА/кг; для зазоров на прямых стыках q''З=23500 ВА/м2; для зазоров на косых стыках q'З=1980 ВА/м2 (см. табл. 8.10, 8.17).
По табл. 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, kД=0,97 и по табл. 3.4 и 3.5--постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток а=1,36*1,06=1,44 и b=0,55*1,25=0,687. Принимаем kР=0,95. Рекомендуемый предел варьирования от 0,9 до 3 (см. табл. 12.1).
Расчет основных коэффициентов.
По (3.30), (3,36), (3.43), (3.44), (3.52) и (3.65) находим коэффициенты:
кг
кг
e=0,405 ( см стр. 126)
K0=1,210-2
44,9805 кг
МПа
GУ=6,92x3
П"3=ПС=0,017x2 П'3=Пс= 0,024x2
PX=7,09Gy+1.579Gc+1.47Gя
QX=2,133GC+104.23GУ+9.465GЯ+1195.68x2
Дальнейший расчёт приводим в виде таблицы
2) Минимальная стоимость для рассчитываемого трансформатора имеет место при условии
x5+Bx4-Cx-D=0 ,
где
kO,C=1,81 (по табл. 3.7)
С=A1/(3B1)=89.1345/(364,5561)=0,4602
kИ,Р=1,33 (см. стр. 133)
x5+0,1274x4-0,4602x-1,1182=0
получили x=1,075999, значит минимальному Ca, ч соответствует =1,34.
Находим предельные значения по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям:
xJ2,7106
xJ2,7106
J=XJ4=1,4794=4,787
x x М=XМ4=3,084=208
По рассчитанной таблице строим графики Са,ч(), iX(), PX(), по которым находим значение оптимального =1,34. При =1,34 мы получаем потери холостого хода ниже заданных PX=310 Вт, ток холостого хода iX=1,38 % меньше заданного, а цена трансформатора минимальная. Полученное значение удовлетворяет установленным предельным значениям, ограниченным плотностью тока 5,62 и механической прочностью обмоток 208.
По принятому =1,34 рассчитаем основные размеры:
|
|
x |
x2 |
x3 |
|
|
1,34 |
1,046 |
1,95 |
1,15 |
Основные размеры
Диаметр стержня d=AМx=0,11011,0759=0,1184 м
Активное сечение стержня ПС=0,0098 м2
Средний диаметр обмоток
d12=aМAМx=1,330,11011,0759=0,1575м
Высота обмоток l=d12/=0,1575/1,34=0,3692
Высота стержня lC=l+2l0=0,3692+20,02=0,4092 м
Расстояние между осями стержней
C=d12+a12+bd+a22=0,1575+0,009+0,460,116+0,008=0,2251 м
Электродвижущая сила одного витка
uB=4,44fПСВС=4,44500,00981,6=3,4891 В
Число витков в обмотке НН
щ1=380/3,4891=108,9 принимаем щ1=109 витков.
Число витков в обмотке ВН
щ2=4647,67/3,4891=1332,04 принимаем щ2=1332 витков.
Из рассчитанной таблицы для =1,34:
Масса стали GCT=177,5 кг; масса металла обмоток GО=41,7 кг; масса провода GПР=47,1 кг; плотность тока J=1,897106 А/м2. Механические напряжения в обмотках уP=3,39 МПа.
Стоимость активной части Са,ч=276,2 условных единиц.
Потери холостого хода PX=318,5 Вт и ток холостого хода i0=1,34,5%.
Расчёт обмотки НН
Напряжение одного витка
uB1=UННФ/щ1=380/109=3,299 В
Средняя плотность тока в обмотках
JСР=(0,463kДPКuВ1/(Sd12))104=1,958106 А/м2
Сечение витка ориентировочно
П'1?380/1,958106=44,79,10-6 м2 =44,79 мм2
По табл. 5.8 по мощности 100 кВА, току на один стержень 151,93 А, номинальному напряжению обмотки 380 В и сечению витка 44,79 мм2 выбираем двухслойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного алюминиевого провода.
Достоинства: высокая механическая прочность, хорошее охлаждение.
Недостатки: более высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой.
nсл=2 щСЛ1=щ1/2=109/2=54,5
Ориентировочный осевой размер витка
hB1=l1/(щСЛ1+1)=0,3692/(54,5+1)=6,65 мм
По полученным значениям П'1 и hВ1 подбираем медный провод для намотки обмотки НН:
АПБ 4Ч, с сечением одного провода
П"1=23,3 мм2
Полное сечение витка
П1=nВ1П"110-6=23,3*2*10-6=46,610-6 м2
Полученная плотность тока
J1=I1/П1=87.72/(46.6*10-6)=1.88106 А/м2
По графикам (рис. 5.34 а) находим плотность теплового потока
q=600 Вт/м2
Осевой размер витка определяем по рис. 4
hB1=nB1b'10-3=1*910-3=910-3 м
Осевой размер обмотки
l1=hB1(щСЛ+1)+(0,005ч0,015)=
=0,00(54.5+1)+0,01=0,51 м
Радиальный размер обмотки по рис. 5, a11=4 мм находим по таблице 9.2 а
a1=(2a'+a11)10-3=(23.3+4)10-3=0.011 м
Внутренний диаметр обмотки
D'1=d+2a0110-3=(0,11+20,005)10-3=0,12 м
Наружный диаметр обмотки
D"1=D'1+2a1=0,12+2•0,011=0,1412 м
Проверочный расчёт
=d12/l1=3,140,157/0,51=1,1
Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН
ПО1=2сk3(D'1+D"1)l1=230,753,14(0,12+0,1412)0,51=1,881 м2
где с=3 т.к. трансформатор трёхфазный, k3=0,75 см. стр. 269
Масса металла обмотки
GO=8,47103cDCPщП1=8,4710330,13110910-6=16,8 кг
Масса провода
GOПР=GO1,05=16.81,05=16.69 кг
Расчёт обмотки ВН
По табл. 5.8 по мощности 100 кВА, току на один стержень 7.17 А, номинальному напряжению обмотки 4647.7 В выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода, по табл. 5.2.
Достоинства: хорошее заполнение окна магнитной системы, простая технология изготовления.
Недостатки: уменьшение охлаждаемой поверхности по сравнению с обмотками, имеющими радиальные каналы.
Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении
щ2=UВНФ/uВ=4647.7/3,4862=1333.17 витков, принимаем 1333 витков
Число витков обмотке ВН при номинальном напряжении:
щн2=щ2?UФ1/UФ2=109?4647,7/380=1333 шт
Схема регулирования напряжения в нейтрале рис. 7
Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду
щР=0,0258050/(3,486)=33 витка
Для четырёх ступеней:
|
Напряжение, В |
Число витков на |
||
|
8452.5 |
1399 |
||
|
8251.25 |
1366 |
||
|
8050 |
1333 |
||
|
7848.75 |
1300 |
||
|
7647.5 |
1234 |
Предварительная плотность тока в обмотке ВН
J2?2JCP-J1==2,03 А/м2
Предварительное сечение витка (ориентировочно)
П'2=I2/J2=7,17/2,03106=3,510-6 м2 =3,5 мм2
Осевой размер обмотки ВН равен размеру обмотки НН
l2=l1=0,509 м
Для намотки обмотки ВН выбираем круглый провод :
AПБ 1Ч, с сечением одного провода П"2=3,94 мм2
Полное сечение витка
П2=nВ2П"210-6=1?3,94 мм2=3,9410-6 м2
Полученная плотность тока
J2=I2/П2=7.17/(3,9410-6)=1,82106 А/м2
Общий суммарный радиальный размер проводов
b=qkЗ/(1,72J210-8)=10000,75/(1,72(1,82106)210-8=0,013 м=13 мм
Число витков в слое
щСЛ2=l2/(nB2d')103-1=(0,51/2,74)103-1=184.9? 185 витков
Число слоёв в обмотке
nСЛ2=щ2/щСЛ2=1333/185=6,8 получили 7 слоёв
Рабочее напряжение двух слоёв
UМСЛ=2щСЛ2uВ=21853,49=1352.66 В
По таблице 4.7 находим
число слоёв кабельной бумаги 3Ч0,12 мм
выступ межслойной изоляции на торцах 16 мм
По графикам (рис. 5.34) находим плотность теплового потока
q=800 Вт/м2
Разделяем обмотку на две концентрические катушки внутреннюю в 4 слоёв, а внешнюю в 3 слоя разделённые охлаждающим каналом в 4 мм (находим по таблице 9.2 а)
Межслойная изоляция: дМСЛ=0,24(таб. 4.7)
Радиальный размер обмотки без экрана, где a'22=4 мм
a2=(d'nСЛ2+дМСЛ(nСЛ2-1)+a'22nK)10-3= =2,74?7+0,24?6+4=0,0246 м
Диаметры обмотки:
Внутренний D'2=D"1+2a12=0,1412+20,009=0,159 м
Внешний D"2=D'2+2a2=0,159+20,0286=0,208 м
Число стержней магнитной системы: с=3
kз=0.83
n=1.5 (стр. 285)
Поверхность охлаждения
П02=сnk(D'2+D"2)l2=31,50,833,14(0,159+0,208)0,509=2,198м2
Масса металла обмотки
G01=8,47103cDCPщП2=
=8,4710330,18413333,1410-6=24,5 кг
Масса провода обмотки
GПР=GO1,16=61,71,03=28,58 кг
Масса металла двух обмоток
GO= GПР + Go1= 24,54+28,58=49 кг
Расчёт параметров короткого замыкания
Расчёт потерь короткого замыкания
Потери в обмотке НН:
Основные потери
РОСН1=12,7510-12J2GO=12,7510-12(1,88106)220,1=751.5 Вт
Добавочные потери
kP=1-у(1-e-1/у)=0,9619
где у=(а12+а1+а2)/(l)=0.0442/0.3692=0,0445
=bmkP/l=0,0221
kД=1+0,0371082a4n2=1+0,0371080,022120,00445422?1
Потери в обмотке ВН (аналогично НН):
Основные потери
РОСН2=12,7510-12J2GO=12,7510-12(1,82106)224.53=1036,4 Вт
Добавочные потери
=bmkP/l=0,00584
kД2=1+0,0371082d4n2=1+0,0371080,005842(2.2410-3)414=1
Основные потери в отводах
Длина отводов определённая приближённо
lОТВ=7,5l=7,50,369=2,77 м
Масса отводов НН г=2700
GОТВ1=lОТВПОТВ г=2,77?46.610-62700=0,35 кг
Потери в отводах НН
PОТВ1=kJ2GОТВ=12,7510-12(1.88106)20,35=15,74 Вт
Масса отводов ВН
GОТВ2=lОТВПОТВ г=2.73,9410-62700=0,03 кг
Потери в отводах НН
PОТВ2=kJ2GОТВ=12,7510-12(1,84106)20,03=1,24 Вт
Потери в стенках бака и других элементах конструкции
Pу?10kS=100,016100=16
Полные потери короткого замыкания
PK=PОСН1kД1+PОСН2kД2+PОТВ1+PОТВ2+Pу=
=771.51+1036.41+15.74+1.24+16=1840.9 Вт
Полные потери короткого замыкания меньше заданных и составляют (P'K / PK)?100%=1841/1930=95,5%
Напряжение короткого замыкания
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
UA=PK/10S=1970/10100=1,97%
Реактивная составляющая:
UK=4,45 %
что составляет 99,85 % от заданного значения
Установившийся ток короткого замыкания в обмотке ВН
где Sk=2500 МВ?А мощность к.з электрической сети (по табл. 7.2)
Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания
iKmax=МkmaxIK,У=1,216159,47=274,24 A
где kmax=1+e-Ua/Up=1,216
Радиальная сила
FP=0,628(iKmaxщ)2kP10-6=0,628(274,241333)21,340,961910-6=108170,86 Н
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН
уСЖ,Р=FP/(2щ1П1)= 108170,86 /(23,1410946,610-6)=3,39 МПа
Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН
уР=FP/(2щ2П2)= 108170,86 /(23,1413333,9410-6)=3,28 МПа
что меньше допустимого значения 60 МПа .
Осевые силы по рисунку распределения сжимающих осевых сил рис. 8
F'OC=FPaP/2l=108170,86 0,0289/(20,369)=4237 Н; F"OC=0 кН
Напряжение сжатия на междувитковых прокладках
уСЖ=(FСЖ/nab)10-6=423610-6/(40,01060,04)=2,5 МПа
что ниже допустимого значения 18-20 МПа
Температура обмотки через 4 сек после возникновения КЗ
Время достижения температуры 200°C: tK200=0,79[UK/(JМ10-6)]2=4,5 c
Расчёт магнитной системы трансформатора
Выбрана конструкция трёхфазной шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404, толщиной 0,35 мм. Стержни магнитной системы прессуются путём расклиниванием с обмоткой низкого напряжения или её жёстким изоляционным бумажно-бакелитовым цилиндром, ярма прессуются стальными балками, стянутыми шпильками расположенными вне ярма Число ступеней в сечении стержня 6, в ярме 5. Сечение стержня и ярма рис. 9. Основные размеры магнитной системы рис.10
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,052 м. Площадь- ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. 8.6 ПФ,С=86,9 см2, ярма ПФ,Я=98,4 см2. Объём угла магнитной системы VУ=790.2 см3
Активное сечение стержня
ПС=kЗПФ,С=0,9686,9=83 см2=0,0083м2
Активное сечение ярма
ПЯ=kЗПФ,Я=0,9689,7=86 см2=0,0086 м2
Объём стали угла магнитной системы
VУ,СТ= kЗVУ=0,97790,210-3=7,610-3 м3
Длина стержня
lC=l+(l'0+l"0)10-3=0,369+20,02=0,409 м
Расстояние между осями стержней
С=D"2+a22=0,208+0,01=0,209 м
Масса стали угла магнитной системе, где гСТ плотность трансформаторной стали
GУ=kЗVУМгСТ=0,96М758.210-37650=5.8 кг
Масса стали ярма
GЯ=G'Я+G"Я=2ПЯ2СгСТ+2GУ=20,008620,21647650+25.8=68.63 кг
Масса стали стержней
GC=G'C+G"C=3lCПСгСТ+3(ПСа1ЯгСТ-GУ)=
=30,490,00847650+3(0,00840,0657650-5,8)=72,65 кг
Общая масса стали
GСТ=GC+GЯ=72,65+68,63=141,29 кг
Расчёт потерь холостого хода
Индукция в стержне
Индукция в ярме
Индукция на косом стыке
ВКОС=BC /=1,897/=1,118 Тл
Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня и ярма равны соответственно активным сечениям стержня и ярма. Площадь сечения стержня на косом стыке
ПКОС=ПСМ=0,0083=0,0117 м2
Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по табл. 8.10 для стали марки 3404 толщиной 0,35 мм при шихтовке в две пластины:
при ВС=1,58Тл рС=1,18 Вт/кг; рЗ=852Вт/м2
при ВЯ=1,557Тл рЯ=1,14 Вт/кг; рЗ=817 Вт/м2
при ВКОС=1,118Тл рКОС=0,590 Вт/кг; рКОС=225 Вт/м2
Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек, без отжига пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь применяем выражение
PX=[kП,РkП,З(pCGC+pЯG'Я-4рЯGУ+(рС+рЯ)/2kП,УGУ)+УрЗnЗПЗ] kП,ЯkП,ПkП,Ш=[1,051(1,1872,65+1,1468.63-41,145.8+(1,18+1,14)/25,810,45)+40,0133365+10,0094630+20,0095927]11,021,01=281,04 Вт
где kП,Р=1,05
kП,З=1
kП,Я=1,1
kП,П=1,02
kП,Ш=1,01
kП,У=10,18
выбираем по таблицам 8.12-8.13 полученное значение немного превосходит заданное и составляет 104,09 % от заданного.
Расчёт параметров холостого тока
Расчёт тока холостого хода
По таблице 8.17 находим намагничивающие мощности:
при ВС=1,5811Тл qС=1,950 ВA/кг; qC,З=28100 ВA/м2
при ВЯ=1,557Тл qЯ=2,1 ВA/кг; qЯ,З =23750 ВA/м2
при ВС=1,118Тл qКОС=0,95 ВA/кг; qКОС,З=3500 ВA/м2
Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления используем формулу
Подобные документы
Проект масляного трансформатора мощностью 160 кВА. Определение основных электрических величин. Выбор типа конструкций, расчет обмоток высокого и низкого напряжения. Расчёт магнитной системы трансформатора и параметров короткого замыкания; тепловой расчет.
курсовая работа [474,1 K], добавлен 17.06.2017Определение основных электрических величин. Расчет размеров трансформатора и его обмоток. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчет магнитной системы и параметров холостого хода. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.06.2011Определение основных электрических величин и коэффициентов трансформатора. Расчет обмотки типа НН и ВН. Определение параметров короткого замыкания и сил, действующих на обмотку. Расчет магнитной системы трансформатора. Расчет размеров бака трансформатора.
курсовая работа [713,7 K], добавлен 15.11.2012Устройство трёхфазных силовых трансформаторов. Определение параметров короткого замыкания, магнитной системы трансформатора, тока и потерь холостого хода. Тепловой расчёт обмоток и бака. Определение массы масла. Описание конструкции трансформатора.
курсовая работа [168,3 K], добавлен 12.12.2014Определение основных электрических величин и размеров трансформатора. Выбор конструкции магнитной системы, толщины листов стали и типа изоляции пластин. Расчет обмоток, потерь и напряжения короткого замыкания, тока холостого хода. Тепловой расчет бака.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.11.2014Расчёт основных электрических величин и изоляционных расстояний трансформатора. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчёт магнитной системы. Определение параметров холостого хода. Тепловой расчёт трансформатора, обмоток и бака.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 08.06.2014Мощность одной фазы и одного стержня трансформатора. Выбор схемы конструкции и изготовления магнитной системы. Расчет трансформатора и выбор соотношений конструкции обмоток размеров с учетом заданных значений. Определение параметров короткого замыкания.
курсовая работа [202,8 K], добавлен 11.10.2012Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний, определение размеров трансформатора. Вычисление параметров короткого замыкания, магнитной системы, потерь и тока холостого хода. Тепловой расчет трансформатора, его обмоток и бака.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 06.11.2014Определение размеров масляного трансформатора, электрических величин, потерь, номинального напряжения и мощности короткого замыкания. Расчет цилиндрических обмоток низкого и высокого напряжений, магнитной системы, перепадов температур и систем охлаждения.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.12.2013Расчет исходных данных и основных коэффициентов, определение основных размеров. Расчет обмоток низкого и высокого напряжения, параметров короткого замыкания, магнитной системы трансформатора, потерь и тока холостого хода, тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [196,7 K], добавлен 30.05.2010
