Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Курсова робота

з дисципліни “Польові та електромагнітні розрахунки”

Тема: “Розрахунок розподілу індукції магнітного поля в складному магнітному колі змінного струму”

Турдубакієв В.О.

Миколаїв

2021 р.

Зміст

електромагнітний обмотковий замикання струм

• Вступ
• 1. Вибір електромагнітних навантажень, розрахунок головних розмірів, геометричних співвідношень і обмоткових даних
• 2. Розрахунок розподілу індукції в технологічному зазорі та струму неробочого руху
• 3. Визначення втрат короткого замикання
• Висновок
• Література


Вступ

В електротехнічних системах і комплексах різноманітних галузей промисловості використовуються трифазні трансформатори (ТТ) малої та середньої потужності, дроселі і реактори. Електромагнітні розрахунки вказаних пристроїв мають свої особливості. Також до вказаних електромагнітних пристроїв, особливо призначених для використання на транспортних засобах, ставляться особливі вимоги: зменшити можливі масогабаритні показники та підвищити енергетичні показники. У цілому на виробництво електромагнітних пристроїв що року витрачається тисячі тонн дорогої електротехнічної сталі та обмоткової міді. Тому вирішити актуальне завдання розробки та виробництва ТТ зі зниженою матеріалоємністю дуже важливо.

Проблему підвищення технічного рівня ТТ можна розв'язати, застосувавши симетричний просторовий магнітопровід (СПМ). Існуючі схеми просторових магнітопроводів використовуються для ТТ підвищеної потужності і за своїми конструктивно-технологічними особливостями не задовольняють вимог, які ставляться для трансформаторів малої та середньої потужності масового випуску. З метою поліпшення масогабаритних показників шляхом використання просторової схеми активної частини (АЧ), при виробництві малих ТТ можуть бути використані конструкції магнітопроводів із шестигранним або трикутним внутрішнім контуром та стержні конфігурації, яка вписується в секторну форму ярма. При цьому стержні можуть виконуватися зі стрічкових заготівок з круглим внутрішнім контуром, із концентричних заготівок із круглим внутрішнім контуром, або мати іншу конфігурацію.



1. Вибір електромагнітних навантажень, розрахунок головних розмірів, геометричних співвідношень і обмоткових даних

електромагнітний обмотковий замикання струм

Проектне завдання

Схема і група з'єднання обмоток - .

Виконання - “сухий”.

Тип магнітопроводу: витий, двостиковий, с 3 граним внутрішнім контуром.

Матеріал обмоток: мідь.

Критерій оптимізації: мінімум маси.

Сумарна активна потужність вторинних обмоток триобмоткового трансформатора.



Попередній розрахунковий лінійний струм первинної обмотки.

де , - попередні розрахункові коефіцієнти трансформатора.

Номінальні лінійні струми вторинних обмоток.

Попередні електромагнітні навантаження приймаються такими.

Коефіцієнти напруг і потужностей первинної і вторинних обмоток.



Коефіцієнт початкових даних.

Коефіцієнт кута стрижня (Приймається ).

Коефіцієнт зміни маси магнітопроводу при .



Коефіцієнт зміни маси обмотки

Залежність маси активної частини від керованих змінних координат .

де

- густина міді обмоткового проводу.

- коефіцієнт заповнення обмоткового вікна.

- густина електротехнічної сталі (24/12).

- коефіцієнт заповнення магнітопровода сталю.

Геометрична оптимізація головних розмірів (рис 1). Згідно з залежностями оптимальними координатами при визначені:

Внутрішні діаметри описаного кола магнітопроводу.



Зовнішній діаметр описаного кола магнітопроводу.

Ширина обмоткового вікна.

Ширина стрижня

Висота обмоткового вікна магнітопроводу.



Площа перерізу стрижня.

Висота ярма трансформатора.

Довжина ярма трансформатора

Площі перерізу витків первинної і вторинних обмоток при з'єднані трикутник зірка.

Кількість та діаметри елементарних провідників в ефективному.

Для первинної і двох вторинних обмоток обирають круглі мідні проводи марки ПЕТ 155 з таблиці 2,1 обираються елементарні провідники зі стандартними діаметрами та прощами перерізу.

Уточнення електромагнітних навантажень.

Число витків обмоток.

2. Розрахунок розподілу індукції в технологічному зазорі та струму неробочого руху

В магнітопроводі використовується стрічкова нетекстурована електромагнітна сталь марки 2412 . Технологічний стиковий зазор приймається рівним 0.005 мм.

На середній ділянці зазору приймається індукція та за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість середньої ділянки стрижня .

Радіус скруглення стрижня на середній ділянці.

Еквівалентний стиковий зазор на радіусі .

Значення МРС у технологічному зазору на середній ділянці.



Значення МРС у стрижні на середній ділянці.

Полюсний поділ середньої ділянки.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу індукції у ярмі для середньої ділянки.

де приймається рівним 0.3 - коефіцієнт амплітуди третьої гармоніки індукції

Індукція в ярмі на середній ділянці.

При за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість ярма на середній ділянці.

МРС ярма для середньої ділянки

Значення сумарної МРС середної ділянки магнітного кола

Приймається кількість розрахункових ділянок на які поділенно ярмо та визначається довжина і радіус скруглення першого елемента ярма.

Еквівалентний стиковий проміжок на радіусі .

Приймається індукція в технологічному зазорі на 1 ділянці . За кривою намагнічування визначається напруженість .

Значення МРС у технологічному зазору на 1 ділянці.

Значення МРС у стрижні на 1 ділянці.

Полюсний поділ 1 ділянки.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу індукції у ярмі для 1 ділянки.

Індукція в ярмі на 1 ділянці.

При за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість ярма на 1 ділянці.

МРС ярма для 1 ділянки.

Значення сумарної МРС 1 ділянки магнітного кола.

Перевірка відносної похибки МРС першої ділянки відносно МРС на середній ділянці.

Похибка знаходиться в допустимих межах тому індукцію прийнято правильно.

Радіус елемента ярма на 2 ділянці.

Еквівалентний стиковий проміжок на радіусі .



Приймається індукція в технологічному зазорі на 2 ділянці . За кривою намагнічування визначається напруженість .

Значення МРС у технологічному зазору на 2 ділянці.

Значення МРС у стрижні на 2 ділянці.

Полюсний поділ 2 ділянки.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу індукції у ярмі для 2 ділянки.

Індукція в ярмі на 2 ділянці.



При за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість ярма на 2 ділянці.

МРС ярма для 2 ділянки.

Значення сумарної МРС 2 ділянки магнітного кола.

Перевірка відносної похибки МРС 2 ділянки відносно МРС на середній ділянці.

Похибка знаходиться в допустимих межах тому індукцію прийнято правильно.

Радіус елемента ярма на 4 ділянці.

Еквівалентний стиковий проміжок на радіусі .



Приймається індукція в технологічному зазорі на 4 ділянці . За кривою намагнічування визначається напруженість .

Значення МРС у технологічному зазору на 4 ділянці.

Значення МРС у стрижні на 4 ділянці.

Полюсний поділ 4 ділянки.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу індукції у ярмі для 4 ділянки.

Індукція в ярмі на 4 ділянці.



При за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість ярма на 4 ділянці.

МРС ярма для 4 ділянки.

Значення сумарної МРС 4 ділянки магнітного кола.

Перевірка відносної похибки МРС 4 ділянки відносно МРС на середній ділянці.

Похибка знаходиться в допустимих межах тому індукцію прийнято правильно.

Радіус елемента ярма на 5 ділянці.



Еквівалентний стиковий проміжок на радіусі .

Приймається індукція в технологічному зазорі на 5 ділянці . За кривою намагнічування визначається напруженість .

Значення МРС у технологічному зазору на 5 ділянці.

Значення МРС у стрижні на 5 ділянці.

Полюсний поділ 5 ділянки.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу індукції у ярмі для 5 ділянки.



Індукція в ярмі на 5 ділянці.

При за кривою намагнічування визначається магнітна напруженість ярма на 5 ділянці.

МРС ярма для 5 ділянки.

Значення сумарної МРС 5 ділянки магнітного кола.

Перевірка відносної похибки МРС 5 ділянки відносно МРС на середній ділянці.

Похибка знаходиться в допустимих межах тому індукцію прийнято правильно.

Значення середньої розрахункової індукції.



Перевірка відносної розрахункової похибки середньої індукції.

Розрахункова крива розподілу індукції в магнітопроводі показана на рис. 2.

Значенню відповідає сумарна МРС



Реактивна складова СНХ.

де - коефіцієнт, який враховує наявність у намагнічувальному струмі вищих гармонік.

Розрахункова величина індукції кутових зон ярма просторового стикового магнітопроводу визначається виразами, Тл:

Коефіцієнт додаткових втрат від третьої гармоніки поля у ярмя.

де - коефіцієнт форми кривої індукції, котрий для діапазону від 1.0 до 1.5 Тл може бути прийнятим від 1.28 до 1.43.

Коефіцієнти об'ємних втрат елементів магнітопроводу.



де - питомі втрати в електротехнічній сталі при індукції 1 Тл і частоті перемагнічування 50 Гц.

Втрати в сталі трансформатора.

Активна складова струму неробочого ходу (СНХ).

Величина СНХ визначається виразом.

3. Визначення втрат короткого замикання

Середня довжина витка галетної обмотки

Маси провідникового матеріалу фаз первинної і вторинних обмоток трансформатора, кг:

де - питома маса провідникового матеріалу обмоток, для міді -

Втрати у фазі кожної з обмоток при 75 С, Вт:

де - питомі втрати міді.

Втрати короткого замикання.

Номінальна величина ККД трансформатора.

Активна і реактивна складові струму первинної обмотки:

Величина коефіцієнта потужності.

Маса магнітопроводу трансформатора.

Маса АЧ трансформатора.



Висновок

В ході курсової роботи було проведено розрахунок трансформатора за критерієм оптимізації: мінімум маси, та з заданими вхідними даними. З проведених розрахунків були отримані головні розміри, геометричні співвідношення, обмоткові дані, розподіл індукції в технологічному зазорі, струм неробочого ходу та втрати короткого замикання. Розраховані дані задовольняють критерію мінімуму маси.



Література

1. Ставинський А.А., Ставинський Р.А. та Плахтир О.О. Методичні рекомендації до виконання курсової роботи з дисципліни (теоретична частина) "Електромагнітні та польові разрахунки" для студентів спеціальность 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка".

Размещено на Allbest.ru