Силовой трансформатор

Определение основных электрических величин. Выбор главной и продольной изоляции, конструкции магнитопровода. Расчет размеров трансформатора, обмоток низшего и высшего напряжения, параметорв короткого замыкания и магнитной системы трансформатора.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 10.06.2015
Размер файла 2,6 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.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

  • Введение
    • 1. Определение основных электрических величин
    • 2. Выбор главной и продольной изоляции
    • 3. Выбор конструкции магнитопровода
    • 4. Определение основных размеров трансформатора
    • 5. Выбор конструкции обмоток
    • 6. Расчет обмоток трансформатора. Общие положения
    • 7. Расчет обмоток низшего напряжения
    • 8. Расчет обмоток высшего напряжения
    • 9. Расчет параметров короткого замыкания
    • 10. Расчет магнитной системы трансформатора
    • Заключение
    • Список использованной литературы

Введение

В соответствии с ГОСТ 16110-82 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенных для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии, называется силовым. электрический трансформатор напряжение замыкание

В конструктивном отношении современный силовой трансформатор можно схематически представить состоящим из трех основных систем: магнитной, системы обмоток с их изоляцией, системы охлаждения и вспомогательных систем - устройств регулирования напряжения, измерительных и защитных устройств, арматуры и т.д. конструктивной и механической основой трансформатора является его магнитная система, которая служит для локализации в ней основного магнитного поля трансформатор. Она представляет собой комплект пластин или других элементов из электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранного в определенной геометрической форме.

Целью данной курсовой работы является изучение основных типов и конструкций трансформаторов методом его расчета.

В результате расчета необходимо:

- выбрать конструкцию магнитной системы и конструкцию главной изоляции;

- определить основные размеры трансформатора;

- выбрать конструкцию и произвести расчет обмоток низшего и высшего напряжения;

- определить потери короткого замыкания и напряжения короткого замыкания;

- произвести расчет магнитной системы, определить параметры холостого хода.

Полученные в результате расчета значения величин не должны отличаться от заданных значений более чем на:

- напряжение короткого замыкания;

- потери короткого замыкания;

- потери холостого хода;

- ток холостого хода.

Выбор исходных данных для расчетов производим из таблицы1

Таблица 1 - Исходные данные для расчета силового трансформатора

вари-

анта

Тип трансформатора

Номинальная

мощность транс-

форматора S, КВА

Номинальное

напряжение

обмоток, кВ

Напряжение к.з uк, %

Ток холостого хода i0, %

Потери, кВт

Материал обмоток

Вид переключения обмоток

Схема и группа соединений

Uвн

Uнн

Короткого замыкания Pк, кВт

Хол. хода Pх, кВт

055

ТДНС

16000

36,75

6,6

10

0,75

105

17,8

Медь

РПН

У/Д-11

ТДНС 16000/36,75/6,6 У1

Описание.

Мощность-16000кВА; Напряжение первичной обмотки ВН - 36,75 кВ ;Напряжение вторичной обмотки НН - 6,6 кВ; Регулирование напряжения РПН со стороны ВН - ±8x1,5%.Климатическое исполнение У1.

Трансформатор силовой трехфазный двухобмоточный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН), с диапазоном регулирования ±8x1,5% со стороны ВН. Автоматическое управление осуществляется от автоматического контроллера, поставляемого вместе с трансформатором. Предназначены для работы в электрических сетях собственных нужд электростанции. Применение трансформатора типа ТДНС позволяет обеспечить потребителю надежное электроснабжение в течение всего срока эксплуатации.

Структура условного обозначения ТДНС 16000/36,75/6,6 У1

Т-трансформатор трехфазный, Д -с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, Н- с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН), С - предназначен для работы в электрических сетях собственных нужд электростанции, 16000 - номинальная мощность, кВА, 35 - Класс напряжения, кВ, У1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150.

Схема соединения и группа соединения обмоток:

Д - схема соединения обмотки (треугольник),

У - схема соединения обмотки (звезда),

н - наличие изолированной нейтрали,

11 - группа соединения обмоток

Рисунок 1- Схема и группа соединений

1. Определение основных электрических величин

1.1 Мощность одной фазы и одного стержня

где - число стержней.

1.2 Фазные напряжения и токи

где индекс 1 относится к ОНН, 2 - к ОВН;

- номинальное линейное напряжение - ой обмотки, приведенное в задании.

Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания,

2. Выбор главной и продольной изоляции

2.1 Испытательные напряжения определяю по [1, табл.4.1, с.169] для масляных трансформаторов

Главная изоляция обмоток определяется, в основном, электрической прочностью при частоте 50Гц и соответствующими испытательными напряжениями, которые зависят от напряжения обмоток. Изоляцию между обмотками ВН и НН осуществляют жёсткими бумажно- бакелитовыми цилиндрами или мягкими цилиндрами из электротехнического картона, намотоными при сборке трансформатора. Размеры выступа цилиндра за высоту обмоток обеспечивает отсутствие разряда по поветхности цилиндра между обмотками и на стержень. Изоляцию обмоток от ярма усиливают шайбами и прокладками из электротехнического картона. Между обмотками соседних стержней устанавливают репегородку из электротехнического картона. Минимальные изоляционные расстояния принемаю равными l02 = 80 мм = 8 см, а12= а22= 30 мм =0,03м.

Таблица 2.1 - Испытательные напряжения промышленной частоты (50Гц) для сухих силовых трансформаторов (ГОСТ 1516.1-76).

Обмотки

ВН

НН

Класс напряжения, кВ

36,75

6,6

Испытательное напряжение, кВ

85

25

2.2 Выбор конструкции главной изоляции масляных трансформаторов производится на основании

Рисунок 2.1 - Конструкция главной изоляции ВН и НН масляных трансформаторов с испытательным напряжением от 5 до 85 кВ .

2.3 Минимальные изоляционные расстояния масляных трансформаторов определяются по [1, табл.4.5] - для обмоток высшего напряжения (ОВН) с

Таблица 2.2 -Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН масляных трансформаторов, мм.

Uисп для ВН,

кВ

ВН от ярма l02 ,

мм

Между ВН и НН

a12

д12

lц2

a22

д22

l 02

дш

85

80

3

30

6

50

30

3

Изоляцию между обмотками ВН и НН осуществляют жёсткими бумажно- бакелитовыми цилиндрами или мягкими цилиндрами из электротехнического картона, намотоными при сборке трансформатора. Размеры выступа цилиндра за высоту обмоток обеспечивает отсутствие разряда по поветхности цилиндра между обмотками и на стержень. Изоляцию обмоток от ярма усиливают шайбами и прокладками из электротехнического картона. Между обмотками соседних стержней устанавливают репегородку из электротехнического картона. Минимальные изоляционные расстояния принемаю равными l02 = 80 мм = 8 см, а01= а12= 30 мм = 3 см.

3. Выбор конструкции магнитопровода

Для трёхфазных силовых трансформаторов мощностью до 100000 кВА наибольшее распространение получила плоская шихтованная стержневая магнитная система со сборкой впереплёт с 4 косыми и 2 прямыми стыками.

Рисунок 3.1- Конструкция магнитопровода

Число ступеней стержней выбирается согласно табл.2.5 [1].

Так как мощность трансформатора составляет 16000кВА, при наличии пресс пластин, принимаю число ступеней-13

Коэффициент усиления ярма берется из табл.2.8 [1].-1,025

Число и ширина охлаждающих каналов в стержнях выбирается по табл.2.7 [1]. Для трансформатора ТДНС 16000/36,75/6,6 ориентировочный диаметр стержня d=0,48 м, число продольных каналов - 1, ширина продольного канала - 6 мм.,поперечного-10мм.

Коэффициент заполнения круга, равный отношению площади ступенчатой фигуры стержня к площади круга диаметром :

определяется по табл.2.5 [1] - для масляных трансформаторов. Т.к. мощность трансформатора 16000кВА, выбираю необходимые данные: ориентировочный диаметр стержня - 0,48 мм; число ступеней - 13; коэффициент =0,892; наличие продольных каналов - 1.

Коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры стержня сталью, т.е. отношение активного сечения стержня к площади ступенчатой фигуры , определяется по табл.2.2 [1]. Рекомендуется для рулонной стали с жаростойким покрытием и однократной лакировкой при толщине листов принять . Данному условию удовлетворяет сталь 3404.

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга диаметром рассчитывается по формуле:

Способ прессовки стержней и ярм определяю по табл.2.8 [1].В моем случае прессовка стержней осуществляется бандажами из стеклоленты, а прессовка ярм - балками стянутыми стальными полубандажами.

Согласно рекомендациям для современных трансформаторов, обычно применяется холоднокатаная (текстурированная) сталь марок 3404 и 3405 с толщиной листов Индукция в стержнях выбирается по табл.2.4 [1].

Согласно таблице, индукция B=(1,55-1,65) Тл, поэтому принимаю B= 1,6 Тл.

4. Определение основных размеров трансформатора

Под основным размером трансформатора понимают: диаметр окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, осевой размер (высоту) обмоток (их среднее значение) и средний диаметр витка двух обмоток .

Рисунок 4.1- Основные размеры трансформатора

Если известны три основных размера, то остальные размеры, определяющие форму и объем магнитной системы и обмоток, можно найти исходя из известных изоляционных расстояний между обмотками и от обмоток до заземленных частей, а также из условий охлаждения обмоток.

Основные размеры трансформатора можно связать с мощностью, приходящейся на один стержень:

где - средняя плотность тока в обмотках (действующее значение);

- площадь поперечного сечения окна, занимаемого обмотками;

- коэффициент заполнения окна проводами.

Задаваясь значениями , и учитывая заданные соотношения между размерами магнитопровода, можно определить основные размеры трансформатора. Такой метод определения основных размеров положен в основу расчета трансформаторов малой мощности (микротрансформаторов), не предназначенных для параллельной работы с другими трансформаторами.

Основные размеры силового трансформатора могут быть также связаны с реактивной составляющей напряжения короткого замыкания . Используя эту связь, можно вывести формулу, связывающую диаметр трансформатора с его мощностью и значением :

где размеры указаны в метрах, а

Величины, входящие в формулу, можно подразделить на три группы:

1) величины, заданные при расчете, - ; частота сети ; реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

2) величины, выбираемые при расчете, - отношение длины канала между двумя обмотками к высоте обмоток приведенная ширина канала рассеяния ; коэффициент Роговского

Выбор исходных данных сделан на основе исследования ряда вариантов [1, §3.5]

Для определения предварительных значений и используются приближенные методы, затем значения уточняются после расчета обмоток.

Выбор оптимального значения отношения производится по табл.3.12 [1,с.159].

В моем случае принимаем ; Вс=1,6Тл; Кс=0,86.

Ширина приведенного канала рассеяния определяется по приближенной формуле

Значение =0,03 берется из п.2.3. Приведенная ширина двух обмоток определяется по приближенной формуле

где - может быть найдено по табл. 3.3 [1, с.121],

Нормализованные значения диаметров указаны [1, табл. 8.6-8.7.].

Т.е. d(1)=0,45 м. Площади сечения стержня Пф,с =1451,2см2, ярма Пф,я =1460,2см2 и объем угла Vy =55860см3 плоской шихтованной магнитной системы с прессующей пластиной.

Уточняю значение :

Средний размер витка обмоток (средний диаметр канала рассеяния) определяю предварительно по формуле:

причем и определены в пункте 3.2. Радиальный размер ОНН приближенно находим по формуле:

где берем из пункта 4.3, а значения указаны в [1, с.164]. К1=1,4

Найденное значение является предварительным, оно должно быть уточнено после расчета обмотки НН.

Высота обмоток:

Это значение высоты обмоток является приближенным; оно уточняется после расчета обмотки НН, т.е. после определения

Активное сечение стержня определяется по формуле

(16)

где - находится по табл.8.6-8.7 в зависимости от диаметра

При этом магнитная система масляных трансформаторов принимается без прессующей пластины [1,c.366].

,

5. Выбор конструкции обмоток

5.1 ЭДС витка (предварительно)

Значение берем из пункта 4.8

5.2 Число витков обмотки НН (предварительно)

Округляют значение до целого числа

Уточняем ЭДС витка:

Номинальное число витков обмотки ВН:

Принимаю .

Средняя плотность тока в проводах обмоток определяется по формуле

где беру из задания (все величины в системе СИ);

беру из табл.3.6 [1,c.131].

Значение зависит от материала проводов (медь, алюминий), а также от расчетной температуры обмоток: - для масляных трансформаторов, а начения приведены в табл.5.1

Таблица5.1

п/п

Материал проводов

Расчетная

температура, 0С

Значение

1

Медь

75

0,746

Полученные значения необходимо сверить с данными [1,табл.5.7,с.257], где приведены средние значения плотностей тока применяемых трансформаторов.

Полученные значения сверяю с данными [1,табл.5.7,с.257], где приведены средние значения плотностей тока применяемых трансформаторов. Для масляных трансформаторов мощностью 10000-16000кВА находится в пределах 2,0-3,5МА/м2

5.3 Сечение витка (предварительно)

Число реек беру согласно данным, приведенным в [1, с.225]. Принимаем .

Выбор типа обмоток производится согласно.

Для приведенных в задании мощностей ориентировочно выбираю следующие типы обмоток.

Обмотки низшего напряжения:

- многослойная цилиндрическая из прямоугольного провода;

Обмотки высшего напряжения:

- цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода;

6. Расчет обмоток трансформатора. Общие положения

Исходными данными для расчета обмоток низшего (ОНН) и высшего (ОВН) являются значения высоты обмотки , сечения витка и число витков обмотки . При этом высота обмоток НН и ВН должна быть одинакова а сечения витков должны быть такие, чтобы плотности тока в проводах отличались от среднего значения , найденного в п.3, не более чем на

Размеры проводов расстояние между охлаждающими каналами по проводам без изоляции (размер ) и ширина каналов должны быть выбраны так, чтобы тепловая нагрузка (потери на единицу поверхности охлаждения) не превышали допустимого по условиям нагрева значения

Для масляных трансформаторов обычно и в редких случаях [1, с.267].

Размеры проводов и катушек в радиальном направлении должны быть выбраны так, чтобы коэффициент добавочных потерь характеризующий увеличение сопротивления обмотки переменному току по сравнению с постоянным током, не превышал допустимого значения; обычно [1, с.267]. Кроме того, размеры проводов должны лежать в пределах, указанных в сортаменте на обмоточные провода [1,табл.5.2 и табл.5.3]. Обмотку НН с П1=244,8 мм2 намотаем 8 жил с параметрами а=2,24 мм, b=16 мм; обмотку ВН с П2=76,27 мм2 намотаем 3 жилы с а=2 мм, b=12,5 мм При этом максимальные размеры прямоугольных проводов не должны превышать: - для медных проводов. По возможности следует стремиться выбирать из сортамента провода больших сечений, что упрощает изготовление обмотки.

Расчет обмотки при указанных исходных условиях и ограничениях имеет целью:

1) Выбор проводов обмотки, т.е. определение осевого и радиального размеров проводов без изоляции и с изоляцией а также числа параллельных проводов в витке Подобранные по сортаменту провода записываются так:

(24)

где - сечение одного провода;

- для непрерывной катушечной обмотки и - для винтовой [4].

ОНН:

ОВН: .

Расстояние между соседними охлаждающими каналами играет важную роль при расчете обмоток и имеет следующие значения для обмоток различного типа:

- для цилиндрической обмотки из прямоугольного провода;

Между размером и тепловой нагрузкой имеется связь, которая может быть выражена формулой:

где - длина охлаждающего канала, равная высоте обмотки , для цилиндрических обмоток или радиальному размеру катушек - для катушечных и винтовых обмоток;;

- округленное до большего целого значения число витков в катушке непрерывной катушечной обмотки.

- для винтовых и катушечных обмоток;

;

- коэффициент закрытия поверхности, равный .

Принимаем для винтовых, цилиндрических и катушечных обмоток

Все размерные величины, входящие в приведенные формулы, выражаются в системе СИ. Значения удельного сопротивления для проводов из различных материалов представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Значения , Ом/м при расчетной температуре

Материал

провода

Значения , Ом/м при расчетной температуре

75 0С

Медь

ОВН:

ОНН:

Значения допустимых расстояний между каналами представлены на графиках [1, рис.5.38, с.262].

Получаю:

Для (НН) - b=5 мм;

Для (ВН) - b=5

Коэффициент добавочных потерь, обусловленных полем рассеяния, определяется по формуле:

где - радиальный размер прямоугольного провода;

- коэффициент, зависящий от материала обмотки, температуры и формы провода.

Под понимается число проводов в катушке, уложенных в радиальном направлении (перпендикулярно линиям магнитного поля рассеяния). Это число:

Таблица 6.2 - Значения при температуре

Материал

провода

Значения при температуре

75 0С

115 0С

прямоугольный провод

круглый

провод

прямоугольный провод

круглый

провод

Медь

0,095

0,044

0,063

0,0292

Коэффициент:

где - число проводов обмотки в осевом направлении;

где

При формула для принимает вид:

Из формулы видно, что при заданном значении суммарной ширины значение обратно пропорционально квадрату числа проводов При предварительных расчетах принимают

Масса металла обмотки без изоляции, :

где

Масса проводов обмотки с изоляцией:

где - коэффициент, определяемый по [1, табл.5.5].

Таблица 6.3 - Ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции для марки ПБ и алюминиевого марки АПВ при номинальной толщине изоляции на две стороны.

Электрические потери в обмотке:

где - коэффициент, зависящий от материала обмотки и расчетной температуры. Значения приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Значения при расчетной температуре

Материал

проводов

Значения при расчетной температуре

75 0С

115 0С

Медь

2,4

2,72

Принимаю .

7. Расчет обмоток низшего напряжения

7.1 Расчет винтовой обмотки

В зависимости от высоты витка винтовая обмотка может быть выполнена одно-, двух- и четырехходовой, причем витки в таких обмотках расположены подобно ходам резьбы многоходового винта.

Обычно провода винтовых обмоток разделяются в осевом направлении охлаждающими каналами, в некоторых случаях охлаждающие каналы выполняются через два провода, причем эти два провода отделены друг от друга только прокладкой толщиной

Обмотки первого типа будем называть обмотками с полным числом каналов, а обмотки второго типа - обмотками со сдвоенными витками (катушками). С точки зрения методики расчета, винтовые обмотки имеют следующие особенности: витки, принадлежащие разным ходам, включаются параллельно и располагаются в осевом направлении. Поэтому высота витка винтовой обмотки:

- при полном числе каналов.

В этих формулах обозначено: - число ходов обмотки; - коэффициент, учитывающий усадку прокладок после сушки и опрессовки обмотки;

- ширина охлаждающего канала.

Параллельные провода располагаются в один ряд в радиальном направлении. Таким образом, полное сечение витка многоходовой обмотки:

где - сечение одного провода.

Высота обмотки определяется выражениями:

при полном числе каналов;

где

Порядок расчета винтовой обмотки следующий:

а) Выбор числа ходов и высоты провода

Далее определяют высоту провода с изоляцией при полном числе каналов:

Перебирая значения выбирают такое значение при котором выполняются условия:

где определяется по таблице 2.8.

б) Определение осевого размера провода,

Подбирают размер по сортаменту проводов.

в) Выбор радиального размера и числа

Зная осевой размер провода перебором размера по сортаменту проводов выбирают радиальный размер и число параллельных проводов так, чтобы с точностью не хуже соблюдалось равенство:

Или, что то же самое:

.

г) Определяют остальные размеры:

- как указано выше, и т.д.

8. Расчет обмоток высшего напряжения

Выбор схемы регулирования напряжения производится в соответствии с заданием на курсовую работу. В трансформаторах с регулированием напряжения на стороне ВН путем переключения ответвлений под нагрузкой (РПН) должно предусматриваться изменение числа витков ОВН на от номинального значения. В трансформаторах с переключением ответвлений под нагрузкой должно предусматриваться изменение числа витков ОВН в пределах, указанных в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Пределы регулирования, %

Пределы регулирования, %

25000-6300

6,10

В случае непрерывных катушечных обмоток ВН используют схемы регулирования с двумя различными способами размещения регулировочных катушек (витков) в общем концентре с нерегулируемой частью в середине высоты обмотки. Этот способ используется в трансформаторах с РПН, как показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 - Схемы регулирования с ПБВ

Расчет непрерывной катушечной обмотки ВН, выполненной в одном концентре

Рекомендуется следующий порядок расчета:

а) Определяют

где - число витков обмотки ВН при номинальном напряжении (берется из пункта 5.2);

- относительное значения напряжения из одной ступени регулирования.

б) Определяют число витков на ответвлениях:

ступень

где - число ступеней регулирования вниз и вверх от номинального;

ступень

ступень

в) Определяют

Ориентировочное сечение витка:

г) Находят размер :

д) Определяют число катушек .Полученное число катушек округляется до четного числа так, чтобы получить близкое к целому число витков в катушках , с "недоходом" менее половины.

к) По сортаменту обмоточных проводов перебором размера подбираем число параллельных проводов и радиальный размер проводов основной части обмотки так, чтобы

л) Число витков в катушке ориентировочно:

Число витков в регулировочных катушках целесообразно принять равным числу витков между ответвлениями или половине с тем, чтобы между ответвлениями включить две полные регулировочные катушки. Если окажется то рекомендуется принять и уточнить значение

м) Далее определяют высоту обмотки:

.

Радиальный размер массу металла проводов, соответствующую номинальному напряжению, :

Электрические потери:

9. Расчет параметров короткого замыкания

9.1 Определение потерь короткого замыкания

Потери короткого замыкания складываются из:

- электрических потерь (основных и дополнительных) в обмотках НН и ВН;

- электрических потерь в отводах обмоток;

- потерь в стенках бака и других металлических элементах конструкции трансформатора, вызванных полем рассеяния обмоток и отводов.

Расчет производится для .

Электрические потери обмоток с учетом добавочных потерь от поля рассеяния определены выше при расчете обмоток.

В винтовых одноходовых ОНН с одной общей и двумя групповыми транспозициями могут возникать добавочные потери от несовершенства транспозиции, т.е. от неравномерного распределения тока между параллельными проводами. Средний коэффициент потерь может быть вычислен по формуле:

где

- радиальный размер провода,

Определяют потери в отводах, при этом принимают

Таким образом:

где - плотность тока в отводах обмотки, (потери в не учитываются);

- масса отводов i-й обмотки,

- длина отводов i-й обмотки,

- сечение отвода i-й обмотки,

При соединении обмотки в звезду:

При соединении обмотки в треугольник:

Значения подставляются из таблицы 6.4.

Плотность материала обмотки: алюминий

Потери в стенках бака на этапе расчета обмоток, когда размеры бака еще не известны, для трансформаторов мощностью можно определить по приближенной формуле:

где - коэффициент, определяемый по таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Значение коэффициента

;

;

.

9.2 Расчет напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания рассчитывается по формуле:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

где берется из пункта 9.1.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле:

где - полученное при расчете обмоток отношение

Полученное значение отличается от заданного не более чем на значит, приведенные выше расчеты верны.

Входящая в формулу величина называется приведенной шириной канала рассеяния.

Для двухобмоточных трансформаторов мощностью обычно принимают:

Коэффициент Роговского:

где

10. Расчет магнитной системы трансформатора

10.1 Определение размеров магнитной системы

Выбираем конструкцию плоской трехфазной магнитной системы, собираемой в переплет (шихтованной), с четырьмя косыми стыками и комбинированными "полукосыми" на среднем стержне, собираемую из пластин холоднокатаной текстурированной стали марки 3404, толщиной 0,35 мм. Стержень прессуется бандажами из стеклоленты, ярма - балками, стянутыми шпильками, расположенными вне ярма, и стальными полубандажами. Обмотки прессуются кольцами.

Размеры пакетов выбираем по справочной литературе для стержня

d =0,27 м с прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня и ярма соответственно 6 и 5.

Полное сечение стержня: .

По таблице 4.3.:.

Активное сечение: , .

Полное сечение ярма: .

Активное сечение ярма:

Объем угла магнитной системы: .

Объем стали угла магнитной системы: ;

.

Длина стержня магнитной системы: , где и - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма:

.

Расстояние между осями соседних стержней:

.

Масса стали угла:

;

.

Масса стали стержней в пределах окна магнитной системы:

;

.

Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма:

,

где: ;

.

Масса стали стержней:

.

Масса стали в ярмах:

Полная масса стали трансформатора:

10.2 Расчет потерь холостого хода

Магнитная система шихтуется из электротехнической тонколистовой рулонной холоднокатаной текстурированной стали марки 3404 толщиной 0,35мм.

Индукция в стержне:

;

.

Индукция в ярме:

;

.

По таблице 10.1 находим удельные потери:

Таблица 10.1 - Удельные потери в стали p и в зоне шихтованного стыка pз для холоднокатаной стали марок 3404 и 3405 по ГОСТ 21427-83 толщиной 0,35, 0,30, 0,28 мм при различных индукциях и f=50 Гц.

При - (шихтована в одну пластину).

При -

При -

Потери холостого хода определяем по формуле:

Потери холостого хода: •100/3000=37,13 %

Находим коэффициенты для стали 3404 толщиной 0,35мм при наличии отжига:

.

Число косых зазоров 5, прямых - 1.

10.3 Расчет тока холостого хода трансформатора

Находим удельные намагничивающие мощности:

При - ,

При - ;

При - .

Полная намагничивающая мощность определяется по формуле:

Находим из справочной литературы значения необходимых для расчета коэффициентов:

Относительное значение тока холостого хода:

или заданного значения.

Активная составляющая тока Х.Х:

,

Реактивная составляющая:

,

Ток холостого хода (для обмотки НН):

,

,

.

Коэффициент полезного действия трансформатора (КПД):

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы был произведен расчет силового масляного трансформатора ТДНС мощностью 16000 кВА и основных его параметров. В ходе работы были выбраны: главная и продольная изоляции, конструкция магнитопровода, конструкция обмоток. Также был выполнен расчет обмоток высшего и низшего напряжения, параметры короткого замыкания, и магнитной системы трансформатора. Были определены: полная масса стали , токи ХХ , , ,потери холостого хода , КПД трансформатора.

В результате выполнения курсовой работы были закреплены знания в области принципов действия, способов построения, методов расчета и анализа силовых трансформаторов.

Список литературы

1.Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов.- М.: Энергоатомиздат,1986.-526 с.

2. Копылов И.П. Электрические машины. -М.: Энергоатомиздат, 1986.-653 с.

3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. -М.: Энергоатомиздат, 1998. -440 с.

4. Основы промышленной электроники. Под ред. В.Г.Герасимова. -М.: Высшая школа, 1986. -340 с.

5. Бородулин Ю.Б, и др. Автоматизированное проектирование электрических машин. -М.: Высшая школа, 1989.-345 с.

6. Забродин Ю. С. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1982. -496 с., с ил.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение электрических величин. Фазные напряжения и токи. Выбор главной и продольной изоляции. Определение основных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток. Расчет обмотки низшего и высшего напряжения, параметров короткого замыкания.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 12.06.2015

  • Определение электрических величин. Номинальные фазные напряжения. Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания. Выбор главной и продольной изоляции трансформатора. Выбор конструкции магнитопровода. Основные размеры трансформатора.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 26.01.2012

  • Расчет электрических величин трансформатора. Выбор материала и конструкции магнитной системы, определение размеров главной изоляции обмоток. Расчет напряжения короткого замыкания. Определение размеров магнитной системы, тепловой расчет трансформатора.

    курсовая работа [443,7 K], добавлен 07.04.2015

  • Определение 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 23.11.2014

  • Расчет основных электрических величин трансформатора. Определение размеров главной изоляции обмоток. Выбор материала магнитной системы. Расчет обмоток трансформатора. Проверка обмоток трансформатора на механическую прочность при коротком замыкании.

    курсовая работа [5,8 M], добавлен 17.06.2012

  • Расчет основных электрических величин. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора. Расчет обмоток низкого и высшего напряжения. Определение параметров короткого замыкания. Определение размеров и массы магнитопровода.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.03.2009

  • Основные электрические величины трансформатора, его размеры. Выбор магнитной системы и материала обмоток. Определение размеров главной изоляции. Расчет обмоток, параметров короткого замыкания. Расчет магнитной системы трансформатора, его тепловой расчет.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.05.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.