Трансформатор ТМ 250035
Расчет основных электрических величин трансформатора, его размеров, выбор и обоснование используемых материалов. Вычисление параметров обмоток и механических сил в них, короткого замыкания. Магнитная система трансформатора и этапы его теплового расчета.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.01.2014 |
| Размер файла | 251,3 K |
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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Трансформатор ТМ 2500/35
Задание на курсовой проект трансформатора
Выполнить расчет и конструктивную разработку трансформатора со следующими данными:
1 Тип трансформатора ТМ 2500/35
2 Число фаз3
3 Частота50 Гц
4 Номинальная мощность2500 кВА
5 Номинальное напряжение обмотки ВН35000 В
6 Номинальное напряжение обмотки НН3150 В
7 Схемы и группа соединения обмотокY/?-11
8 Система охлаждения - естественное масляное.
9 Режим работы - длительная нагрузка.
10 Установка наружная
Параметры трансформатора
1 Потери холостого хода3900 Вт
2 Потери короткого замыкания23500 Вт
3 Напряжение короткого замыкания6,50%
4 Ток холостого хода1,0%
Спроектированный трансформатор должен соответствовать требованиям государственных стандартов: ГОСТ 11677-85; ГОСТ 12022-76; ГОСТ 11920-85.
Дополнительные условия
1 Сталь электротехническая марки 3404
2 Обмотка из алюминиевого провода
Введение
К силовым трансформаторам предъявляют жесткие технико-экономические требования вследствие их особой роли в процессе передачи электроэнергии. Экономичность трансформаторов в эксплуатации определяется потерями мощности холостого хода и короткого замыкания, регламентированными ГОСТ. Заданные потери можно получить при рациональном соотношении основных размеров трансформатора; использовании современных магнитных, проводниковых и изоляционных материалов; грамотном выборе удельных нагрузок активных материалов.
В процессе проектирование трансформатора, выполнил электромагнитный и тепловой расчеты, разработал конструкцию по результатам расчета. Я ознакомился с методикой расчета, получил представление об основах инженерного проектирования силовых трансформаторов, изучил применяемые в трансформаторостроении материалы и их свойства. В процессе разработки конструкции, изучил систему охлаждения и очистки масла, приборов сигнализации, защиты и другие вспомогательные устройства масляных трансформаторов.
1. Расчет основных электрических величин трансформатора
Мощность одного стержня (фазы) трансформатора, кВ·А,
,
гдеSH - номинальная полная мощность, кВ·А;
т - число фаз трансформатора.
Номинальный линейный ток обмоток НН и ВН трехфазного трансформа-тора, А,
,
,
гдеUВH, UНH - номинальные линейные напряжение обмоток, кВ, SH в кВ·А.
Фазные токи, А, напряжения, кВ, для обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора при соединении обмоток в «треугольник»,
,.
«звезду»,
,,
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
,
гдеPK - потери короткого замыкания, Вт;
SH - номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания при заданном uk, %,
.
Таблица 1.1 - Испытательные напряжения для силовых трансформаторов
|
Класс напряжения, кВ |
3 |
35 |
|
|
Наибольшее рабочее напряжение, кВ |
3,6 |
40,5 |
|
|
Испытательное напряжение частотой 50 Гц Uисп, кВ |
18,0 |
85,0 |
2. Расчет основных размеров трансформатора
2.1 Выбор материала и конструкции магнитной системы
трансформатор тепловой обмотка замыкание
Магнитопровод собирается из рулонной, холоднокатаной анизотропной электротехнической стали марки 3404 с толщиной 0,35 и коэффициентом заполнения стали kЗ = 0,97.
План шихтовки магнитопровода указан на рисунке 2.1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.1 - Схема шихтовки магнитопровода
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.2 - Основные размеры трансформатора, мм
По таблице 2.1 определяем число ступеней и коэффициент заполнения сталью kКР.
Таблица 2.1 - Диаметр, число ступеней и коэффициент заполнения стержня
|
Мощность трансформатора SH, кВ·А |
Ориентировочный диаметр стержня d, м |
Без прессующей пластины |
||
|
Число ступеней |
kКР |
|||
|
2500 |
0,28 |
9 |
0,929 |
Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня,
.
Рекомендуемая индукция в стержнях трансформатора, Тл,
ВС = 1,60.
2.2 Выбор материала и конструкции обмотки
Для обмотки трансформатора используем провод марки АПБ, изолированный лентами кабельной бумаги класса нагревостойкости А (105 єС).
В соответствии с номинальной мощностью, напряжением и током одного стержня выбрали тип обмотки НН и ВН, написанного в таблице 2.2.
Таблица 2.2 Тип и основные свойства обмоток
|
Сторона |
НН |
ВН |
||
|
Тип обмотки |
Непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения |
Непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения |
||
|
Основные достоинства |
Высокая электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение. |
Высокая электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение. |
||
|
Основные недостатки |
Необходимость перекладки половины катушек при намотке. |
Необходимость перекладки половины катушек при намотке. |
||
|
Материал обмотки |
Алюминий |
Алюминий |
||
|
Пределы |
По мощности тран-ра SH, кВ·А |
От 100 |
От 100 |
|
|
По току на стержень I, А |
От 10-13 и выше |
От 10-13 и выше |
||
|
По напряжению U, кВ |
От 3 до 220 |
От 3 до 220 |
||
|
По сечению витка П, мм2 |
От 6,39 и выше |
От 6,39 и выше |
||
|
Число параллельных проводов |
от |
1 |
1 |
|
|
до |
3-5 |
3-5 |
2.3 Определение размеров главной изоляции обмоток
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3 - Главная изоляция обмоток ВН и НН
Таблица 2.3 - Минимальное изоляционное расстояние обмоток ВН
|
Мощность трансформатора SН, кВ·А |
Испытательное напряжение ВН Uисп, кВ |
ВН от ярма, мм |
Между ВН и НН, мм |
Выступ цилиндра lЦ2, мм |
Между ВН и ВН, мм |
||||
|
l02 |
дш |
а12 |
д12 |
а22 |
д22 |
||||
|
2500 |
85 |
75 |
2 |
30 |
5 |
50 |
30 |
3 |
Таблица 2.4 - Минимальное изоляционное расстояние обмоток НН
|
Мощность трансформатора SН, кВ·А |
Испытательное напряжение НН Uисп, кВ |
НН от ярма l01, мм |
НН от стержня, мм |
||||
|
д01 |
аЦ1 |
а01 |
lЦ1 |
||||
|
2500 |
25 |
75 |
4 |
8 |
17,5 |
25 |
Толщина нормальной витковой изоляции провода прямоугольного сечения марки АПБ при испытательном напряжении Uисп = 5 - 85 кВ 2д = 0,45 (0,5) мм.
2.4 Определение диаметра стержня и высоты обмоток
Ширина приведенного канала рассеяния, мм,
.
Здесь а12 - изоляционный промежуток между обмотками ВН и НН определяются по таблице 2.3 для испытательного напряжения обмотки ВН; второе слагаемое - суммарный приведенный радиальный размер (приведенная ширина) обмоток ВН и НН, мм,
,
гдеS / - мощность трансформатора на один стержень, кВ·А;
k - коэффициент, принятый за 0,62,
.
Коэффициент в - отношение средней длины окружности канала между обмотками р·d12 к высоте обмотки l (рисунок 2.2),
.
Диаметр стержня предварительно, м,
.
Здесь S / - мощность трансформатора на один стержень, кВ·А; аP - ширина приведенного канала, мм; коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному kP = 0,95; частота сети f = 50 Гц; иP - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %; ВC - индукция в стержне, Тл; kC - коэффициент заполнения сталью площади круга.
Ближайший нормализованный диаметр dH = 0,29 м.
Определяем коэффициент вH, соответствующий выбранному диаметру dH,
.
вH находится в допустимых пределах.
Средний диаметр канала между обмотками предварительно, м,
.
Здесь диаметр dH в м; а01 и а02 - минимальные изоляционные промежутки (рисунок 2.3) по таблицам 2.4 и 2.3 соответственно в мм; радиальный размер обмотки НН (рисунок 2.3) предварительно, мм,
.
Здесь S / в кВ·А; коэффициент k = 0,62; коэффициент k1=1,4.
Высота обмоток предварительно, м,
.
Активное сечение стержня (чистое сечение стали), м2,
.
3. Расчет обмоток НН и ВН
Электродвижущая сила одного витка, В,
.
Средняя плотность тока в обмотках, А/мм2,
.
Здесь коэффициент С1 = 0,463 для обмоток из алюминиевого провода; kД - коэффициент, учитывающий добавочные потери (0,93); РK - потери короткого замыкания, Вт; иВ - напряжение одного, В; SH - номинальная мощность трансформатора, кВ·А; d12 в м;
Значение JCP=1,922 находится в пределах 1,5 - 2,6 А/мм2.
Ориентировочное сечение витка обмотки, мм2,
,
3.1 Расчет обмоток НН
Число витков одной фазы обмотки НН,
.
Здесь UФ1 - номинальное фазное напряжение обмотки НН, В; f - частота напряжения сети, равная 50 Гц; BC - индукция в стержне в Тл; ПC - площадь сечения стержня в м2.
Полученное значение w1 округляют до ближайшего целого числа, находят напряжение (ЭДС) одного витка, В,
,
и действительную индукцию в стержне, Тл,
.
Расчет непрерывной катушечной обмотки
По ориентировочному сечению витка П1 и сортаменту провода выбираем провод подходящего сечения или три одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,
.
гдеkЗ - коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q - предельная плотность теплового потока не более 1600 Вт/м2; k - числовой коэффициент; Jср - плотность тока в обмотке, А/мм.
Размеры провода, мм,
АПБ.
Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,
,
где ППР - сечение одного провода, мм2;
Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,
.
Высота катушки в этой обмотке, мм,
.
Число катушек на одном стержне для обмотки с каналами между всеми катушками ориентировочно
.
Здесь осевой размер (высота) канала hK = 4 мм; Значение nкат1 округляют до целого числа.
Число витков в катушке
Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с каналами между всеми катушками
Здесь b/ - размер провода в изоляции, мм; коэффициент, учитывающий усадку обмотки после сушки и опрессовки k = 0,95.
Высота l1 обмотки НН не отличается более чем на 5% от предварительно рассчитанной величины l.
Радиальный размер обмотки, мм,
.
Здесь а/ - размер провода в изоляции, мм; wкат1 - число витков катушки (В), дополненное до ближайшего целого числа; nв1 - число параллельных проводов в витке.
Внутренний диаметр обмотки, м,
,
где dН - нормализованный диаметр стержня в м;
а01 - ширина канала между обмоткой и стержнем в мм.
Наружный диаметр обмотки, м,
Поверхность охлаждения, м2, определяют по формуле
Плотность теплового потока, Вт/м2,
.
Полученное значение не превышает 1100 Вт/м.
3.2 Расчет обмоток ВН
Выбираем по мощности и номинальному напряжению, с учетом типа и схемы соединения обмоток ВН схему регулировочных ответвлений представленную на рисунке 3.1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 3.1 - Схемы регулировочных ответвлений в обмотках ВН
Число витков ВН при номинальном напряжении,
.
Число витков на одной ступени регулирования,
.
Предварительно плотность тока в обмотке ВН, А/мм2,
.
Сечение витка обмотки ВН, мм2,
.
Расчет непрерывно катушечной обмотки
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 3.2 - Устройство обмоток из провода прямоугольного сечения
По ориентировочному сечению витка П2 и сортаменту провода выбирают провод подходящего сечения или два одинаковых параллельных провода. Размер провода b, мм, по условиям охлаждения и допустимому уровню добавочных потерь не должен превышать значения, мм,
.
kЗ - коэффициент закрытия поверхности, примерно равный 1,0; q - предельная плотность теплового потока не более 1600 Вт/м2; k - числовой коэффициент; k = 17,2 для алюминиевого провода; J2 - плотность тока в обмотке, А/мм.
Размеры провода, мм,
АПБ.
Полное сечение витка из nB1 параллельных проводов, мм2,
,
где ППР - сечение одного провода, мм2;
Реальная плотность тока в обмотке НН, А/мм2,
.
Высота катушки в этой обмотке, мм,
.
Число катушек на одном стержне для сдвоенных катушек с шайбами в двойных и с каналами между двойными катушками
.
Здесь осевой размер (высота) канала hK = 4 мм; толщина заменяющих канал шайб дш = 2,0 мм. Значение nкат2 округляют до ближайшего четного числа.
Число витков в катушке
.
В данном случае wр ? wкат, то число регулировочных катушек 8, а число витков в каждой из них принимаем равным 0,5•wр.
Реальное число витков в основных катушках обмотки (типа В)
.
Высота (осевой размер) l1, м, обмотки: с шайбами в двойных и с каналами между двойными катушками
Здесь b/ - размер провода в изоляции, мм; коэффициент, учитывающий усадку обмотки после сушки и опрессовки k = 0,95; hкр - высота канала в месте разрыва обмотки и размещения регулировочных катушек, равная 8, 10, 12 мм для обмоток классов напряжения 6, 10, 35 (20) кВ; толщина шайб дш = 2,0 мм.
Высота l2 ВН не отличается более чем на 5 мм от рассчитанной величины l1.
Радиальный размер обмотки, мм,
.
Здесь а/ - размер провода в изоляции, мм; wосн2 - число витков катушки (В), дополненное до ближайшего целого числа; nв2 - число параллельных проводов в витке.
Внутренний диаметр обмотки, м,
.
Здесь D // - наружный диаметр обмотки НН в м; а12 - минимальный радиальный размер осевого канала между обмотками НН и ВН, мм.
Наружный диаметр обмотки, м, без экрана,
.
Плотность теплового потока q, Вт/м2, обмотки,
.
Здесь коэффициент k = 17,2; J2 - реальная плотность тока в обмотке ВН в А/мм2; IФ2 - фазный ток обмотки ВН в А; wосн - число витков в основных катушках; kД - коэффициент, учитывающий добавочные потери (kД = 1,05); kЗ - коэффициент, учитывающий закрытие охлаждаемой поверхности обмотки изоляционными деталями (kЗ =0,75); b' - размер провода в изоляции в мм; а2 - радиальный размер обмотки в мм.
Полученное значение q не превышает 1100 Вт/м2.
4. Определение параметров короткого замыкания
4.1 Определение потерь короткого замыкания
Средний диаметр, м, обмоток НН и ВН соответственно:
,
.
Масса металла, кг, обмоток НН и ВН соответственно:
,
,
где k = 25,4 для алюминиевого провода.
Основные потери, Вт, в обмотках НН и ВН соответственно:
,
,
где k = 12,75 для алюминиевого провода.
Масса металла обмотки ВН с учетом витков верхних ступеней регулирования, кг,
Полная масса металла обмоток трансформатора, кг,
.
Коэффициенты, учитывающие заполнение высоты обмотки материалом провода для обмоток из прямоугольного сечения НН и ВН соответственно:
,
.
Здесь bПР - размер провода прямоугольного сечения в осевом направлении обмотки, мм; т - число проводников в осевом направлении обмотки; l - высота обмотки, м; kP = 0,95 - коэффициент приведения поля рассеяния; т - число проводников в осевом направлении обмотки.
Коэффициенты, учитывающие добавочные потери в обмотке НН и ВН,
,
.
Здесь коэффициент для проводов прямоугольного сечения из алюминия k = 0,037; аПР - размер провода прямоугольного сечения в радиальном направлении обмотки, мм; n - число проводников в радиальном направлении обмотки.
Общая длина отводов, м, для соединения обмоток в:
«треугольник»,
«звезду».
Масса металла отводов обмотки НН или ВН, кг:
,
.
Здесь длина отводов lОТВ в м; сечение ПОТВ в мм; плотность материала обмоток = 2700 кг/м3 для алюминия.
Основные потери, Вт, соответственно в отводах НН и ВН:
,
.
Здесь k = 12,75 для алюминиевых проводов обмоток; плотности тока J1 и J2 в обмотках НН и ВН в А/мм2; масса отводов GОТВ1 и СОТВ2 в кг.
Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора, Вт,
,
Полные потери короткого замыкания, Вт,
4.2 Расчет напряжения короткого замыкания
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
Для определения реактивной составляющей напряжения короткого замыкания необходимо рассчитать ряд коэффициентов. Числовой коэффициент,
где l - наибольшая высота обмотки НН или ВН, м;
d12 - средний диаметр канала между обмотками, м,
.
Ширина приведенного канала рассеяния, мм,
,
гдеа12 - ширина канала между обмотками по таблице 2.3 в мм;
а1, а2 - радиальные размеры обмоток НН и ВН в мм;
Коэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального вследствие конечной высоты обмоток,
В непрерывной катушечной обмотке регулировочные витки расположены в середине высоты обмотки ВН
,
Коэффициент, учитывающий взаимное расположение обмоток НН и ВН
Здесь размеры lx и ар в мм; m = 3; l1 - высота обмотки НН, м. kq находится в пределах от 1,01 до 1,06.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
Напряжение короткого замыкания, %,
Значение ик, не отличается от ик в задании на проектирование трансформатора более чем на ±5%.
4.3 Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании
Действующее значение установившегося тока короткого замыкания в обмотке НН или ВН, А,
,
.
В результате взаимодействия тока в обмотках с магнитным полем обмоток (полем рассеяния) возникают электромагнитные силы, оказывающие механическое действие на обмотки.
В начальный момент короткого замыкания токи значительно превышают установившиеся значения за счет апериодической составляющей. Поэтому механические силы в обмотках в несколько раз превышают силы при установившемся токе короткого замыкания.
Наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания, А,
,
,
где kM - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания,
.
Радиальная сила, действующая на обмотку ВН, Н,
Поперечное поле рассеяния, направление которого в верхних и нижних половинах обмоток прямо противоположно, образует механические силы FOC / (рисунок 4.1), сжимающие обмотки в осевом направлении. Осевую силу FOC /, Н, определяют по формуле
.
|
Взаимное положение обтекаемых током частей обмоток |
Случай F //oc >F/oc |
||
|
Обмотка 1 |
Обмотка 2 |
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 4.1 - Схемы сжимающих осевых сил для различных случаев взаимного положения обтекаемых током частей обмоток
Дополнительная осевая сила F //OC, Н, определяют по формуле
.
Здесь расстояние от стержня магнитопровода до стенки бака трансформатора, м,
.
где D // 2, - наружный диаметр обмотки ВН в м;
dH - нормализованный диаметр стержня трансформатора в м;
S5 - расстояние от обмотки ВН до стенки бака, м.
Максимальное значение сжимающей силы в обмотке Fсж и действующее на ярмо силы Fя
,
,
,
,
Напряжение сжатия на опорных поверхностях, МПа,
,
.
Здесь п - число прокладок по окружности обмотки, равное числу реек = 12; а - радиальный размер обмотки, мм; b - ширина опорной прокладки, 50 мм.
Сила, сжимающая внутреннюю обмотку, Н,
.
Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки, МПа,
.
Для обеспечения стойкости этой обмотки при воздействии радиальных сил рекомендуется не допускать уСЖ.Р в алюминиевых более 15 МПа.
Температура обмотки через tК секунд после возникновения короткого замыкания, °С,
,
.
Здесь tK - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора, (4 сек); k - коэффициент, равный 5,5 для алюминиевых проводов обмоток; иК - напряжение короткого замыкания, %; J - плотность тока в рассматриваемой обмотке, А/мм2; иH - начальная температура обмотки, принимаемая равной 90°С. иK ? 200°С для алюминиевого провода обмоток.
5. Расчет магнитной системы трансформатора
5.1 Определение размеров и массы магнитной системы
Таблица 5.1 - Ширина пластин а и толщина пакетов b, мм, стали магнито-проводов с прессовкой стержней расклиниванием с внутренней обмоткой (при d < 0,22 м) или бандажами из стеклоленты. Обозначения: d - диаметр стержня, аЯ - ширина крайнего наружного пакета ярма; nC и nЯ - число ступеней в сечениях стержня и ярма, kKP - коэффициент заполнения круга для стержней
|
d, м |
Без прессующей пластины |
Ярмо |
Размеры пакетов aЧb, мм, в стержне |
||||||||||
|
nC |
kKP |
nЯ |
aЯ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
0,29 |
8 |
0,927 |
6 |
175 |
280Ч37 |
260Ч27 |
235Ч21 |
210Ч15 |
180Ч13 |
165Ч6 |
145Ч6 |
115Ч8 |
Таблица 5.2 - Площади сечения стержня ПФС, ярма ПФЯ и объем угла VУ шихтованной магнитной системы без прессующей пластины
|
d, м |
Без прессующей пластины |
|||
|
ПФС, см2 |
ПФЯ, см2 |
VУ, см3 |
||
|
0,29 |
612,4 |
622,8 |
14858 |
Активное сечение стержня ПС и ярма ПЯ, м2,
,
.
Здесь площади сечений ПФС и ПФЯ в см2 по таблице 5.2; kЗ - коэффициент заполнения сталью (kЗ = 0,95).
Длина стержня трансформатора, м,
.
Здесь l2 - высота обмотки ВН, м; l0/, l0 // - расстояния от обмотки ВН соответственно до верхнего и нижнего ярма, мм.
Расстояние между осями соседних стержней, м,
.
Масса стали угла при многоступенчатой форме сечения, кг,
,
где VУ - объем угла магнитной системы, см;
УТ = 7650 кг/м3 - плотность трансформаторной стали.
Масса стали двух ярм трехфазного трансформатора, кг,
,
где С - расстояние между осями стержней, м; ПЯ - сечение ярма в м.
Масса стали стержней, кг,
Здесь ПС - активное сечение стержня, м; плотность трансформаторной стали СТ = 7650 кг/м3; длина стержня lC в м; а1Я - ширина среднего пакета стали ярма, мм, равная а1С.
Полная масса магнитной системы трансформатора, кг,
.
5.2 Определение потерь холостого хода трансформатора
Магнитопровод из электротехнической стали марки 3404 с толщиной 0,35.
Магнитная индукция в стержне ВС и ярме ВЯ,
,
.
Потери холостого хода в магнитопроводе стержневого типа, Вт,
Здесь коэффициенты kПУ = 8,58 и kПД = 1,01; удельные потери в стержне рС и ярме рЯ [Вт/кг]; массы стержней GС, ярм GЯ и угла GУ магнитопровода в кг.
Полученное значение потерь холостого хода РХ не превышает заданного более чем на 3,9%.
5.3 Определение тока холостого хода трансформатора
Активная составляющая тока холостого хода, %,
.
Увеличение намагничивающей мощности учитывают следующими коэффициентами:
1 k/ТД - коэффициент, учитывающий влияние резки рулона стали на пластины и срезания заусенцев. Для сталей марок 3404 с отжигом k/ТД =1,55.
2 k // ТД - коэффициент, учитывающий форму сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм магнитной системы, расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при насадке обмоток. При мощностях трансформаторов от 1000 до 6300 кВ·А k // ТД =1,07.
3 kТУ - коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы kТУ = 27,95.
4 kТПЛ - коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета а2, kТПЛ = 2.
Полная намагничивающая мощность, кВ·А,
Здесь GC, GЯ, GУ - массы стали стержней, ярм и угла магнитопровода, кг; qC, qЯ - удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм А/кг; nЗПР = 0, пЗКОС = 6 - число прямых и косых стыков пластин стали ярм и стержней;
Для косых стыков с углом резки пластин 45° площадь зазора, м2, в стыке
,
индукция в стыке, Тл,
.
Реактивная составляющая тока холостого хода, %,
.
Полный ток холостого хода, %,
.
Полученное значение тока холостого хода не превышает заданного значения.
Коэффициент полезного действия трансформатора, о.е.,
,
6. Тепловой расчет трансформатора
6.1 Тепловой расчет обмоток
Внутренний перепад температуры в обмотках с радиальными охлаждающими каналами практически равен перепаду в изоляции одного провода, °С,
,
.
Здесь q - плотность теплового потока, Вт/м2, на поверхности рассматриваемой обмотки, определяемая в разделе 3; д - толщина изоляции провода на одну сторону, мм; лИЗ - теплопроводность изоляции провода, лИЗ = 0,17 Вт/(м·°С).
Средний внутренний перепад температуры обмотки,°С,
,
Перепад температуры на поверхности винтовых и катушечных обмоток с радиальными каналами,°С,
,
Здесь k1 - коэффициент, учитывающий затруднение конвекции масла в каналах внутренних обмоток; k1 = 1,1 для обмоток НН и k1 = 1,0 для обмоток ВН; k2 - коэффициент, учитывающий влияние относительной ширины радиального охлаждающего канала на конвекцию масла.
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой охлаждающего масла,°С,
,
.
6.2 Тепловой расчет бака трансформатора
Возьмём бак с навесными радиаторами с прямыми трубами.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 6.1 - Основные размеры бака, мм
S1 - изоляционное расстояние от изолированного отвода обмотки ВН (внешней) до собственной обмотки и равное ему расстояние S2 от этого отвода до стенки бака, S1 = 50 мм;
d1 - диаметр изолированного отвода ВН при классах напряжения до 35 кВ включительно, d1 = 20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;
S3 - изоляционное расстояние от неизолированного или изолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН, S3 = 50 мм;
d2 - диаметр изолированного отвода обмотки НН, мм, равный d1 при напряжении обмотки НН 3,15 кВ и более, или размер неизолированного отвода НН (шины), d2 = 20 мм;
S4 - изоляционное расстояние от отвода НН до стенки бака, S4 = 50 мм;
S5 - принимают равным S3 при испытательных напряжениях до 85 кВ или определяют по формуле S5 = S3 + d2 + S4, S5 = 120 мм.
Минимальные ширина В и длина А бака трехфазного трансформатора классов напряжения 6, 10 и 35 кВ (рисунок 6.1), м,
гдеD2 // - наружный диаметр обмотки ВН в м;
С - расстояние между осями стержней в м;
S1, S2, S3, S4, S5, d1, d2 - размеры по рисунку 6.1 в мм.
Высота активной части трансформатора, м,
.
Здесь lC - высота стержня магнитопровода, м; hЯ - высота ярма магнитной системы, равная ширине центрального пакета стали ярма а1Я, в м; n - толщина подкладки под нижнее ярмо, в мм (п = 30-50 мм).
Глубину бака, м, определяют по высоте активной части НАЧ и расстоянию НЯК от верхнего ярма до крышки бака (рисунок 6.1),
.
Здесь НАЧ - высота активной части трансформатора м; НЯК - минимальное расстояние от верхнего ярма до крышки бака, необходимое для установки и крепления вводов, переключателя регулирования напряжения, НЯК = 0,85 м.
Поверхность излучения для овального бака приближенно, м2,
Здесь А, В, Н - размеры бака по рисунку 6.1, м; k - коэффициент учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака и приближенно равный 1,5 - 2,0 - для бака с навесными радиаторами.
Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, над воздухом должно быть не более,°С,
,
где иОМСР - большее из двух значений, подсчитанных для обмоток ВН и НН.
Среднее превышение температуры бака над воздухом,°С,
.
Полученное значение удовлетворяет неравенству
°С,°С, 55,543°С ? 60°С.
Предварительное значение поверхности конвекции бака, м2,
.
Бак с навесными радиаторами
В трансформаторах мощностью от 2500 до 63000 кВ·А используют двойные трубчатые радиаторы из четырех рядов труб круглого сечения по 16 труб в ряду.
Таблица 6.2 - Основные данные трубчатого радиатора
|
Размер А, м |
Поверхность ПКТР, м2 |
Масса, кг |
||
|
стали |
масла |
|||
|
Двойной радиатор |
||||
|
1,8 |
5,613 |
73,94 |
57 |
ПКК = 0,34 м2 - поверхность конвекции двух коллекторов при двух рядах труб. Минимальное расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов бака с1 и с2 соответственно 0,085 и 0,1 м.
При подборе радиаторов следует определить по высоте бака Н основной присоединительный размер А (расстояние между осями патрубков или центрами фланцев коллекторов радиатора). Размер А определяют из неравенства
,,
Определив размер А, выбираем радиатор по таблице 6.2 и определяем поверхность конвекции радиатора, приведенную к поверхности гладкой стенки, м2
,
где kФ - коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией радиатора по сравнению с вертикальной, гладкой стенкой; для радиаторов с прямыми трубами (рисунок 6.2) kФ =1,26.
Необходимая поверхность конвекции всех радиаторов трансформатора, м2,
,
где ПK/ - необходимая поверхность конвекции, м2;
ПКГЛ - поверхность конвекции гладкого бака, м2,
Здесь А, В, Н - размеры бака (рисунок 6.1), м, ПКР - поверхность крышки бака, м2; 0,5 - коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности крышки вводами ВН и НН и различной арматурой.
Поверхность крышки, овального бака, м,
.
Необходимое по условиям охлаждения число радиаторов,
.
Фактическая поверхность конвекции бака с навесными радиаторами, м2,
.
Поверхность излучения бака с навесными радиаторами, м2,
6.3 Расчет превышений температуры обмоток и масла
Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха,°С,
,
где РX, РK - потери холостого хода и короткого замыкания, Вт;
ПК, ПИ, - фактические поверхности конвекции и излучения, м2.
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака, °С,
.
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха, °С,
.
Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха подсчитывают отдельно для обмоток НН и ВН,°С,
,
.
Превышения температуры обмоток и масла в верхних слоях над окружающим воздухом согласно ГОСТ 11677-85 не превышают допустимые величины
Список использованных источников
трансформатор тепловой обмотка замыкание
1 Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 528 с.
2 Проектирование трансформаторов: Учебное пособие по курсовому проектированию/ Сост. Встовский А.Л., Встовский С.А.; Силин Л.Ф. КГТУ. Красноярск, 2000. 112 с.
3 Мурашкин С.И., Мураховская М.А., Силин Л.Ф. Конструирование вспомогательных устройств масляных трансформаторов/КГТУ. Красноярск, 1995. 116 с.
4 Силин Л.Ф., Мураховская М.А., Мурашкин С.И. Конструирование магнитопроводов силовых трансформаторов/КрПИ. Красноярск, 1992. 88 с.
5 СТП КГТУ 01-02. Общие требования к оформлению текстовых и графических студенческих работ. Текстовые материалы и иллюстрации; ИПЦ КГТУ. - Красноярск, 2004. -52 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет основных электрических величин, размеров и обмоток трансформатора. Определение потерь короткого замыкания. Расчет магнитной системы и определение параметров холостого хода. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток трансформатора.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.09.2019Особенности и этапы расчета основных электрических величин. Выбор и определение основных размеров трансформатора. Вычисление изоляционных расстояний обмоток трансформатора, определение значения его магнитной системы. Специфика расчета КПД трансформатора.
курсовая работа [296,8 K], добавлен 18.11.2011Определение основных размеров трансформатора. Рассмотрение параметров короткого замыкания. Выбор типа обмоток трехфазного трансформатора. Определение размеров ярма и сердечника в магнитной системе. Тепловой расчет трансформатора и охладительной системы.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 07.05.2019Расчет 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 электрических величин масляного трансформатора ТМ-100/10. Расчёт основных размеров трансформатора, определение его обмоток, параметров короткого замыкания. Вычисление механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании.
курсовая работа [278,9 K], добавлен 18.06.2010Нахождение главных и конструктивных размеров магнитопровода и обмоток. Проведение электромагнитного и теплового расчета трансформатора. Вычисление параметров трансформатора для определения токов однофазного, двухфазного и трехфазного короткого замыкания.
курсовая работа [566,5 K], добавлен 22.09.2021Расчет 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 12.03.2009Проектирование силового трансформатора ТМ-10000/35. Выбор изоляционных расстояний. Расчет размеров трансформатора, электрических величин, обмоток, параметров короткого замыкания, магнитной системы, коэффициента полезного действия при номинальной нагрузке.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 10.12.2013Определение основных электрических величин, линейных, фазных напряжений и токов обмоток; активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания. Расчет основных размеров трансформатора. Выбор индукции в сердечнике и материала обмоток.
курсовая работа [316,3 K], добавлен 24.09.2013Определение 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.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 10.06.2015
