Расчет силового трансформатора (номинальная мощность - 25 кВА, число фаз - 3, потери короткого замыкания - 600 Вт)

Министерство общего и профессионального образования

Северо-западный заочный политехнический институт

Кафедра электротехники и электромеханики

Курсовой проект

На тему: Расчет силового трансформатора

Выполнил:                            Проверил:

Студент3курсаЭФ                      Пусина Татьяна

Специальность: 1004                    Юрьевна

       Деркунов Михаил

Борисович

Дата сдачи проекта:

Проект принят с оценкой:

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2000

Задание на курсовой проект:

Рассчитать трансформатор:

Исходные данные для расчета:

1.  Номинальная мощность                                                 25 кВА

2.  Число фаз                                                                           3        

3.  Напряжение обмотки ВН,                                               10 кВ

4.  Напряжение обмотки НН,                                                 0,4 кВ

5.  Схема и группа соединения обмоток                             Y/Y-0

6.  Напряжение короткого замыкания                                 4,5 %

7.  Ток холостого хода                                                           3,2 %

8.  Потери короткого замыкания                                         600 Вт

9.  Потери холостого хода                                                    105 Вт 

10.

Содержание работы:

1.  Определение основных электрических величин:

а) определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН;

б) определение испытательных напряжений обмоток;

в) выбор типа обмоток и определение изоляционных расстояний;

2.  Расчет основных размеров трансформатора.

а) выбор схемы и конструкции магнитной системы и материала обмоток;

б) выбор марки и толщины листов стали, индукции в магнитной системе;

в) определение активной и реактивной составляющих короткого замыкания; г) определение диаметра стержня и высоты обмотки;

3.  Расчет обмоток ВН и НН:

а) расчет обмотки НН;

б) расчет обмотки ВН;

4.  Определение параметров короткого замыкания:

а) определение потерь КЗ;

б) определение напряжения КЗ;

в) определение механических сил в обмотках;

5.  Окончательный расчет магнитной системы. Определение                                             параметров ХХ:

а) определение активных сечений стержней, ярма и углов;

б) определение массы стержней, ярма, углов и массы стали;

в) определение потерь ХХ;

г) определение тока ХХ.

6.  Определение КПД трансформатора.

1.Определение основных электрических величин

а) определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН.

Мощность одной фазы трансформатора:

Номинальные линейные токи:

ВН

НН

При соединении обмоток в звезду фазные токи равны линейным:

                    

Фазные напряжения обмоток:

ВН                      

НН

б) Определение испытательных напряжений обмоток.

Испытательные напряжения (табл.5.1 [1]); для обмотки ВН UИСП, ВН = 35 кВ;

для обмотки НН UИСП, НН = 5 кВ в) Выбор типа обмоток и определение изоляционных расстояний.

Исходя из мощности трансформатора по (табл.4.1 [1]) выбираем тип обмоток;

обмотка ВН: цилиндрическая многослойная из круглого провода

обмотка НН: цилиндрическая двухслойная из прямоугольного провода

Для испытательного напряжения обмотки ВН UИСП,ВН = 35 кВ из табл.5.3[1]

находим изоляционные расстояния (рис.6.1[1])

         

Для испытательного напряжения обмотки НН UИСП,НН = 5 кВ из (табл.5.3[1])

находим изоляционные расстояния (рис.6.1[1])

     

2.Расчет основных размеров трансформатора.

а) выбор схемы и конструкции магнитной системы и материала обмоток

Для рассчитываемого трансформатора выбираем плоскую магнитную систему стержневого типа со стержнями, имеющими сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры с комбинированными стыками стержней и ярм

Для изготовления обмоток выбираем медный провод в связи с его лучшими техническими характеристиками и малым количеством необходимым для  обмоток ВН и НН при данной номинальной мощности трансформатора.

б) выбор марки и толщины листов стали, индукции в магнитной системе;

Для магнитной системы трансформатора выбираем сталь марки  3405 толщиной 0.30 мм с нагревостойким изоляционным покрытием. Коэффициент заполнения равен;

, из табл.3.2[1]

Из табл.3,4[1] для трансформатора мощностью 25 кВА и стали 3405 выбираем магнитную индукцию в сердечнике;

в) Определение активной и реактивной составляющих короткого замыкания;

Активная составляющая напряжения К.З. %

Где  – потери К.3. , Вт  а  S – полная мощность, кВА.

  Реактивная составляющая напряжения К.З. ,%т г) определение диаметра стержня и высоты обмотки.

Диаметр стержня;

где:

К_з = 0,96  коэффициент заполнения сталью

В_с = 1,6 Тл  индукция в стержне

Полученный размер , округляем до ближайшего по нормали СЭВ

 и геометрическое сечение стержня, 

Число ступеней стержня    4                      

Ширина пластин                 4 : 5,5 : 6,5 : 7,5

Марка стали сердечника     3405

Толщина листов стали        0.3  мм

Коэффициент заполнения сечения стержня (ярма) К_з  = 0,96

Активное сечение стержня;

 

 

определим ЭДС одного витка;

 

Определим предварительную высоту обмотки;

      , где

                     , где а =1,35 ,для медного провода

3. Расчет обмоток ВН и НН

а) расчет обмотки НН

Число витков на одну фазу обмотки НН

округляем до 156 витков.

Уточняем ЕДС одного витка;

Действительная индукция в стержне;

 

Определим ориентировочное сечение витка;

  ,где

j -средняя плотность тока для медного провода равна 2,2 А/мм²

Число витков в слое двухслойной обмотки;

Ориентировочный осевой размер витка;

Для изготовления обмотки НН выбираем провод:

Уточняем плотность тока в обмотке;

Провод наматываем на ребро и, учитывая это, определяем высоту обмотки;

Определяем радиальный размер обмотки;

Внутренний диаметр обмотки НН;

Наружный диаметр обмотки НН;

б) расчет обмотки ВН

Рассчитаем предварительную плотность тока в обмотке ВН;

 

где окончательная плотность тока в обмотке НН после ее расчета

Как правило, отличается от сечения стандартного провода, и действительная плотность тока уточняется

 

Для обмотки ВН выбираем провод марки ,у которого

 

Рассчитаем общее число витков в обмотке ВН;

  

Рассчитаем количество витков в одном слое обмотки ВН;

    ,где

- количество параллельных проводов,

- диаметр провода в изоляции.

Количество слоёв в обмотке ВН равно;

Принимаем 15 слоёв.

Рабочее напряжение двух соседних слоёв;

Для данного напряжения по таблице 5.5[1] выбираем межслойную изоляцию:

Число слоёв кабельной бумаги – 20, при

Вычислим радиальный размер катушки ВН;

Внутренний диаметр обмотки ВН;

Наружный диаметр обмотки ВН;

4.  Определение параметров короткого замыкания.

а) определение потерь КЗ.

Основные потери в обмотках ВН и НН.

Определим массу металла обмотки НН для медного провода;

где -количество стержней трансформатора;

Основные электрические потери в обмотке НН;

Масса металла обмотки ВН;

Основные электрические потери в обмотке ВН;

 

Расчет добавочных потерь в обмотках.

Для прямоугольного провода обмотки НН;

Для круглого провода обмотки  ВН;

             

Основные потери в отводах;

Длина отводов для соединения в звезду обмоток ВН и НН одинакова