Электротехника \ Электрические машины

Проектирование и проверочный тепловой расчёт силового трансформатора

Страницы работы

37 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Введение

Трансформатором называется электромагнитное статистическое устройство тока, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукцией одного переменного напряжения в другое.

Трансформаторы находят самое широкое применение. Существуют множество разнообразных типов, различающихся как по назначению, так и по выполнению.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии па большие расстояния от места её производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти – шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Развитие трансформаторостроения определяется, прежде всего, развитием сетей, в которых они применяются, а, следовательно, и энергетикой страны. Первоочередными задачами являются качество трансформаторов, использование прогрессивных методов их производства, экономия материала при их производстве и снижение потерь при их работе в сети.

Проектирование трансформатора ставит своей главной задачей обеспечение надежной работы с допустимыми потерями короткого замыкания и холостого хода.

Целью выполнения курсовой работы является обучение основам проектирования силового трансформатора, приобретение в ходе выполнения работы навыков пользования справочными материалами, ГОСТами и самостоятельного ведения инженерных расчетов.

1. Электромагнитный расчёт

Расчёт основных электрических величин

Мощность одной фазы трансформатора, кВА,

, *) (1.1) где S – мощность трансформатора, кВА;

m – число фаз;

Мощность на один стержень трансформатора, кВА,

, (1.2)

где с – число стержней;

Номинальные токи, А:

на стороне низкого напряжения (НН)

(1.3)

где U₁ – номинальное линейное напряжение обмотки НН, кВ;

на стороне высокого напряжения (ВН)

(1.4)

где U₂ – номинальное линейное напряжение обмотки ВН, кВ;

Номинальные фазные токи обмоток НН и ВН, А,

I_ф=I, (1.5)

I_ф₁=144.34,

I_ф2=9.623.

Номинальные фазные напряжения обмоток НН и ВН, В,

(1.6)

Испытательное напряжение обмотки НН, кВ, /таблица 4.1/ *)

u_исп1=5.

Испытательное напряжение обмотки ВН, кВ, /таблица 4.1/

u_исп2=25.

Изоляционные расстояния для испытательных напряжений ОНН и ОВН приведены на рисунке 1.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

u_a=P_к/(10×S), (1.7)

где Р_к– потери короткого замыкания, Вт,

u_a=2000/(10×100)=2.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,

(1.8) где u_к– напряжение короткого замыкания, %;

для ОНН: l₀₁=25 мм; для ОВН: l₀₂=30 мм;

d₀₁=2´0,5 мм; а₁₂=27 мм; а₀₁=5 мм; d₁₂=3 мм;

а₂₂=10 мм;

l_ц2=15 мм.

Рисунок 1 – Главная изоляция обмоток НН и ВН

Расчёт основных размеров трансформатора

Диаметр окружности, в которую вписано ступенчатое сечение стержня, м,

(1.9)

где b– коэффициент, /таблица 3.12/;

К_р– коэффициент Роговского;

а_р– ширина приведённого канала рассеивания, м,

(1.10)

а₁₂– размер канала между обмотками НН и ВН, м, /таблица 4.5/,

– суммарный приведённый радиальный размер обмоток, м,

(1.11)

К– коэффициент, /таблица 3.3/,

В_с– индукция в стержне, Тл, /таблица 2.4/,

К_с– общий коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга,

К_с=К_кр×К_з , (1.12)

К_кр определяется по таблице 2.6 с учётом прессовки стержней (таблица 2.8),

К_з– коэффициент для сталей 3408 с толщиной листа 0,27 мм равен 0,95,

К_с=0,915×0,95=0,869;

f– частота сети, Гц;

Совпадает со стандартным значением d_н=0,130м /таблица 8.2/.

Уточняется значение b

(1.13)

Средний диаметр окружности ОВН и ОНН, м,

(1.14)

где а находится из таблицы 3.4;

d₁₂=1,36×1,06×0,130=0,187.

Ориентировочная высота обмоток, м,

(1.15)

Активное сечение стержня, м²,

(1.16)

Предварительная величина напряжения витка, В,

(1.17)

Расчёт обмоток трансформатора

Средняя плотность тока в обмотках, А/мм²,

(1.18)

где к_д– коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках, отводах(ответвлениях), стенках бака ТР,/табллица3.6/;

Р_к– в Вт;

S – в кВ×А;

d₁₂– в мм;

Полученное значение J_ср лежит в допустимых пределах /таблица 5.7/

J_ср=1,2–2,5

Допустимое значение большего из двух размеров проводника, мм,

(1.19)

где q – удельный тепловой поток (на охлаждаемой поверхности), Вт/м²;

К_з– коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмоток конструкционными (изоляционными) деталями (для цилиндрических обмоток К_з=0,8);

1.3.1 Расчёт обмотки низкого напряжения

Число витков на одну фазу ОНН

(1.20)

Уточняется напряжение одного витка, В,

(1.21)

Действительное значение индукции в стержне, Тл,

(1.22)

В качестве ОНН принимается обмотка из алюминиевой фольги,/таблица 5.8/.

Сечение витка, мм²,

(1.23)

Расчётная высота обмотки, мм,

l₁=h_в1×(W_сл+1) (1.24)

на 5…15 меньше размера l=490 мм.

Толщина ленты, мм,

(1.25)

Принимается алюминиевая фольга с d=0,15 мм.

Ширина обмотки, мм,

b=W₁×d, (1.26)

b=56×0,15=8.4>13.291/2;

Значит обмотка разбивается на две катушки.

Радиальный размер обмотки, мм,

, (1.27) где n_сл1=W₁– число слоёв в обмотке;

d_мсл– междуслойный изоляционный промежуток, мм, определяется по таблице 4.8 по U_мсл,

U_мсл– напряжение между слоями, В,

U_мсл=2×u_в×W_сл1, (1.28)

где W_c_л1=1 – число витков в одном слое;

U_мсл=2×4.085×1=8.248;

d_мсл=0,1, в качестве изоляции применяется телефонная бумага;

– ширина промежутка между ОНН и ОВН, мм, /таблица 9.2/;

Поверхность охлаждения, м²,

(1.29)

где n – число катушек;

k – коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки конструкционными изоляционными деталями (например, рейками), принимается равным 0,75…0,8;

– внутренний диаметр ОНН (см. рисунок 2), мм,