Проектирование силового трехфазного трансформатора - Методичка

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ» Проектирование силового трехфазного трансформатораВ задачу проектирования трансформатора входит: определение конструкции и размеров магнитопровода, выбор типа обмоток и размеров обмоточного провода, выбор изоляции, расчет параметров короткого замыкания и холостого хода, расчет конструкции отводов трансформатора. При этом трансформатор должен удовлетворять заданным требованиям, параметрам и характеристикам, должен иметь рациональные весо-габаритные показатели, быть технологичным при изготовлении и соответствовать требованиям стандартов на подобные устройства. Проектирование трансформатора, как любого технического устройства, является оптимизационной задачей, поскольку требуемые технические характеристики могут быть реализованы конструкциями существенно различающимися весом, размерами, стоимостью, надежностью и т.д. Рассмотрим основные соотношения, лежащие в основе проектирования трансформатора. Как правило, при проектировании трансформатора необходимо определить наиболее рациональную конструкцию с точки зрения весо-габаритных и стоимостных показателей, что достигается рациональным выбором конструкции магнитопровода и обмоток, основных размеров трансформатора и удельных нагрузок активных материалов - индукции в магнитопроводе и плотности тока в обмотках.Целью данного учебного проекта является получение навыков наиболее простого вида инженерной деятельности - проектирования конкретного устройства с использованием типовой методики по известному техническому заданию. Объектом учебного проекта служит силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор с плоской несимметричной магнитной системой и масляным охлаждением. Пояснительная записка должна содержать: 1. определение основных электрических величин; 3. выбор конструкции и расчет обмоток трансформатора; (хотя этот этап выделен отдельно, конструкторская проработка выполняется одновременно с проектированием на каждом этапе).Результаты, полученные на этом этапе, определяют выбор основных размеров, электромагнитных нагрузок на последующих этапах. Ниже приводится перечень этих электрических величин и соотношения для их расчета. 2.4 Номинальные фазные токи при соединении фаз обмотки в “звезду” 2.5 Фазные напряжения при соединении фаз обмотки в “звезду” Испытательные напряжения (U1 ИСП , U2 ИСП ) выбираются в зависимости от номинального напряжения обмоток, которое определяет класс напряжения трансформатора.К ним относятся: диаметр окружности, описывающей сечение стержня магнитопровода (d) , осевой размер (высота) обмоток (l ), средний диаметр витка двух обмоток или диаметр осевого канала между обмотками (d12 ). Изоляционные промежутки (рис.4.1) между обмотками и обмотками и магнитопроводом выбираются в соответствии с номинальной мощностью трансформатора и испытательными напряжениями по табл. Расстояние обмотки НН от стержня мм Расстояние между обмотками ВН и НН, мм Расстояние между обмотками ВН, мм Расстояние обмотки ВН от ярма, мм Расстояние обмотки ВН от ярма, мм a01 a12 a22 l01 l02 Мощность трансформатора S , КВА Испытательное напряжение U2 исп , КВ Между обмотками ВН и НН, a12 , мм Между обмотками ВН, a22 , мм Расстояние от от ярма, l02 , мм Индукция в стали стержня магнитопровода определяется маркой электротехнической стали и мощностью трансформатора.Задачи, решаемые на этом этапе: Выбор типа обмоток и схемы регулирования напряжения. Классом напряжения трансформатора считают класс напряжения обмотки ВН. С этой целью одна из обмоток (обмотка ВН) должна иметь несколько отпаек. В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 КВА с ПБВ стандартами ГОСТ 12022-66; 11920-73 и 12965-74 предусмотрено выполнение на обмотках ВН четырех ответвлений на 5; 2,5;-2,5 и-5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Для снижения механических усилий, действующих на обмотку при коротком замыкании, рекомендуется размещать симметрично относительно середины высоты обмотки, например по схемам рис.5.1 Потери в обмотке Робм определяются плотностью тока, материалом и весом обмоточного провода k - коэффициент, учитывающий плотность и электропроводность материала обмотки (для медного провода k=2,4 , для алюминиевого провода k=12,75); кдоп - коэффициент, учитывающий дополнительные потери в обмотке (приближенно можно принять кдоп = 1,09 ). Формула (6.1 ) позволяет рассчитать потери как в первичной , так и во вторичной обмотке (Робм.1 и Робм.2), подставляя соответствующие параметры.При окончательном расчете определяются: размеры пакетов стержня и ярма, расположение охлаждающих каналов, схему шихтовки, активные сечения стержня и ярма, число пластин стали в пакетах, высота стержня, расстояние между осями стержней, полный вес стали в трансформаторе. Размеры пакетов стержня следует выбирать с таким расчетом, чтобы площадь поперечного сечения (ступенчатой фигуры) стержня была максимально возможной (рис.7.1, а). Форма поперечного сечения ярма несколько отличается от формы сечения стержня.