Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров с учетом заданных значений. Определение потерь короткого замыкания, напряжения, механических сил в обмотках. Расчёт потерь холостого хода. Тепловой расчет обмоток и бака.
В настоящее время электрическая энергия для промышленных целей и электроснабжения городов производится на крупных тепловых или гидроэлектростанциях в виде трехфазной системы переменного тока частотой 50 Гц. Для передачи электроэнергии на большие расстояния это напряжение необходимо повышать до 110, 220, 330 или 500 кв в зависимости от расстояния и передаваемой мощности. Далее, на распределительных подстанциях напряжение требуется понижать до 6 или 10 кв (в городах и промышленных объектах) или до 35 кв (в сельских местностях и при большой протяженности распределительных сетей). В некоторых случаях, например, для освещения котельных или механических цехов и сырых помещений, напряжение должно быть понижено до безопасной для жизни величины - 12, 24 или 36 в. При этом трансформаторы могут быть повышающими, если они предназначены для повышения напряжения, и понижающими, если они предназначены для понижения напряжения.Мощность одной фазы и одного стержня: Номинальные (линейные) токи на сторонах: Фазные ток обмоток НН (схема соединения - звезда) равны линейным токам. Фазные ток обмоток ВН (схема соединения - звезда) равны линейным токам. Фазные напряжения обмоток ВН (схема соединения - звезда) равны: Фазные напряжения обмоток НН (схема соединения - звезда) равны: Испытательные напряжения обмоток (по табл.КР ? 0,95 - принятый коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского); Определим средний диаметр канала между обмотками: Определяем высоту обмотки: Активное сечениеЧисло витков обмотки НН: принимаем w1 = 10 витков. Напряжение одного витка: Средняя плотность тока в обмотках по (5.4): А/mm2 Сечение витка ориентировочно: Примем цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода для стороны НН, она будет намотана в два слоя: Число витков в слое /1, с.Число витков на одной ступени регулирования: Число витков на ответвлениях: ступень В 6063 457 ступень В 5918 446 ступень В 5774 435 ступень В 5630 424 ступень В 5485 413 Плотность тока в обмотке: A/ по графику находим q=630 число витков в слое: число слоев в обмотке: рабочее напряжение двух слоев, В: Радиальный размер обмотки, см: Плотность теплового потока на поверхности обмотки поДобавочные потери в обмотке: Основные потери в отводах Длина отводов, см : Масса отводов, кг: Потери в отводах, Вт: Для обмотки ВНАктивная составляющая, %: Реактивная составляющая, %: где ?=2,23Установившейся ток короткого замыкания на стороне ВН, A: Мгновенные максимальные значения тока короткого замыкания, А: гдеРазмеры пакетов - ширина пластин и толщина пакетов, мм, для магнитной системы с прессовкой стержней обмоткой /1, табл. Ширена крайнего пакета ярма - 215 мм. Общая толщина пакетов в половине сечения стержня Площадь сечения стержня: ПФ.С = 419,3 см2Расчет выполняется по §8.2. Индукция в стержне: Тл8.11[1] находим удельные намагничивающие мощности: при = Тл, , при = Тл, , при = Тл, , Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем (8.43), в котором по §8.3 и табл. Тогда намагничивающая мощность холостого хода составит: Ток холостого хода: %Внутренний перепад температуры обмотки НН по (9.9): где ? = 0,25 · 10-3 м - толщина изоляции провода на одну сторону; q - плотность теплового потока на поверхности обмотки; ?ИЗ - теплопроводность бумажной пропитанной маслом изоляции провода по табл. 9.1[1]: Внутренний перепад температуры обмотки ВН по (9.9): Перепад температуры на поверхности обмотки НН: ?О.М1 = k1 · k2 · k3 · 0,35 · q0,6 = 1 · 1,1 · 1,1 · 0,35 · 12000,6 = 29,81 °C, где k1 = 1 - для естественного масляного охлаждения; Перепад температуры на поверхности обмотки ВН: Перепад температуры на поверхности обмотки ВН: ?О.М2 = 1 · 1 · 0,8 · 0,35 · 50,30.6 = 2,938 °C, где k1 = 1 - для естественного масляного охлаждения;Принимаем B = 0,584 м при центральном положении активной части трансформатора в баке. Высота активной части: Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. Найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет: ?М.В.В = 1,2 · ?М.В = 1,2 · 33,4 = 40,1 °C <60 °C. Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака ?М.Б = 5 °C и запас 2 °C, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха: ?Б.В = ?М.В - ?М.Б = 40 - 5 - 2 = 33 °C. Для установки этих радиаторов глубина бака должна быть принята: НБ = АР с1 с2 = 0,9 0,085 0,1 = 1,085 м, где с1 и с2 - расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака по табл.
План
Оглавление
Введение
1. Предварительный расчет трансформатора
1.1 Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний
1.2 Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров ? с учетом заданных значений
2. Расчет обмоток
2.1 Расчет обмотки НН
2.2 Расчет обмотки ВН
3. Определение параметров короткого замыкания
3.1 Определение потерь короткого замыкания
3.2 Определение напряжения короткого замыкания
3.3 Определение механических сил в обмотках
4. Окончательный расчет магнитной системы. Определение параметров холостого хода
4.1 Определение размеров магнитной системы
4.2 Расчет потерь холостого хода
4.3 Расчет тока холостого хода
5 Тепловой расчет трансформатора
5.1. Тепловой расчет обмоток
5.2 Тепловой расчет бака
6. Сопоставление технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформаторов.
Список литературы
Введение
трансформатор замыкание обмотка
В настоящее время электрическая энергия для промышленных целей и электроснабжения городов производится на крупных тепловых или гидроэлектростанциях в виде трехфазной системы переменного тока частотой 50 Гц. Напряжения генераторов, установленных на электростанциях, стандартизованы и могут иметь значения 6600, 11 000, 13 800, 15 750, 18 000 или 20 000 в (ГОСТ 721-62). Для передачи электроэнергии на большие расстояния это напряжение необходимо повышать до 110, 220, 330 или 500 кв в зависимости от расстояния и передаваемой мощности. Далее, на распределительных подстанциях напряжение требуется понижать до 6 или 10 кв (в городах и промышленных объектах) или до 35 кв (в сельских местностях и при большой протяженности распределительных сетей). Наконец, для ввода в заводские цеха и жилые квартиры напряжение сетей должно быть понижено до 380, 220 или 127 в. В некоторых случаях, например, для освещения котельных или механических цехов и сырых помещений, напряжение должно быть понижено до безопасной для жизни величины - 12, 24 или 36 в.
Повышение и понижение напряжения переменного тока и выполняют силовые трансформаторы. Трансформаторы сами электрическую энергию не производят, а только ее трансформируют, т. е. изменяют величину электрического напряжения. При этом трансформаторы могут быть повышающими, если они предназначены для повышения напряжения, и понижающими, если они предназначены для понижения напряжения. Но принципиально каждый трансформатор может быть использован либо как повышающий, либо как понижающий в зависимости от его назначения, т. е. он является обратимым аппаратом. Силовые трансформаторы обладают весьма высоким коэффициентом полезного действия (к. п. д.), значение которого составляет от 95 до 99,5%, в зависимости от мощности. Трансформатор большей мощности имеет соответственно и более высокий к. п. д.
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную), имеющую другие характеристики. Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции, открытом английским физиком Фарадеем в 1831 г. Явление электромагнитной индукции состоит в том, что если внутри замкнутого проводникового контура изменяется во времени магнитный поток, то в самом контуре наводится (индуктируется) электродвижущая сила (э. д. с.) и возникает индукционный ток. Чтобы уменьшить сопротивление по пути прохождения магнитного потока и тем самым усилить магнитную связь между первичной и вторичной катушками или, как их более принято называть, обмотками, последние должны быть расположены на замкнутом железном (стальном) сердечнике (магнитопроводе). Применение замкнутого стального магнитопровода значительно снижает относительную величину потока рассеяния, так как проницаемость применяемой для магнитопроводов стали в 800-1000 раз выше, чем у воздуха (или вообще у диамагнитных материалов).
Трансформатор состоит из магнитопровода и насаженных на него обмоток. Кроме того, трансформатор состоит из целого ряда чисто конструкционных узлов и элементов, представляющих собой конструктивную его часть. Элементы конструкции служат главным образом для удобства применения и эксплуатации трансформатора. К ним относятся изоляционные конструкции, предназначенные для обеспечения изоляции токоведущих частей, отводы и вводы - для присоединения обмоток к линии электропередачи, переключатели - для регулирования напряжения трансформатора, баки - для заполнения их трансформаторным маслом, трубы и радиаторы - для охлаждения трансформатора и др.
Магнитопровод и обмотки вместе с крепежными деталями образуют активную часть силового трансформатора.
Трансформатор во время своей работы вследствие возникающих в нем потерь нагревается. Чтобы температура нагрева трансформатора (в основном его изоляции) не превышала допустимого значения, необходимо обеспечить достаточное охлаждение обмоток и магнитопровода. Для этого в большинстве случаев трансформатор (активную часть) помещают в бак, заполненный трансформаторным маслом. При нагревании масло начинает циркулировать и отдает тепло стенкам бака, а от последних тепло рассеивается в окружающем воздухе.
Список литературы
1. П. М. Тихомиров. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. М.: "Энергоатомиздат", 1986.
2. А. М. Дымков. Расчет и конструирование трансформаторов. Учебник для техникумов. "Высшая школа", 1971.
3. В. Е. Китаев. Трансформаторы. "Высшая школа", 1967.
4. А. В. Сапожников. Конструирование трансформаторов. Госэнергоиздат, 1956.
5. М. М. Кацман. Электрические машины и трансформаторы. "Высшая школа", 1971.
6. М. П. Костенко и Л. М. Пиотровский. Электрические машины. "Энергия", 1964.
7. А. М. Голунов. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. "Энергия", 1964.
8. В. В. Порудоминский. Трансформаторы с переключением под нагрузкой. "Энергия", 1965.
9. П. М. Тихомиров. Расчет трансформаторов для дуговых электрических печей. Госэнергоиздат, 1959.
10. Е. А. Каганович. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35 кв включительно. "Энергия", 1969.
11. В. П. Шуйский. Расчет электрических машин. "Энергия", 1968.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
