Масляной трансформатор

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Октября 2013 в 15:48, курсовая работа

Краткое описание

В настоящее время для силовых трансформаторов установлены две категории качества. К высшей категории относятся трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их; к первой категории - трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне современных требований народного хозяйства и отвечают нормативно-техническим документам. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь холостого хода и короткого замыкания, тока холостого хода, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности, и другие показатели.

Содержание

Введение 3
1. Расчет основных электрических велечин 4
1.1 Определение основных параметров 4
2. Расчет основных значений трансформатора 5
2.1 Выбор схемы конструкции и изготовления магнитной системы. 5
2.2 Выбор марки, толщины листов стали, типа изоляции пластин, индукции в магнитной системе. 5
2.3 Предварительный выбор конструкции обмоток 6
2.4 Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношений конструкции обмоток основных размеров с учетом заданных значений 6
2.5 Определение диаметра стержня и высоты обмотки 13
3. Расчет обмоток ВН и НН. 14
3.1 Расчет обмотки НН 14
3.2 Расчет обмотки ВН 15
4.1 Потери короткого замыкания 18
4.2 Расчет напряжения короткого замыкания 19
4.3 Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании 19
4.4 Температура обмоток через 5 с. После возникновения КЗ 20
5. Расчет магнитной системы 21
5.1 Расчет размеров магнитной системы и массы стали 21
6. Расчет параметров холостого хода 22
6.1 Расчет потерь холостого хода 22
6.2 Расчет тока холостого хода 23
7. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения 25
7.1 Поверочный расчет обмоток 25
7.2 Расчет системы охлаждения 7 25
7.3 Допустимое превышение температуры обмоток и масла над температурой воздуха 26
Список литературы 30

Вложенные файлы: 1 файл

ПЗ_Трансформатор.doc

— 719.00 Кб (Скачать файл)


Аннотация

Проведен  расчет масляного трансформатора типа ТМ-400/35.

Рассмотрены особенности проектирования масляного  трансформатора с обмотками из алюминиевого провода, плоской трёхстержневой магнитной системой и типом регулирования напряжения РПН.

Выполнены сборочный чертёж магнитопровода и чертежи обмоток высокого и низкого напряжения.

 

Содержание

 

Введение

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две и более индуктивно связанные обмотки и предназначенные  для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько систем переменного тока. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электроэнергии на большие расстояния от места ее производства до места ее потребления требует в современных сетях не менее чем пяти-шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Необходимость распределения  энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличения числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов.

Определяя место силового трансформатора в электрической  сети, следует отметить, что по мере удаления от электростанций единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 kBm потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы вкладываются в наиболее отдаленные части сети, то есть в трансформаторы 35 kB и 10 kB.

В этих же трансформаторах  возникает основная масса потерь энергии оплачиваемых по дорогой цене.

К высшей категории относятся  трансформаторы, технико-экономические  показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь XX и КЗ, тока XX, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности и другие показатели

 

1. Расчет  основных электрических велечин

1.1 Определение  основных параметров

1.1.1 Мощность одной  фазы и одного стержня трансформатора 

1.1.2 Номинальный (линейный) ток обмоток

Низкого напряжения (НН)

Высокого напряжения (ВН)

1.1.3 Фазный ток обмотки  одного стержня 

Низкого напряжения (НН)  Iф нн=76,98  А.

Высокого напряжения (ВН) Iф вн = 6,598   А.

1.1.4 Фазное напряжение 

Низкого напряжения (НН)         

Высокого напряжения (ВН)            

1.1.5 Испытательное напряжение (таблица 4.1): для обмоток НН UИСП НH=18 кB; для обмоток ВН UИСП  ВН =85 кB.

Для испытательного напряжения обмоток ВН изоляционные расстояния (таблица 4.5):

Для испытательного напряжения обмоток НН изоляционные расстояния (таблица  4.4): 

Обмотка ВН при напряжении 35 кВ и  токе 6,598 А цилиндрическая  многослойная из круглого провода.

Обмотка НН при напряжении 3 кВ и  токе 76,98 А двухслойная цилиндрическая из прямоугольного провода. 

 

1.1.6 Активная  составляющая напряжения короткого  замыкания

1.1.7 Реактивная  составляющая короткого замыкания

2. Расчет основных значений трансформатора

2.1 Выбор схемы  конструкции и изготовления магнитной  системы.

Для разрабатываемого трансформатора согласно указаниям  §2.1 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему. Стержни и ярма собираем в переплет из плоских пластин как единую цельную конструкцию. Используем шихтовку пластин с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне.

                                                                                                                                                                                                                 


Рисунок1.1 - Шихтовка магнитной системы

2.2 Выбор марки,  толщины листов стали, типа изоляции пластин, индукции в магнитной системе.

Стержни магнитной  системы прессуются расклиниванием с обмоткой. Материал магнитной системы  холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм. Магнитная  индукция в стержне трансформатора В=1,65 Тл (таблица 2.4). В сечении стержня 7 ступеней, коэффициент заполнения круга kкр=0,918 (таблица 2.5); изоляция пластин - нагревостойкое изоляционное покрытие kз=0,97 (таблица 2.2)

 

 

 

2.3 Предварительный  выбор конструкции обмоток

Расположение  обмоток на стержне трансформатора концентрическое. По форме обмотки выполняются в виде круговых цилиндров, в поперечном сечении имеющих форму кольца.

2.4 Предварительный  расчет трансформатора и выбор  соотношений конструкции обмоток основных размеров с учетом заданных значений

 

2.4.1 Суммарный  приведенный радиальный размер  обмоток. 

где k=0,6  (табл. 3.3).

2.4.2 Ширина приведенного  канала рассеяния

2.4.3 Расчет  основных коэффициентов

Коэффициент заполнения круга kKp=0,918 (таблица 2.5); изоляция 
пластин - нагревостойкое изоляционное покрытие, k3=0,97 (таблица 2.3). 
Коэффициент заполнения сталью  

Ярмо многоступенчатое, число ступеней 6, коэффициент усиления ярма kя=1,02 (таблица 2.8).  Индукция в ярме . Число зазоров в магнитной системе: на косом стыке - четыре,  на прямом - три.  Индукция в зазоре на прямом  стыке В"3С=1,65 Тл, на косом стыке   В’3С/ =1,15 Тл 

    По  таблице 3.6 находим коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотках kd=0,94 и по таблицам 3.4, 3.5 постоянные коэффициенты для медных обмоток

а=1,4

b=0,4

Принимаем kp=0,95 (стр. 162).  Удельные потери в стали рс=1,411 Вт/кг, ря=1,353 Вт/кг (таблица 8.10). Удельная намагничивающая мощность qc= 2,131 В А/кг, qя=1,958 ВА/кг. Удельная намагничивающая мощность для зазоров на прямых стыках  qз"=26700  ВА/м , на косых стыках  qз’=4000 ВА/м

2.4.4 Минимальная  стоимость активной части трансформатора 

x=1,1158   

Решение этого  уравнения дает значение , соответствующее минимальной стоимости активной части.

2.4.5 Предельные  значения  по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям:

Оба полученных значения лежат за пределами обычно применяемых.

2.4.6 Масса  одного угла магнитной системы 

2.4.7 Активное  сечение стержня

2.4.8 Площадь  зазора на прямом стыке:        

      Площадь зазора на косом стыке:          .

2.4.9 Для магнитной  системы  потери холостого  хода 

kп.д.=1,13(табл. 8.14)

kп.у.=10,18(табл. 8.13)

2.4.10 Полная  намагничивающая мощность 

=1,2  (стр. 396)- для плоской трехфазной  шихтованной магнитной системы; =1,06;     

 
Таблица 1.1- Предварительный  расчет трансформатора типа ТМ-400/35 с плоской шихтованной магнитной системой и медными обмотками

β

1,8

1,85

1,9

2

2,4

x

1,158292

1,166253

1,174055

1,189207

1,244666

x^2

1,341641

1,360147

1,378405

1,414214

1,549193

x^3

1,554012

1,586276

1,618323

1,681793

1,928228

A1/x

260,8806

259,0998

257,3781

254,0987

242,7768

A2*x^2

85,43971

86,61824

87,78096

90,06136

98,65728

Gc

346,3203

345,718

345,159

344,1601

341,4341

B1*x^3

321,4163

328,0895

334,7177

347,8452

398,8154

B2*x^2

36,35847

36,85999

37,35477

38,32519

41,98314

357,7748

364,9495

372,0725

386,1704

440,7986

Gст

704,0951

710,6675

717,2316

730,3305

782,2326

29,51069

30,12338

30,73195

31,93725

36,61705

1,243*Gс

552,0346

551,0745

550,1835

548,5912

544,2459

1,2*Gя

547,3954

558,3727

569,2709

590,8407

674,4218

5,23*Gу

154,3409

157,5453

160,7281

167,0318

191,5072

Px

1253,771

1266,993

1280,183

1306,464

1410,175

Пс

0,02482

0,025163

0,0255

0,026163

0,02866

1,69*Gс

938,5281

936,8958

935,381

932,6738

925,2863

80,04*Gy

3719,232

3796,45

3873,148

4025,051

4614,847

1,62*Gя

890,8592

908,7242

926,4606

961,5643

1097,588

1491,524*x^2

2001,089

2028,692

2055,924

2109,333

2310,659

Qx

7549,709

7670,762

7790,914

8028,623

8948,381

i0

1,887427

1,917691

1,947728

2,007156

2,237095

G0

235,806

232,5976

229,5167

223,7053

204,214

0,89*G0

209,8674

207,0119

204,2699

199,0977

181,7505

Gпр

186,782

184,2406

181,8002

177,1969

161,7579

ko,c *Gпр

343,6788

339,0027

334,5124

326,0424

297,6346

Са,ч

1047,774

1049,67

1051,744

1056,373

1079,867

J

3,022471

3,043246

3,063603

3,103141

3,247857

σр

8,764628

8,946598

9,127342

9,485312

10,87521

d

0,188431

0,189726

0,190995

0,19346

0,202482

d12

0,263803

0,265617

0,267393

0,270844

0,283475

l

0,46019

0,45083

0,441903

0,425226

0,37088

C

0,386803

0,388617

0,390393

0,393844

0,406475


 

Рисунок 1.2- Изменение  массы стали стержней, ярм, магнитной системы и металла обмоток для трансформатора типа ТМ-400/35 с медными обмотками

Рисунок 1.3 - Изменение  относительной стоимости активной части с изменением для трансформатора типа ТМ-400/35 с медными обмотками

Рисунок 1.4- Изменение  потерь с изменением для трансформатора типа ТМ-400/35 с медными обмотками

 

 

Рисунок 1.5- Изменение  тока холостого хода с изменением для трансформатора типа ТМ-400/35 с медными обмотками

 

 

2.5 Определение  диаметра стержня и высоты  обмотки

Для выбранного значения d и рассчитаем некоторые данные: =1,85; x=1,166;   x2=1.36

2.5.1 Диаметр стержня

2.5.2 Средний  диаметр обмоток 

2.5.3 Высота  обмоток 

2.5.4 Активное  сечение стержня 

2.5.5 Высота  стержня

2.5.6 Расстояние между осями стержней

Масса стали Gcm=710,67 кг; масса металла обмоток Go=232,6 кг; масса провода Gnp=184,24 кг;  плотность тока j=3,04*106 А/м2; механические напряжения в обмотках р= 8,95  МПа; Рх=1266,99 Вт; i0=1,9  %.

 

3.  Расчет обмоток ВН и НН.

3.1 Расчет обмотки  НН

3.1.1 Число  витков на одну фазу обмотки 

3.1.2 Уточняем  напряжение одного витка 

3.1.3 Средняя  плотность тока в обмотках

3.1.4 Ориентировочное  сечение витка 

По таблице 5.8 выбираем конструкцию цилиндрической двухслойной обмотки из прямоугольного провода.

По сечению  витка по таблице 5.2 выбираем 4 параллельных проводов ПБ сечением . Берем   =5,79   мм  

Выбираем  двухслойную обмотку для намотки  на ребро

Полное сечение витка 

3.1.5 Полученная плотность тока

3.1.6 Осевой размер витка

3.1.7 Осевой  размер обмотки 

Информация о работе Масляной трансформатор