Название: Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением
Вид работы: реферат
Рубрика: Промышленность и производство
Размер файла: 260.25 Kb
Скачать файл: referat.me-304663.docx
Краткое описание работы: Министерство образование и науки Российской Федерации Кафедра «ЭПП» Курсовой проект « Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением ».
Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением
Министерство образование и науки Российской Федерации
Кафедра «ЭПП»
Курсовой проект
« Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением ».
Вариант №49
Выполнил:
.
Проверил:
Содержание.
1. Условие и исходные данные курсовой работы – 3 стр.
2. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний - 4 - 6 стр.
3. Определение основных размеров - 6 стр.
4. Расчет обмотки НН – 7 – 9 стр.
5.Расчет обмотки ВН - 11 – 16 стр.
6. Расчет параметров короткого замыкания - 16 – 17 стр.
7 . Расчет напряжения короткого замыкания - 17 - 18 стр.
8. Расчет магнитной системы - 18 – 20 стр.
9. Расчет потерь и тока холостого хода - 20 – 22 стр.
10. Тепловой расчет трансформатор - 22 – 29 стр.
11.Список литературы - 30 стр.
1.Условие и исходные данные курсовой работы.
Рассчитать силовой трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением (теория вопроса, общая методика расчета и справочный материал в виде таблиц, графических зависимостей и рисунков даются по книге «Расчет трансформаторов» автор П.М. Тихомиров М.: Энергоатомиздат, 1986). Исходные данные:
- полная мощность трансформатора S =400 кВА;
- число фаз m = 3;
- частота тока в сети f = 50 Гц;
- номинальное линейное напряжение обмотки высшего напряжения
(ВН) U1н = 20 кВ;
- номинальное линейное напряжение обмотки низшего напряжения
(HH) U2 H = 0,4 кВ;
ток холостого хода - i0 = 2,1 %,
потери холостого хода - Рх = 1,15 кВт,
напряжение короткого замыкания - Uк = 6,5 %,
потери короткого замыкания - Рк =5,5 кВт.
- способ регулирования напряжения, число ступеней и пределы регулирования - ПБВ 2 х 2,5% (переключением без возбуждения на стороне ВН, т.е. ручным переключением, 2 ступени каждая по 2,5%);
- схема и группа соединения обмоток - Y/Yн = 0;
- материал сердечника (магиитопровода) и обмоток - холоднокатанаятекстурованная рулоннаясталь 3404, медь;
- режим работы и способ охлаждения - длительный, естественный масляный, - характер установки - внутренняя (внутри помещения).
2. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний.
Расчет проводится для трехфазного трансформатора с плоской шихтованной магнитной системой, с концентрическими обмотками из медного провода.
Определение основных электрических величин по § 3.2. Мощность одной фазы и одного стержня
S ф = S ' = S/m = 400 /3 = 133 кВА.
Номинальные токи: I = S/√3*U, где S - в кВА, U - в кВ
на стороне ВН
I 1 = 400/√3*20 = 11,55 А;
на стороне НН
I 2 = 400/√3*0.4 = 577 А
Фазные токи:
ВН I ф1= I 1 = 11,55 А ;
НН I ф2 = I 2= 577 А .
Фазные напряжения:
ВН U ф1 = U 1 /√3 = 20000/√3=11,56 кВ ;
НН Uф2 =U2 /√3 =0,231кВ.
Испытательные напряжения (см. табл. 4.1): обмотки ВН Uисп1 = 35 кВ; обмотки НН Uucn 2 = 5кВ.
По табл. 5.8 выбираем тип обмоток: обмотка ВН при напряжении 20 кВ и токе 11,55 А — выбрали цилиндрическую многослойную из кругового провода; обмотка НН при напряжении 0,4 кВ и токе 577 А — выбрали цилиндрическая двухслойная обмотка из прямоугольного провода.
Для испытательного напряжения обмотки ВН Uисп1 = 35 кВ по табл. 4.5 находим изоляционные расстояния (см. рис . ) a12 = 9 мм; l02 = 30 мм; а22 = 10 мм.
Для испытательного напряжения обмотки НН Uucn 2 = 5кВ по табл. 4.4 найдем а01 = 5 мм.
Определение исходных данных расчета. Мощность обмоток одного стержня S'=133 кВА.
Ширина приведенного канала рассеяния
ap = a 12 +( a 1 + а2 )/3;
(а1 +а2 )/3= k * S '^(1/4)*10-2 = 0,6*3,4*10-2 =0,02 м (см. табл. 3.3, прим. 1);
a р =0,0 09 +0,0 2 =0,029 м.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания
ua = Pk /(10 S ) = 5500/(10*400) = 1,375 %.
Реактивная составляющая
up
= √ 6,52
-1,3752
= 6,353%.
Согласно указаниям § 2.3 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и комбинированными «полукосыми» на среднем стержне по рис. 2.17, в.
Прессовка стержней бандажами из стеклоленты — по рис. 2.18,6 и ярм— стальными балками по рис. 2.21, а.
Материал магнитной системы — холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм. Индукция в стержне ВС
= 1,6 Тл (по табл. 2.4). В сечении стержня 6 ступеней, коэффициент заполнения круга kкр
= 0,918 (см. табл. 2.5), изоляция пластин — нагревостойкое изоляционное покрытие, k3
=
0,965 (табл. 2.3). Коэффициент заполнения сталью kс
=kкр
*kз
= 0,918*0,965 = 0,886. Ярмо многоступенчатое, число ступеней 5, коэффициент усиления ярма kя
=1,015 (см. табл. 8.7). Индукция в ярме Вя
=
1,6/1,015= 1,576 Тл. Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 6, на прямом 2. Индукция в зазоре на прямом стыке Вз
’’
=1,60 Тл, на косом стыке Bз
’
=
BC
/√2 = 1,60/√2 = 1,131 Тл.
Удельные потери в стали рс = 1,295 Вт/кг; ря = 1,242 Вт/кг. Удельнаянамагничивающая мощность qc = 1,775 ВА/кг; qя =1,655 ВА/кг; для зазоров на прямых стыках q” з = 23 500 В-А/м2 , для зазора на косых стыках q’ з =3000 В-А/м2 (табл. 8.10, 8.17).
По табл. 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение потерь в обмотках к потерям короткого замыкания kд = 0,95 и по табл. 3.4 и 3.5 — постоянные коэффициенты для медных обмоток а= 1,33 и b = 0,42.
Принимаем kр = 0,95.
3.Определение основных размеров.(по § 3.6)
Диаметр стержня
d = A *β^(1/4)
,где β – соотношение размеров, выбирается по таблице 3.12. Я принимаю для своего расчета β = 2.
А = 0,507*((S'*ap *kp )/(f*up *Bc 2 *kc 2 ))^(1/4)
A =0,507*((133*0,029*0,95)/(50*6,353*1,62 *0,8862 ))^(1/4)=0,134
d = 0,134*2^(1/4) = 0,159 м.
Окончательно принимаем d = 0,16 м.
Средний диаметр обмоток НН и ВН
dl 2 = a * d
dl 2 = 1,33*0,16 = 0,2128 м.
Ориентировочная высота обмоток
l = π* dl 2 /Bc
l = 3.14*0,2128/1,6 = 0,42 м.
Активное сечение стержня по табл. 8.7
Пс = 0,785* kс * (A^2)
Пс = 0,785*0,886* ( 0,134 ^2) = 0,0178 м2 .
Напряжение одного витка предварительно
u в ==4.44* f * Bc * Пс
u в = 4,44*50*1,6*0,0178 = 6 ,32 В .
4.Расчет обмотки НН (п o § 6.3).
Число витков в обмотке НН
w 2 = U 2 /uв
w 2 = 231 /6 ,32 = 36,55
принимаем 37 витков.
Уточнение напряжения одного витка
u в = U 2 / w 2
u в = 231/37 = 6,243 В.
Уточнение индукцию в стержне
Вс = uв /(4,44 * f *Пс )
Вс = 6,243/(4,44*50*0,0178)
Средняя плотность тока в обмотках
Jcp = 0.746* k д *((Рк * u в )/(S*d12 ))*10^4
Jcp = 0.746*0.96*((5500*6,243)/(400*0.223))*10^4= 2,756 МА/м2
Окончательно принимаем 2,756 МА/м2
По табл. 5.8 S=400 кВА, номинальному току группы I2
= 577 А и напряжению 0,4 кВ выбираем цилиндрическую двухслойную обмотку из прямоугольного медного провода. Размер радиального канала предварительно hк
= 5 мм. Согласно § 5.1 число реек по окружности 8.
Рис. Двухслойная цилиндрическая обмотка из провода прямоугольного сечения
Число витков в одном слое двухслойной обмотки
w сл2 = w 1 /2.
w сл2 = 37/ 2 = 18,5.
Ориентировочный осевой размер витка, м,
hв2 = l 2 /( w сл2 +1)
hв2 = 0,42 /(18,5+1)=0,021 м.
Ориентировочное сечение витка, м2 ,
(П'в )нн =Iф2 / Jcp
(П'в )нн = 577*10-6 /2,756 = 210 *10-6 м2 .
Посечению витка по табл. 5.2 выбираем четыре параллельных провода
сечением 53,1 мм2 .
МПБ 4х(3,35x16/3,85)x16,5 изоляция 0,5 мм на две стороны.
Сечение витка
П2 =4* 53,1 *10-6 = 212,4 *10-6 м2 .
Плотность тока в обмотке НН
J 2 = I ф2 /П2
J 2 = 577 / 212,4 *10^(-6)= 2, 7 МА/м2 .
Осевой размер обмотки, м,
l2 = h в2 ( w сл +1)+(0,005÷0,015)
l2 = 0,021*(18 ,5 +1)+0,005= 0,4145 м.
Радиальный размер обмотки (обозначения по рис. 6.2 и 6.3), м:
двухслойной
а2 = (2а'+ а22 )*10-3
а2 = (2*3+10)*10-3 = 0,016 м.
Внутренний диаметр обмотки, м,
D ’ 2 = d + 2* a 01 * 10-3
D ’ 2 = 0, 16 +2*5*10-3 =0,1 7 м.
Наружный диаметр обмотки, м,
D ’’ 2 = D ’ 2 + 2а2
D ’’ 2 = 0,17+ 2*0,016 = 0,202 м.
Средний диаметр
D ср2 = ( D ’ 2 + D ’’ 2 )/2
D ср2 = (0,1 7 + 0,2 02 )/2 = 0,186 м.
Масса метала
GM 2 = 28*103 *с* D cp 2 * w *П2
где с- число активных стержней трансформатора.
GM 2 = 28*103 *3*0,186*37*210*10-6 = 121,4 кг.
Масса провода
G пр2 = к* GM 2
где к – коэффициент ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции по таблице 5.5 выбрали 1,05
G пр2 =1,05*1 21,4 = 127,47 кг.
Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН, м2 , для всего трансформатора в этом случае
П02 = с*kз *π*( D ’ 2 + D ’’ 2 )*l2
П02 = 3*0,965*3,14*(0,17+0,202)*0,41= 1,712 м2 .
Основные потери короткого замыкания в НН
Росн2 =2,4*10-12 *J2 * GM
Росн2 =2,4*10-12 *2, 7 2 *1012 *1 21,4 = 2 124 Вт.
После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН (см. §7.1) следует найти плотность теплового потока, Вт/м2 , на поверхности обмотки
q 2 = (Росн2 * k д2 )/ П02
где kд2 = 1+0,095*108 *β2 *а4 *n2
β = ( b * m / l )* kp
β= ( 16 *10-3 * 50 /0,42)*0 , 95= 1,8
kд2 = 1+ 0,095*108 *1,82 *(3,35*10-3 )4 *42 =1,065
где n— число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; m— число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; а— размер проводника в направлении, перпендикулярном линиям магнитной индукции поля рассеяния; b— размер проводника в направлении, параллельном линиям магнитной индукции поля рассеяния; l — общий размер обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; kp — коэффициент приведения поля рассеяния (см. § 7.2).
q 2 = (2 124 *1,065)/ 1, 712 = 1284 Вт/м2 .
меньше допустимого (qдоп <= 1200÷1400 Вт/м2 ).
5.Расчет обмотки ВН (п o § 6.3).
Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напряжения, для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле
w н1 = w 2 *(Uф1 / Uф2 )
w н1 = 37 *( 11560 / 231 ) = 1851 .
Число витков па одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду
w р = ∆ U /( u B *√3)
w р = (20000 * 0,025) / (6,32 * √ 3) = 45,66
принемаем
w р = 46
где ∆U — напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений, В; uB — напряжение одного витка обмотки, В.
Обычно ступени регулирования напряжения выполняются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях
На четырех ступенях:
верхние ступени напряжения .... w1 = w н1 +2 w р , wH 1 + wp ;
при номинальном напряжении: w н1
нижние ступени напряжения .... w н1 — w p , w н1 —2wр .
Напряжение, В число витков на ответвлениях
U н1 +2*0,025* U н1 w1 = w н1 +2 w р
U н1 +0,025* U н1 w1 = wH 1 + wp
U н1 w1
U н1 - 0,025* U н1 w1 = wH 1 - wp
U н1 - 2*0,025* U н1 w1 = w н1 -2 w р
напряжение, В | Число витков на ответвлениях |
21000 | 1943 |
20500 | 1897 |
20000 | 1851 |
19500 | 1805 |
19000 | 1759 |
Для трехфазного трансформатора или однофазного с параллельным соединением обмоток двух стержней найденное число витков w1 = w н1 +2 w р или w1 = w н1 -2 w р является числом витков на один стержень.
Осевой размер обмотки ВН l1 принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l2 .
Плотность тока, А/м2 , в обмотке ВН предварительно определяется по формуле
J 1 = 2* JCP – J 2
J 1 = 2* 2,756 *106 – 2, 7 *106 = 2,812 *106 А/м2 .
Сечение витка обмотки ВН, мм2
(П'в )вн =Iф1 / ( Jcp *10-6 )
(П'в )вн = 11,55/ 2,756=4,2 мм2
По таблице 5,8 — выбрали цилиндрическую многослойную из кругового провода (S= 400 kBA; I1= 11,55 A; Uн1=20000 B; П'1 =4,2 мм2)
Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода.
П” 1 =(П'в )вн / n в1 = 4,2/1 =4,2 — сечение одного провода, мм2 . Окончательно принимаем П” 1 = 4,375 мм2 . По этому сечению и сортаменту обмоточного провода для трансформаторов (см. табл. 5.1) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции d2 и провода в изоляции d” 2 , мм. Подобранные размеры провода записываются так:
d1 |
d''1 |
Марка провода xnв1 х
2,36 |
4,19 |
ПБ х 1 х
где nв1 — число параллельных проводов,
Полное сечение витка, м2 ,
П1 = n в1 * П” 1 *10-6
П1 = 1 * 4,375 * 10-6 = 4,375 *10-6 м2
где П” 1 — сечение одного провода, мм2 . Полученная плотность тока, А/м2 ,
J 1 = I Ф1 /П1
J 1 = 11,55 / 4,375 *10-6 = 2,64 *10 - 6 А/м2 .
![]() |
Рис. Многослойная цилиндрическая обмотка из провода круглого сечения.
Число витков в слое
wc л1 = l 1 / d” 2 где l 1 в мм
wc л1 = 420 / 4,19 = 100
Число слоев в обмотке
n сл1 = w1 / wc л1
n сл1 = 1851/ 100= 18,51=19
( nсл1 округляется до ближайшего большего числа).
Рабочее напряжение двух слоев, В,
U мсл = 2*w c л1 * u в .
U мсл = 2*100* 6,32= 1264 В.
По рабочему напряжению двух слоев по табл. 4.7 в соответствии с указаниями § 4.5 выбираются число слоев и общая толщина δмсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки ( 3* δмсл =0,12 мм). Минимальная ширина масляного канала между катушками а22 выбирается по табл. 9.2.
Радиальный размер обмотки, м: две катушки без экрана
а1 = 3* d” 2 +2*1 мм
а1 =3*4,19+2= 14 , 5 7 мм
В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ под внутренним слоем обмотки устанавливается металлический экран — незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщиной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно междуслойной изоляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со стороны масляного канала.
При наличии экрана радиальный размер обмотки определяется по формуле
а2экр = а1 +(δэкр + 2*δмсл )*10-3
а2экр = 0,0 145 7+(0,5+ 3*0,12)*10-3 = 0,0 1 5 4 3м
где δэкр = 0,5 мм; δмсл но табл. 4.7.
Для рабочего напряжения 35 кВ можно принять дополнительное увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев междуслойной изоляции на 3 мм. Минимальный радиальный размер а’ 12 , мм, осевого канала между обмотками НН и ВН и толщина изоляционного цилиндра выбираются по испытательному напряжению обмотки ВН согласно § 4.5. (а’ 12 = 9 мм )
а12экр =( а’ 12 + δэкр + 2*δмсл )*10-3
а12экр = ( 9 + 0,5+ 0,12)*10-3 = 0,00998 м.
Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана — до его внутренней изоляции), м,
D '1 = D ” 2 + 2 a 12
D '1 = 0,2 02 +2*9*10-3 = 0,22 м.
Наружный диаметр обмотки: с экраном
D ” 1 = D '1 + 2 * а2экр
D ” 1 = 0,2 2 + 2*0,0 1 54 3 = 0,25 м.
Поверхность охлаждения, м2 ,
По1 = с* n * k *π*( D '1 + D ” 1 )*l
где с — число активных стержней магнитной системы.
Для двух катушек по рис. 5.22, д n= 2; k = 0,8.
По1 = 3* 2* 0,8*3,14*(0,2 2 +0,25)*0,4 2 = 2 , 975 м2 .
Средний диаметр
D ср1 = ( D ’ 1 + D ’’ 1 )/2
D ср1 = ( 0, 22 +0,25 )/2 = 0,235 м.
Масса метала
GM 1 = 28 * 103 * с * D cp 1 * w н1 * П1
где с- число активных стержней трансформатора.
GM 1 = 28 * 103 * 3 * 0,2 3 5 * 1851 * 4,375 * 10-6 = 160 кг.
Масса провода
G пр1 = к* GM 1
где к – коэффициент ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции по таблице 5.4 выбрали 1,12
G пр1 =1,12*1 60 = 179 кг .
Основные потери короткого замыкания в НН
Росн1 =2,4*10-12 *J2 * GM 1
Росн1 =2,4*10-12 *2 ,64 2 *1012 *1 60 = 2676 Вт.
После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН (см. §7.1) следует найти плотность теплового потока, Вт/м2 , на поверхности обмотки
q 1 = (Росн1 * k д1 )/ П01
где kд1 = 1+0,095*108 *β 1 2 * d 4 *n2
β 1 = ( d * m / l )* kp
β = ( 2, 36*10-3 *52/0,42)*0,95= 0,278
kд = 1+ 0,095*108 *0,2782 *(2,36*10-3 )4 *42 =1,003
где n— число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; т — число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; l — общий размер обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; d— диаметр круглого проводника; kp — коэффициент приведения поля рассеяния (см. § 7.2).
q 2 = ( 2676 *1,003)/3,48= 771 ,5 Вт/м2 .
меньше допустимого (qдоп <= 1200÷1400 Вт/м2 ).
6. Расчет параметров короткого замыкания.
Основные потери в отводах:
отводы НН
общую длину проводов для соединения в звезду
l отв2 = 7,5 * l
l отв2 = 7,5*0,42= 3,15
масса металла проводов отводов можно
G отм2 = l отв 2 * П2 * γ
где γ – плотность металла отводов для меди 8900 кг/м3
G отм2 =3,15 *212,4*10^(-6) * 8900 = 5,95 кг.
Ротв2 = k * G отм2 * J 2 2
где k выбирается в зависимости от металла отводов для меди выбрали 2,4*10-12
Ротв2 = 2,4 * 10-12 * 5,95 *(2,7 * 106 )2 = 104 Вт;
отводы ВН
общую длину проводов для соединения в звездой
l отв1 = 7,5 * l
l отв1 = 7,5 * 0,42= 3,15 м;
масса металла проводов отводов можно
G отм1 = lотв1 * П1 * γ
где γ – плотность металла отводов для меди 8900 кг/м3
G отм1 = 3,15 * 4,375 * 10^(-6) * 8900 = 0,1226 кг.
Ротв1 = k * G отм1 * J 12
где k выбирается в зависимости от металла отводов для меди выбрали 2,4*10-12
Ротв1 = 2,4 * 10-12 * 0,1226 *(2,64 * 106 )2 = 2,1 Вт;
Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно по (7.25) и К находим по табл. 7.1 принимаем для нашего расчета К = 0,015
Рб = 10 * К * S
Рб = 10 * 0,0 1 5 * 4 00 = 6 0 Вт.
Полные потери короткого замыкания
Рк ном = Росн1 *kд1 + Росн2 *kд2 + Ротв2 + Ротв1 + Рб
Рк ном = 2676 * 1,003 + 2124 * 1,065 + 104 + 2,1 + 60 = 5 112 ,16 Вт,
((Рк -Рк ном )/ Рк ) * 100
((5500 - 5 112 ,16) / 5500 ) * 100 = 7 , 05 %
7. Расчет напряжения короткого замыкания (по § 7.2 ).
Активная составляющая
u а = Рк ном /(10* S)
u а = 5112, 16/(10 * 400 ) = 1,278 %.
Реактивная составляющая
up = (( 7,92 * f * S’ * β * ap * kp ) / uв 2 ) * 10-3
up = (( 7,92 * 50 *133 * 1,9 * 0,029 * 0,95)/ 6,322 ) *10-3 = 6,9 %.
Напряжение короткого замыкания
uk
= √
u
а
2
+
up
2
uk = √ 1,2782 + 6,92 = 7,01 %
или(( uk з - uk ) / uk з )* 100
(( 6 ,5 - 7 , 0 1 )/ 6 ,5) * 100 = - 7,8 %
Установившийся ток короткого замыкания в обмотке ВН по (7.38) и табл. 7.2.
Iky = (100 * I ном ) /( uk * ( 1 + (( 100* S ном ) / ( uk * Sk ))))
Iky = ( 100 * 11,55 ) / ( 7,04 * (1 + (( 100*400) / ( 7,04 * 2500000)))) = 163,7 A
где Sk - выбирается по таблице 7.2.
Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания
ikmax =1,41 * k м * Iky
где при uр / uа = 6,9 / 1,278 = 4,96 по табл. 7.3 kM √2 = 2,09.
ikmax = 2,09 * 163,7 = 342 A .
Радиальная сила по (7.43)
Fp = 0,628 ( ikmax * w )2 * β * k Р *10-6
Fp = 0,628 ( 342* 1851 )2 * 1,9 * 0 ,95 * 10-6 = 454257 Н.
Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН по (7.48) и (7.49)
σp = Fp / ( 2 * π * w 1 * П1 )
σp = 454257 / ( 2 * 3,14 * 1851 * 4,375 * 10-6 ) = 8,93 МПа.
Среднее сжимающее напряжение в проводах внутренней обмотки
σp = Fp / ( 2 * π * w 2 * П2 )
σp = 454257 / ( 2 * 3,14 * 37 * 212,4 * 10-6 ) = 9,204 МПа.
8. Расчет магнитной системы ( по § 8.1 – 8.3 ).
Выбираем конструкцию плоской трехфазной магнитной системы, собираемой в переплет (шихтованной), с четырьмя косыми стыками и комбинированными «полу косыми» на среднем стержне. Стержень прессуется бандажами из стеклоленты, ярма — балками и стальными полубандажами. Обмотки прессуются прессующими кольцами. Сечение стержня с 6 ступенями без прессующей пластины, размеры пакетов по табл. 8.5. Сечение ярма повторяет сечение стержня, три последних пакета ярма объединены в один; в ярме 5 ступеней. В Стержне и ярме два продольных канала по 3 мм.
Полное сечение стержня
Пфс = 183,5 см2 (табл. 8.6).
Активное сечение
Пс = kз * Пфс
Пс = 0,965 * 183,5 = 177 см2 .
Полное сечение ярма
Пфя = 188,3 см2 .
Активное сечение ярма
Пя = kз * Пфя
Пя = 0,965 * 188,3= 181,7 см2 .
Общая толщина пакетов в половине сечения стержня (по таблице 8.5)
7 + 7 + 7 + 10 + 23 + 20 = 74 мм.
Ширина ярма
b я = 2 * 7,4 = 14,8 см.
Длина стержня при наличии нажимного кольца по (8.3)
lc = ( l + 2 * l ’ 0 ) * 10-3
lc = (420 + 2 * 30) * 10-3 = 0,48 м.
Расстояние между осями соседних стержней
С = D ” 1 + а22
С = 0, 25 + 0,01 = 0,26 м.
Объем угла по табл. 8.7 Vy =2470 см3 , γc т = 7650 кг / м3 .
Масса стали угла по (8.6)
Gy = k 3 * Vy * γc т * 10-6
Gy = 0,965* 2470 * 7650 * 10-6 = 18,2 кг.
Масса стали стержней в пределах окна магнитной системы по ( 8.12)
G ’ c = c * Пс * l c * γc т
G ’ c = 3 * 177 * 10-4 * 0,4 8 * 7650 = 195 кг .
Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма по (8.13)
G " c = c * ( Пс * а1я * γст * 10-3 – G y )
G " c = 3 * ( 177 * 10-4 * 0,175 * 7650 * 10-3 — 18,2 ) = 16,47 кг.
Масса стали стержней
Gc = G ' c + G " c
Gc = 195 + 1 6,47 = 211,47 кг .
Масса стали в ярмах по (8.8) — (8.10)
G ’ я = 2 * ( с -1) * С * Пя * γc т
G ’ я = 2 * (3— 1) * 0, 26 * 181,7 * 10-4 * 7650 = 145 кг ;
G ’’ я = 2 * Gy
G ’’ я = 2* 18,2 = 36,4 кг ;
Gя = G ’ я + G ’’ я
Gя = 1 45 + 36,4 = 181 ,4 кг .
Полная масса стали трансформатора
G ст = Gc + Ся = 211,47 + 181 ,4 = 392 ,87 кг .
9. Расчет потерь и тока холостого хода (по § 8.2).
Магнитная система шихтуется из электротехническом тонколистовой рулонной холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм.
Индукция в стержне
Вс = uв / ( 4,44 * f * Пс )
Вс = 6 , 3 2 / ( 4,44 * 50 * 177 *10-4 ) = 1,6 Тл.
Индукция в ярме
Вя = uв / ( 4,44 * f * Пя )
Вя = 6,32 / ( 4,44 * 50 * 181 ,7 *10-4 ) = 1,5 6 Тл.
По табл. 8.10 находим удельные потери:
при Вс = 1,6 Тл; рс = 1,295 Вт/кг; р з , с = 645 Вт/м2 (шихтовка в одну пластину);
при Вя =1,56 Тл; ря = 1,207 Вт/кг;
при Вз = 1,6 /√ 2= 1,12 Тл; рз = 360 Вт/м2 .
По тексту гл. 8 и табл. 8.13 находим коэффициенты для стали 3404 толщиной 0,35 мм при наличии отжига: kп,я = 1,0; kп,р = 1,05; kп,з =1,0; kп, л = 1,0; kп, ш =1,02;
kп,п =l,03; kп, y = 9,38.
Число косых зазоров 5, прямых— 1.
Px = ( k п , р * k п , з * ( рс * Gc + ря * G’ я – 4 * ря * Gy + (( рс + ря ) / 2) * k п , у * Gy ) +
+ Σ рз * n з * Пз ) * k п,я * kп,п * k п, ш
Px = ( 1,05 * 1 * ( 1,295 * 211,47 + 1,207 * 1 45 – 4 * 1,207 * 18,2 + (( 1,295 + 1,207 ) / 2 ) *
* 9,38 * 18,2 ) + 645 * 1 * 177/√2 * 10-4 + 360 * 5/√2 * 177 * 10-4 ) * 1,0 * 1,03 * 1,02 = 725 Вт
Потери холостого хода Px = 725 Вт, или (( 1150 – 725) / 1150) *100 = 37 %.
Потери холостого хода на 37% лучше заданной нормы
По табл. 8.17 находим удельные намагничивающие мощности:
при Вс = 1,6 Тл; qс = 1,8 ВA/кг; qз , с = 24000 ВA/м2 (шихтовка в одну пластину);
при Вя =1,56 Тл; qя = 1,576 ВA/кг;
при Вз = 1,6 /√ 2= 1,12 Тл; qз = 3500 ВA/м2
По тексту гл. 8 и табл. 8.12, 8.20 и 8.21 находим коэффициенты: kт,р = l,18; kт,з =l,0 (при наличии отжига пластин); kт,у =35,2; kт,пл = 1,2; kт,я = 1,0; kт,п =1,05; kт,ш =1,02.
Qx = ( kт,р * kт,з * ( qс * Gc + qя * G ’ я – 4 * qя * Gy + (( qс + qя ) / 2) * kт,у * kт,пл * Gy ) +
+ Σ qз * n з * Пз ) * kт,я * kт,п * kт,ш
Qx = ( 1,18 * 1,0 * ( 1,8 * 211,47 + 1,576 * 1 45 – 4 * 1,576 * 18,2 + (( 1,8 + 1,576) / 2) * 35,2 * 1,2 * 25,6 ) + 24000/√2 * 1 * 177 * 10-4 + 3500/√2 * 5 * 177 * 10-4 ) * 1,0 * 1,05 *
* 1,02 = 3577 ВА
Относительное значение тока холостого хода
i 0 = Qx / (10 * S )
i 0 = 3577 /(10 * 400) =0,894 %,
или ((2,1 – 0,894)/ 2,1) *100 = 57 %.
Активная составляющая тока холостого хода
i оа = Px / ( 10 * S )
i оа =725 / ( 10 * 400) = 0,18 %.
Реактивная составляющая
iop = √ i 0 2 – i 2 оа
iop = √ 12 — 0,182 = 0 ,9 8 %.
Ток холостого хода (для обмотки НН)
Ix = Qx / ( m * U ф2 )
Ix =3577 /(3 * 400) = 2,98 А
Активное составляющая тока холостого хода, фазное значение,
Ixa = Рх / ( m * U ф2 )
Ixa =725 /(3 * 400) = 0,6 А;
Реактивная составляющая
Ix р = √ Ix 2 - Ixa 2
Ix р = √ 2,982 - 0,62 = 2,92 А
Коэффициент полезного действия трансформатора
η = ( 1- ((Рк ном + Px ) / ( S + Рк ном + Px ))) * 100
η = ( 1 – (( 5565,16 + 725) / ( 400 * 103 + 5565,16 + 725))) * 100 = 98,45
11.Список литературы
1) Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов»; Москва, 1986
2) Сапожников В.А. «Конструирование трансформаторов»; Москва, 1684
Похожие работы
-
Проектирование релейной защиты понижающих трансформаторов
Екатеринбург, 2011 СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………............4 1. Исходные данные для проектирования релейной защиты………...............5
-
Рассчитать основные размеры бражной колонны
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра органической химии и пищевой технологии
-
Трехфазные трансформаторы изготовляют главным образом стержневыми
Трехфазные трансформаторы изготовляют главным образом стержневыми. Схема построения магнитопровода трехфазного стержневого трансформатора показана на рис. 102, а. Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стержне сердечника, а другой стержень магнитопровода каждого трансформатора не имеет обмотки.
-
Исследование усилительного каскада с общим эмиттером на биполярном транзисторе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО «АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И.Ползунова»
-
Расчет трехфазного силового масляного двухобмоточного трансформатора
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО Ж/Д ТРАНСПОРТА УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ Кафедра: электрические машины КУРСОВОЙ ПРОЭКТ по дисциплине: электрические машины
-
Расчёт электронного автоматического моста
Автоматизация промышленного производства. Получение навыков в расчёте электронного автоматического моста. Описание прибора и принцип его действия. Измерение, запись и регулирование температуры. Проектирование систем автоматического регулирования.
-
Проектирование главной схемы электрических соединений подстанции
Министерство образования Российской Федерации НГТУ Кафедра Э.С. Курсовая работа по дисциплине “Производство электрической энергии” Тема: Проектирование главной схемы электрических соединений подстанции.
-
Расчет системы отопления и вентиляции промышленного здания
Министерство Путей Сообщения Российской Федерации Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) Кафедра: «Теплоэнергетика железнодорожного транспорта»
-
Расчет трансформатора
Основные электрические величины. Определение основных размеров трансформатора, разновидности обмоток и порядок расчета их параметров. Механические силы в обмотках при коротком замыкании. Коэффициент полезного действия трансформатора, пути его повышения.
-
Статика. Кинематика точки
Министерство образования и науки Российской Федерации Кафедра «Теоретическая механика и сопротивление материалов» Расчетная работа по теоретической механике №1