Расчет трансформатора

ОГЛАВЛЕНИЕ  

ЗАДАНИЕ  НА КУРСОВУЮ  РАБОТУ  …………………………...………… 4

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ   ОСНОВНЫХ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ   ПАРАМЕТРОВ  …… 6

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ  РАЗМЕРОВ  ТРАНСФОРМАТОРА  ……... 8

3 РАСЧЁТ  ОБМОТОК НИЗКОГО  И  ВЫСОКОГО  НАПРЯЖЕНИЯ  …… 12

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ  КОРОТКОГО  ЗАМЫКАНИЯ  ……….16

5 ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ  МАГНИТНОЙ  СИСТЕМЫ  ……………..21

6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ  ХОЛОСТОГО  ХОДА  ………………...23

7 СРАВНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ,  ПОЛУЧЕННЫХ  В РЕЗУЛЬТАТЕ

    РАСЧЁТА  В  П.П.  4, 5  И  6  С ПАСПОРТНЫМИ ДАННЫМИ  ………..24 

   ЗАКЛЮЧЕНИЕ  ….…..…………………………………………………………25

   БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК  ….…………………………………….26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВУЮ  РАБОТУ 

      Для  трёхфазного  трансформатора,  паспортные  данные  и  соединение  обмоток  которого  приведены  в  табл. 1,  выполнить  следующее:

      1. Определить  основные  электрические   величины:  линейные  и  фазные  токи  и  напряжения  обмоток  ВН  и  НН.  Выбрать  испытательное  напряжение  обмоток.

      2. Определить  главные  размеры   трансформатора

а)  выбор  схемы  и  конструкции  магнитной  системы; 

б)  выбор  марки  и  толщины  листов  стали  и  вида  изоляции  пластин  магнитной  системы;

в)  выбор  материала  обмоток  медного  или  алюминиевого  провода;

г)  выбор  конструкции  и  определение  основных  изоляционных  промежутков  главной  изоляции  обмоток;

д)  определение  диаметра  стержня  и  высоты  обмотки;

е)  предварительный  расчёт  магнитной  системы.

      3. Рассчитать  обмотки  низкого   и  высокого  напряжения

а)  выбор  типа  обмоток  НН  и   ВН;

б)  расчёт  обмотки  НН;

в)  расчёт  обмотки  ВН;

      4. Определить  параметры  короткого   замыкания

а)  потери  короткого  замыкания;

б)  напряжение  короткого  замыкания;

в)  механические  силы  в  обмотках;

      5.  Провести  окончательный  расчёт  магнитной  системы 

а)  определить  размеры  пакетов  и  активных  сечений  стержня  и  ярма;

б)  определить  массы  стержней  и  ярма  к  общей  массе  активной  стали;

      6. Определить  параметры  холостого   хода

а)  потери  холостого  хода;

б)  ток  холостого  хода;

      7. Сравнить  параметры,  полученные  в  результате  расчёта  в   п.п. 4, 5, 6  с  паспортными   данными  трансформатора.

Таблица  1 - Паспортные  данные  трансформатора  ТМ-160/10/0,069

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ   ПАРАМЕТРОВ. 

Рассчитаем  линейные  и  фазные  токи  и  напряжения  для  обмотки  ВН: 

            

Так  как  обмотка  ВН  соединена  в  звезду,  то: 

           , 

По  исходным  данным  U=10, кВ,  тогда фазное  напряжение  будет равно: 

            

Рассчитаем  линейные  и  фазные  токи  и  напряжения  для  обмотки  НН: 

            

Так  как  обмотка  НН  соединена  в  звезду,  то: 

           , 

По  исходным  данным  U=0,69, кВ,  тогда фазное  напряжение  будет равно: 

            U_Ф=U=0,69,  кВ,

      Нормированные  испытательные  напряжения  силового  трансформатора  с  нормальной  изоляцией приведены  в  таблице 2

                                                                                                                            

Таблица  2 - Испытательные  напряжения  силового  трансформатора  с  нормальной  изоляцией

 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ  ТРАНСФОРМАТОРА 

      Подавляющее  большинство  современных  трансформаторов  выполняется  с  плоской  магнитной  системой  (магнитопроводом)  стержневого  типа,  с  вертикально  расположенными  стержнями,  имеющими  поперечное  сечение  в  виде  ступенчатой  фигуры,  вписанной  в  окружность,  и  с  обмотками  в  виде  круговых  цилиндров.

      Выберем  из  справочного  материала  число  ступеней  в  сечении  стержня,  ориентировочный  диаметр  стержня  d  и коэффициент заполнения  площади  круга  площадью  ступенчатой  фигуры  k_КР для масляных  трансформаторов: число  ступеней = 6,  d=0,18,  м,  k_КР=0,913.

      Так  как  d < 0,36, м ,  то  охлаждающих каналов в сечении стержня не  будет.

      Поперечное  сечение  ярма – многоступенчатое  с  числом  ступеней  на  1-2  меньше числа ступеней  стержня,  поэтому примем  число ступеней  ярма  равным  6.

      Так  как  мощность  трансформатора  S < 630,  кВ×А,  и  d < 0,22, м,  то  прессовка набора  пластин стержня осуществляется  путём забивания деревянных  стержней  и  планок  между  стержнями  магнитной  системы  и  обмоткой  НН. 

      Выбираем  сталь  3405 по  ГОСТ  21427.1 – 83  с  рекомендуемой  индукцией  В_С =1,55-1,60, Тл ,  с толщиной  стали 0,35, мм   и  с  электроизоляционным  термостойким  двусторонним  покрытием,  выдерживающим  отжиг  при  температуре  до  820°С. 

      Выберем  коэффициент  заполнения  сечения  пакета  сечением  стали: k_З=0,96.

      Определим  коэффициент  заполнения  сталью,  т.е.  отношение  активного  сечения  стержня  к  площади  круга  с  диаметром,  равным  диаметру  стержня  трансформатора:  k_С = k_КР×k_З=0,913×0,96=0,876

        Диаметр  стержня,  м,  предварительно  определяется  по  формуле:

       ,   

где  S_СТ – мощность  одного  стержня,  S_СТ = 53,33,  кВ×А;

        b -  выбираем  из  справочного материала:  b = 1,4;

         ,

где  а₁₂ – выбирается  из  справочного материала:  а₁₂=9×10^-3,  м;

     ,

где  k – выбирается  из  справочного материала:  k=0,79

      , м,

           а_Р = 9×10^-3 + 0,021 = 0,03, м,

           k_Р – выбирается  из  справочного  материала: k_Р = 0,95,

           , 

где  U_K=4,5%,

                   U_A=P_K / (S×10) = 2650/(160×10)= 1,656%,

          

            ,     

             f – частота сети;  f=50, Гц,

            

                               ,  м.

      По  диаметру  стержня,  найденному  по  формуле,  выбирается  ближайшее  значение  из  нормализованного  ряда  диаметров  стержня:  d_Н = 0,14,  м.

      Уточним  значение  b_Н: 

                           

            b_Н= .

      Активное  сечение  стержня, м²:    

                        

           , м².

      

      Электродвижущая  сила  одного  витка, В 

            ,  В. 

      Средний  диаметр  осевого  канала,  м: 

           , 

      где  а₀₁= 5×10^-3, м – из  справочного материала;

              ,

                    

               ,  м.