Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Октября 2011 в 20:03, курсовая работа

Описание работы

В данном курсовом проекте приведён расчёт трехфазного трансформатора,
определены основные, выбрана изоляция, произведён расчет обмоток низкого и высокого напряжения, определены потери, выполнен тепловой расчёт

Содержание работы

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.

Файлы: 1 файл

Моя работа.doc

— 559.00 Кб (Скачать файл)

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) U = 20 кВ;

  • номинальное линейное напряжение обмотки низшего напряжения

      (HH) U2H= 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 - холоднокатаная    текстурованная рулонная  сталь 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

Sф = S' = S/m = 400/3 = 133 кВА.

Номинальные токи:  I = S/√3*U, где S - в кВА, U - в кВ

на стороне  ВН

        I1 = 400/√3*20 = 11,55 А;

на стороне  НН

  I2 = 400/√3*0.4 = 577 А

Фазные токи:

ВН  Iф1= I1 = 11,55 А;

               НН  Iф2 = I2=577 А.

Фазные напряжения:

ВН  Uф1 =U1 /√3 = 20000/√3=11,56 кВ;

НН Uф2 =U/√3=0,231 кВ.

  Испытательные напряжения (см. табл. 4.1): обмотки ВН Uисп1= 35 кВ; обмотки НН Uucn2=5 кВ.

  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 Uucn2=5 кВ по табл. 4.4 найдем а01 = 5 мм.  

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Определение исходных данных расчета. Мощность обмоток  одного стержня S'=133 кВА.

Ширина приведенного канала рассеяния

ap= a12+(a1 + а2)/3;

12)/3=k*S'^(1/4)*10-2 = 0,6*3,4*10-2=0,02 м    (см. табл. 3.3, прим. 1);

                                                     aр=0,009+0,02=0,029 м.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

                                      ua=Pk/(10S) = 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. Удельная намагничивающая мощность qc= 1,775 ВА/кг; qя=1,655 ВА/кг; для зазоров на прямых стыках qз = 23 500 В-А/м2, для зазора на косых стыках qз =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*Bc2*kc2))^(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

dl2= a*d

dl2= 1,33*0,16 = 0,2128 м.

  Ориентировочная высота обмоток

l = π* dl2/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

uв ==4.44* f * Bc* Пс

uв = 4,44*50*1,6*0,0178 = 6,32 В. 

4.Расчет  обмотки НН (пo § 6.3).

 Число витков в обмотке НН

w2=U2/uв

w2 = 231/6,32= 36,55

принимаем 37 витков.

  Уточнение напряжения одного витка

uв= U2/ w2

uв= 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*kд*((Рк*uв)/(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

wсл2 = w1/2.

                                                              wсл2 = 37/ 2 = 18,5.

  Ориентировочный  осевой размер витка, м,

hв2 = l2/(wсл2+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.

По сечению 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

J2 = Iф22

J2 = 577/212,4*10^(-6)= 2,7 МА/м2.

  Осевой размер обмотки, м,

Информация о работе Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением