Курсовая работа по трехфазным трансформаторам. Электрические машины
 Скачать 1.96 Mb.
|
|
3.6. Расчет коэффициента полезного действия при номинальной нагрузке Расчет проводим для следующих условий: cos φ2 = 1, = I2 / I2н = 1, что допустимо, тогда  3.7. Тепловой расчет трансформатора 1. Тепловой расчет обмоток. Определяем удельные тепловые нагрузки обмоток  , Вт/м2. Непрерывные, дисковые и винтовые обмотки рассчитываются по формулам:– для алюминия  ,– для меди  ,где Iкат – ток, проходящий через катушку, А; кат – число витков в катушке; J – плотность тока, А/мм2; кД – коэффициент, учитывающий добавочные потери; кзак – коэффициент закрытия части обмотки рейками принять равным для НН и ВН кзак = 0,6; П∙pкат – периметр катушки, мм. Удельная тепловая нагрузка обмотки НН (алюминий):  =  Вт/м2,где П∙pкатНН – периметр одной катушки НН, определяется по формуле  = 2 ∙ (48,6 + 16,5) = 130,2 мм.Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН (алюминий):   Вт/м2,где П∙pкатВН – периметр одной катушки ВН, определяется по формуле  = 2 ∙ (52,7 + 16,5) = 138,4 мм.Превышение температуры обмоток над температурой масла: – обмотки НН (внутренней) (табл. П15):   ;– обмотки ВН (внешней) (табл. П16):   .2. Размеры бака и поверхность охлаждения бака и крышки. Определяем размеры бака и поверхность охлаждения бака, крышки и дна (рис. П9). Находим ширину бака:  =  ,где D″2 – наружный диаметр внешней обмотки ВН; aоб – изоляционное расстояние от внешней обмотки до стенки бака (табл. П17). Определяем длину бака  = 2 ∙ 67 + 88 = 222 см,где А – расстояние между осями стержней магнитопровода (рис. П3). Определяем глубину бака   где Hа ч – высота активной части; Hя к – сумма расстояний от магнитопровода до дна и крышки бака, принимаем Hя к = 50 см (табл. П17); H – высота окна; hя – высота ярма; n – толщина подкладки под нижнее ярмо, обычно принимается равной 3÷5 см. Поверхность гладкого овального бака, крышки и дна     .Определяем допустимое среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, над воздухом из условия, чтобы температура наиболее нагретой катушки обмоток превышала температуру воздуха не более чем допускает ГОСТ 11677–75, т. е.  В этой формуле следует взять в качестве среднего 0.м ср большее из двух значений 0.м НН = 26 °С и 0.м ВН = 24,5 °С, т. е. принимаем 0.м ср = 26 °С. Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом будет меньше мв на величину перепада температуры между маслом и стенкой бака:  =  -  = 39 - 5= 34 °С,где мб обычно не превышает 5–6 °С. Полученное значение бв должно удовлетворять неравенству, вытекающему из требования ГОСТ:  ,где коэффициент, определяющий отношение максимального и среднего превышений температуры масла, в предварительном расчете можно принять = 1,2. Тогда  .В случае, если значение бв не будет удовлетворять указанному неравенству, следует принять 1,2(бв + мб) = 55 °C и отсюда определить значение бв:  С помощью табл. П18 по найденному среднему превышению температуры масла над воздухом определяем допустимую удельную тепловую нагрузку бака qб: для мв = 39 °С qб = 520 Вт/м (из диапазона 516÷524 Вт/м). Потери, отводимые с поверхности бака:  520 ∙ (14 + 0,75 ∙ 1,8)= 7982 Вт.Потери, отводимые с поверхности радиаторов:  7643,9 + 51 821 7982 = 51 482,9 Вт.Необходимая площадь радиаторов:  м2.По табл. П19 выбираем три радиатора nрад = 3 ∙ (99 / 3 = 33) с характеристиками, приведенными в табл. 4, учитывая, что теплоотдающая поверхность выбираемого радиатора не должна быть меньше расчетной, т. е. 33 м2. Таблица 4 Техническая характеристика радиатора
Уточняем удельную тепловую нагрузку бака:   Вт/м2.По табл. П18 находим мв = 37 °С. Определяем превышение температуры обмоток над воздухом: – обмотки НН  ;– обмотки ВН  ,что близко к допустимой вод < 65 °C. 3.8. Расчет массы трансформатора Масса активной части:  =  = 6889,4 кг,гдеMпр масса провода, определяется по формуле  == 1,06 ∙ (436 + 1,05 ∙ 572 + 5,2 + 1,4) = 1106 кг. Масса бака с радиаторами:  = 7850 ∙ 0,176 + 3 ∙ 375 = 2506,6 кг,где ст плотность для холоднокатаной стали, равная 7,85 кг/дм3, или 7850 кг/м3 (принять для всех вариантов задания); Vб ст объем стального бака, определяется по формуле  = 17,6 ∙ 0,01 = 0,176 м2, = 14 + 1,8 + 1,8 = 17,6 м2,где ст толщина стали бака, принять ст = 10 мм, или 0,01 м. Полная масса масла:  == 1,05 ∙ [900 ∙ (4,64 – 1,4) + 3 ∙ 215] = 3739 кг;  = 1,8 ∙ 2,58 = 4,64 м3, = 6889,4 / 5000 = 1,4 м3,где 0,9 кг/дм3, или 0,9 ∙ 103 кг/м3 плотность трансформаторного масла; а ч средняя плотность активной части, принимается 5500÷6000 кг/м3 для трансформаторов с медными обмотками и 5000÷5500 кг/м3 – для трансформаторов с алюминиевыми обмотками. Масса трансформатора:  = 6889,4 + 2506,6 + 3739 == 13 135 кг = 13,135 т. Аналогично рассчитывается масса трансформатора с медными об- мотками. 4. Контрольные вопросы к защите курсовой работы Устройство силового трансформатора 1. Активная часть трансформатора и ее составные части. 2. Конструктивные элементы трансформатора. 3. Классификация и обозначение трансформаторов. Материалы, применяемые в трансформаторостроении 1. Активные материалы, их краткая характеристика. 2. Конструктивные материалы, их краткая характеристика. Конструкция магнитной системы трансформаторов 1. Классификация магнитных систем трансформатора. 2. Какие способы сборки магнитных систем существуют? 3. Какие способы прессовки стержней и ярм применяются? 4. Обоснуйте выбор марки стали и необходимость проведения отжига. Конструкция обмоток трансформатора 1. Основные типы обмоток. 2. Специальные обмотки для регулирования напряжения. Изоляция в трансформаторах 1. Классификация изоляции трансформаторов. 2. Требования, предъявляемые к изоляции трансформатора. 3. Основные типы изоляционных конструкций. 4. Методика выбора размеров изоляции трансформатора. 5. Промышленные испытания изоляции. Выбор конструкции и расчет обмоток трансформатора 1. Общая схема расчета обмоток. 2. Расчет непрерывных катушечных обмоток из прямоугольного провода. Расчет характеристик короткого замыкания 1. Основные потери в обмотках. 2. Причины возникновения добавочных потерь и способы их снижения. 3. Короткие замыкания в трансформаторах и их последствия. 4. Определение напряжения короткого замыкания. 5. Критерий оценки полных потерь от токов короткого замыкания проектируемого трансформатора. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода 1. Необходимость нормализации сечения стержней и ярм. 2. Расчет массы магнитопровода. 3. Расчет потерь холостого хода. 4. Расчет тока холостого хода. 5. Критерий оценки полных потерь холостого хода проектируемого трансформатора. 6. Расчет КПД трансформатора. Тепловой расчет трансформатора 1. Влияние нагрева трансформатора на качество изоляции. 2. Нормы нагрева отдельных элементов трансформаторов. 3. Способы охлаждения и их эффективность. 4. Тепловой расчет обмоток. 5. Конструкции баков. 6. Тепловой расчет бака. 7. Схема поверочного расчета. Расчет массы трансформатора 1. Составляющие массы трансформатора. 2. Методы расчета. Библиографический список 1. Вольдек, А. И. Электрические машины. Введение в электромеханику / А. И. Вольдек. – СПб. : Питер, 2007. – Ч. 1. – 370 с. 2. Вольдек, А. И. Электрические машины. Машины переменного тока / А. И. Вольдек. – СПб. : Питер, 2007. – Ч. 2. – 350 с. 3. Гольберг, О. Д. Проектирование электрических машин / О. Д. Гольберг. – М. : Высшая школа, 2006. – 430 с. 4. Беспалов, В. Я. Электрические машины / В. Я. Беспалов. – М. : Академия, 2010. – 320 с. 5. Тихомиров, П. М. Расчет трансформаторов / П. М. Тихомиров. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 260 с. Приложение Справочные данные для проектирования трехфазного трансформатора Таблица П1 Нормы испытательных напряжений (ГОСТ 1516.1–76)
Таблица П2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||