КУРСОВАЯ. Курсовая работа Лит. Листов 29 бгау 2018,ТТ301 реферат
 Скачать 124.03 Kb.
|
|
Изм. Изм.Изм. Лист истЛист № докум№ докум. ПодписьПодпись ДатаДата ЛистЛист 3 ЭА14.0048.00 ПЗ Разраб. Хафизов А.Ф. Провер. Аипов Р.С. Т. контр. Н. контр. Утв. Расчет трехфазного трансформатора Курсовая работа Лит. Листов 29 БГАУ 2018,ТТ301 РЕФЕРАТ Курсовая работа по «Электрическим машин и аппаратам» посвящена расчёту трансформатора, определению размеров магнитопровода и обмоток, а также определению габаритных размеров трансформатора. Пояснительная записка содержит 31 лист формата А4, включает 7 рисунков, 5 наименований источников использованной литературы. Графическая часть включает общий вид трансформатора в двух проекциях и конструкцию обмоток на одном листе формата А1. В ходе выполнения курсовой работы использовались материалы дисциплин учебного плана, таких как: инженерная графика, электротехника, высшая математика, материаловедение, теория конструкционных материалов, материалы справочников и стандартов. Выполнение курсовой работы являлось важным этапом в получении практических навыков самостоятельного решения сложных инженерно – технических задач. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение
круглого сечения 15
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 28 ВВЕДЕНИЕ Трансформаторы – это наиболее распространённые устройства в современной электротехнике. Трансформаторы большой мощности составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Они повышают напряжение переменного тока, что необходимо для экономной передачи электроэнергии на значительные расстояния. В местах распределения энергии между потребителями применяют трансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителей значений. Наряду с этим, трансформаторы являются элементами электроустановок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений необходимых для работы последних. Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более обмоток связанных индуктивно, и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Обмотку, присоединённую к питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка – вторичной. Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке трансформатора помечают индексом 1, а относящиеся к вторичной– индексом 2. Первичную обмотку трансформатора подсоединяют к питающей сети переменного тока. Ток первичной обмотки I1 имеет активную и индуктивную составляющие. При разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход), вследствие действия индуктивной составляющей тока, возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник. Активная составляющая тока I определяется потерями, возникающими, в местах стали, при перемагничивании сердечника. Наибольшая часть потока Ф1 сцеплённого с первичной обмоткой, сцеплена также со всеми обмотками фазы и является потоком взаимоиндукции между обмотками, или главным рабочим потоком Ф. Другая часть полного потока Ф1 сцеплена не со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Её называют потоком рассеивания. ЭДС обмотки пропорциональна числу её витков. Отношение ЭДС тмп первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации, который пропорционален отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток. Устройство силовых трансформаторов: Трансформаторы имеют магнитопроводящие сердечники и токопроводящие обмотки. Для лучшего охлаждения сердечники и обмотки мощных трансформаторов погружаются в бак, наполненный маслом. Сердечники трансформаторов состоят из стержней, на которых размещаются обмотки, и ярм, которые служат для проведения потока между стержнями. Различают два вида сердечников: стержневой и броневой. Броневой сердечник имеет разветвлённую магнитную систему, вследствие этого поток в ярме составляет половину от потока стержня, на котором расположены обмотки. Трёхфазные трансформаторы выполняются обычно стержневыми. Их сердечники состоят из расположенных в одной плоскости трёх стержней, соединённых ярмами. Магнитная система таких трансформаторов несколько несимметрична, так как магнитная проводимость потока крайних стержней и среднего – является неодинаковой. 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Номинальные фазные напряжения   Номинальные линейные токи   Номинальные фазные токи   Расчет трансформатора ведется в варианте: вариант І – с обмотками из медного провода. 2 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА Металл провода обмоток – медь; Марка стали сердечника – 1212; Толщина листов стали – 0,5 мм; Удельные потери в стали  Магнитная индукция в стержнях  ;Средняя плотность тока в обмотках  А/мм2.Отношение веса стали Gc к весу металла обмоток Gм  где  – удельные потери в металле обмоток для меди =2,4 Вт/кг.ЭДС на один виток  где  – коэффициент определяемый формой катушек, материалом. При трехслойной конструкции, медь, круглая форма катушек = 0,3…0,37 [4]. Примем = .Число витков в обмотке 1   Уточненное значение ЭДС на виток  Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника  Число ступеней стержня сердечника n=6; Число каналов в сердечнике – сердечник без каналов; Коэффициент заполнения площади описанного круга площадью ступенчатой фигуры kкр=0,875[4]; Изоляция стали – бумага; Коэффициент заполнения ступенчатой фигуры сталью fс=0,92[4]; Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника  Номинальная полная мощность обмотки 1 на стержень сердечника  где с – число фаз. Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника  В;Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника  Число витков обмотки 1 на стержень сердечника  Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 1  Тип обмотки 1 – цилиндрическая двухслойная из провода прямоугольного сечения [2]. Номинальная мощность обмотки 2 на стержень сердечника  Номинальное напряжение обмотки 2 на стержень  Номинальный ток обмотки 2  Число витков обмотки 2 на стержень  Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 2  Тип обмотки 2 – многослойная цилиндрическая из провода круглого сечения [2]. Испытательное напряжение обмотки 1  Испытательное напряжение обмотки 2  Изоляционный цилиндр между обмоткой 1 и сердечником δцо не предусматривается Полное расстояние между обмоткой 1 и стержнем сердечника  ;Расстояние между обмоткой и ярмом  Толщина изоляционного цилиндра в промежутке между обмотками 1 и 2  Толщина каждого из двух вертикальных каналов  ;Полное расстояние между обмотками 1 и 2  Предварительная радиальная толщина обмотки 1 δ1=2,7 см; Предварительная радиальная толщина обмотки 2 δ2=4 см; Предварительное приведенное расстояние между обмотками  Средний диаметр обмотки 1  Средний диаметр обмотки 2  Средняя длина витка обмоток  Активная составляющая напряжения короткого замыкания  Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания  Высота обмоток по оси стержня сердечника  Таблица 2.2 Допустимые изоляционные расстояния масляных трансформаторов
Высота окна сердечника  Отношение высоты окна сердечника к диаметру стержня сердечника 
Уточнение средней плотности тока в обмотках  где  – коэффициент учитывающий потери в отводах и потери от потоков рассеяния в баке трансформатора. При полной мощности трансформатора: S = 35– 110 кВА; =1,01…1,03. - удельный вес меди, = 8,9 кг/м3.Определим предварительную удельную тепловую загрузку поверхности обмотки 1  Определим предварительную удельную тепловую загрузку поверхности обмотки 2 
Предварительная плотность тока в обмотке 1  Площадь поперечного сечения провода обмотки 1  Число слоев  Число витков в слое  Предварительная высота витка вдоль стержня сердечника  Число цилиндрических поверхностей охлаждения обмотки  где  ≈0,75 – коэффициент частичного закрытия поверхности обмотки рейками, образующие вертикальные каналы, принимаем  [5].Окончательно по Приложению А принимаются следующие размеры поперечного сечения провода  где  – большая сторона сечения провода;  – меньшая сторона сечения провода;  – нормальная изоляция провода, для провода марки ПББО δu = 0,45 [4];  число параллельных проводов. Площадь поперечного сечения провода  где  – площадь поперечного сечения провода обмотки 1Плотность тока в обмотке 1  Толщина витка вдоль стержня сердечника  Удельная тепловая загрузка поверхности обмотки 1  Радиальная толщина витка   Высота обмотки 1 вдоль стержня сердечника  Радиальная толщина вертикального канала между двумя слоями обмотки 1. Для масляных трасформаторов.  Радиальная толщина обмотки 1  Средний диаметр обмотки 1  Средняя длина витка обмотки 1  Вес металла обмотки 1  где  кг/м3 - удельный вес обмоточного провода [6].Потери в обмотке 1 без учета добавочных потерь  Сумма толщин всех проводов без изоляции обмотки 1 вдоль стержня  Полное число проводов обмотки 1 вдоль радиуса  Коэффициент увеличения потерь в обмотке 1 от поверхностного эффекта  где ρ – удельное сопротивление меди при 75 ºC, Ом·м[5].  Потери в обмотке 1 с учетом добавочных потерь 
Плотность тока в обмотке 2  Площадь поперечного сечения провода обмотки 2  Число параллельных проводов в обмотке 2  Диаметр голого и изолированного провода (приложение В)  Марка изоляции провода – ПБ Площадь поперечного сечения провода обмотки 2  где  - площадь поперечного сечения изолированного провода,  .Плотность тока в обмотке 2  Расчетный диаметр изолированного провода обмотки 2 с учетом неплотности намотки  Толщина витка вдоль стержня сердечника  Число витков в одном слое обмотки  Число слоев обмотки 2  что нежелательно, принимаем  ;Окончательное число витков в слое  т.е. 11 слоев по 159 витков и 1 слой из 125 витков, т.е. всего витков  Рабочее напряжение между двумя слоями  Толщина междуслойной изоляции  Выступ междуслойной изоляции на торцах обмотки 2 равен 1,0 см; Число цилиндрических поверхностей охлаждения обмотки 2 на стержень сердечника  принимаем  (округляется до целого значения в пределах от 1 и 4 [6]);Удельная тепловая загрузка поверхности обмотки 2  Число слоев и витков в слое во внутренней катушке – 6 слоев по 159 витков в слое; Число слоев и витков в слое в наружной катушке – 5 слоев по 159 витков и 1 слой из 125 витков; Радиальная ширина вертикального канала между двумя концентрическими катушками обмотки 2  Радиальная толщина обмотки 2   Высота обмотки 2  Примечание: Обмотку 1 намотать до высоты  Уточнение приведенного расстояния  где  – приведенное расстояние между обмотками, см;  – высота обмоток, см. Уточнение действительного расстояния между обмотками 1 и 2 Средний диаметр обмотки 2  Средняя длина витка обмотки 2  Вес металла обмотки 2  Потери в обмотке 2 без учета добавочных потерь  Коэффициент увеличения потерь в обмотке 2 от поверхностного эффекта   Потери в обмотке 2 с учетом добавочных потерь 
Потери короткого замыкания  т.е. на 1 % больше заданного, что допустимо [5]. Активная составляющая напряжения короткого замыкания  Приведенное расстояние между обмотками  Коэффициент, учитывающий переход от средней линии магнитных силовых линий потоков рассеяния к высоте обмоток  Средняя длина витка обмоток 1 и 2  Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания  Напряжение короткого замыкания  Активное сопротивление обмотки 1  Активное сопротивление обмотки 2  Активная составляющая сопротивления короткого замыкания, приведенная к числу витков обмотки 1  Индуктивная составляющая сопротивления короткого замыкания, приведенная к числу витков обмотки 1  Процентное изменение напряжения при номинальной нагрузке (β= 1) и cos φ = 0,8  
Установившийся ток к.з. в обмотках   Максимальное значение тока к. з. в обмотке 2  Суммарная радиальная сила при к.з.  Разрывающее напряжение в проводе обмотки 2  допустимое напряжение для меди σ≤500…600 кг/см2.
Принимаем: запрессовка стержней сердечника выполнена клиньями между сердечником и обмоткой 1, сердечник без каналов [7]; Ширина пакетов стержней сердечника:       Толщина пакетов стержня сердечника (в сердечнике нет каналов):       Площадь поперечного сечения ступенчатой фигуры стержня сердечника   Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника  Магнитная индукция в стали стержня сердечника  Коэффициент увеличения площади поперечного сечения стали ярма  Поперечное сечение стали ярма  Магнитная индукция в стали ярма  Высота ярма сердечника   Толщина ярма перпендикулярно листам стали  Наружный диаметр обмотки 2  Расстояние между осями стержней сердечника  Длина ярма сердечника  Длина стержней сердечника  Вес стали стержней сердечника  Вес стали ярем сердечника  Полный вес стали сердечника  Вес металла обмоток  Отношение веса стали к весу металла обмоток 
Потери в стали стержней сердечника  Потери в стали ярем сердечника  Полные потери в стали сердечника (потери холостого хода)  т.е. на 1% больше заданного, что допустимо. Сборка сердечника – впереплет. Число эквивалентных магнитных зазоров в сердечнике крайней фазы с магнитной индукцией   Число эквивалентных магнитных зазоров в сердечнике крайней фазы с магнитной индукцией   Амплитуда намагничивающего тока крайней фазы обмотки 1   Число зазоров в сердечнике средней фазы с магнитной индукцией  Число зазоров в сердечнике средней фазы с магнитной индукцией  Амплитуда намагничивающего тока средней фазы обмотки 1   Среднее значение амплитуды намагничивающего тока для трех фаз  Реактивная составляющая фазного тока холостого хода обмотки 1  Реактивная составляющая фазного тока холостого хода по упрощенному методу расчета   Реактивная составляющая линейного тока холостого хода по упрощенному методу расчета  Активная составляющая фазного тока холостого кода обмотки 1  Фазный ток холостого хода  Линейный ток холостого хода обмотки 1  Линейный ток холостого хода в процентах от номинального тока  т.е. на 0,6% меньше заданной величины, что допустимо
Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке и cos φ2 = 0,8  Кратность тока нагрузки, при которой коэффициент полезного действия максимальный  Максимальное значение КПД при cos φ2 = 0,8  ЗАКЛЮЧЕНИЕ При выполнении курсовой работы были изучены основные критерии для расчета трехфазного трансформатора. Определены габаритные размеры, основные электрические величины, потери в стали, потери холостого хода и КПД трансформатора. Были определены запасы по нагрузочной способности. Были изучены основные соотношения при соединении трансформатора звезда - треугольник. Был произведен расчет обмоток высокого и низкого напряжения определены размеры, количество витков, вид провода и сечение провода. Построен общий вид трансформатора в двух проекциях и конструкцию обмоток на одном листе формата А1. В ходе выполнения курсовой работы были получены практические навыки проектирования трансформатора. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 Аипов, Р.С. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине электрические машины и аппараты [Текст]: / Р.С. Аипов, Ф.Ш. Муфазалов, В.В. Эбингер – Уфа.: Башкирский ГАУ, 2013. – 60 с. 2 Дружинин, В.В. Магнитные свойства электротехнической стали [Текст]: учебник /В.В. Дружинин – М.: ТЭИ, 2009. – 320 с. 3 Ермолин, Н.П., Расчет силовых трансформаторов [Текст]: учеб. пособие по курсовому проектированию / Н.П. Ермолин, Г.Г. Швец – Ленинград: ЛЭТИ, 1989. – 192 с. 4 Сергеев, П.С. Проектирование электрических машин [Текст]: учеб. пособие/ Н.В. Виноградов, Ф.А. Горяинов – М.: Энергия , 2010. – 632 с. 5 Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов [Текст]: учебник /П.М. Тихомиров – М.: Энергия, 2008. – 455 с. |
