Методическое пособие Самара Самарский государственный

• Название: Методическое пособие Самара Самарский государственный
• Дата: 27.05.2022
• Размер: 2.44 Mb.
• Имя файла: transform.docx
• Тип: Методическое пособие; #552377
• страница: 1 из 23

Э.Т. ГАЛЯН

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Методическое пособие

Самара

Самарский государственный технический университет 2007

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Э.Т. ГАЛЯН
ТРАНСФОРМАТОРЫ

Методическое пособие


Самара

Самарский государственный технический университет 2007

Составитель Э.Т. ГАЛЯН УДК 621 313

Трансформаторы: Метод. пособ. / Самар. гос. техн. унт; Сост.

Э.Т. Галян.Самара, 2007. 101 с.

Содержатся практические рекомендации по расчету основных электри ческих величин, размеров и обмоток силовых трехфазных трансформаторов в ходе выполнения курсового проекта.

Предназначено для студентов электротехнических специальностей дневной и заочной форм обучения, по направлению 13.03.02 «Электроэнер гетика и электротехника». Дисциплина «Электромеханика».
Ил. 38. Табл. 34. Библиогр.: 9 назв.
ISBN 978-5-7964-1029-5


Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университета

 Э.Т. Галян, 2007

ISBN 978-5-7964-1029-5  Самарский государственный технический университет, 2007

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмот ки и предназначенное для преобразования посредством электро магнитной индукции переменного тока одного напряжения в пере менный ток другого напряжения той же частоты.

В настоящем методическом пособии рассматриваются силовые трансформаторы. Силовые трансформаторы подразделяются на два типа – общего и специального назначения. Силовые трансформаторы общего назначения предназначены для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии.

Передача электрической энергии на большие расстояния от ме ста ее производства до места потребления требует не менее чем пя ти-шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

По мере удаления от электростанций единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети.

Потери холостого хода трансформатора являются постоянны ми, не зависят от тока нагрузки и возникают в его магнитной си стеме в течение всего времени, когда он включен в сеть.

Потери короткого замыкания (нагрузочные) изменяются с из менением тока нагрузки и зависят от места трансформатора в сети и характера нагрузки.

Коэффициент полезного действия трансформаторов очень ве лик и для большинства их составляет 98-99% и более. Однако необходимость многократной трансформации энергии увеличивает суммарную мощность потерь во всем парке трансформаторов сети.

Поэтому одной из важнейших задач является снижение потерь в трансформаторах. Уменьшение потерь холостого хода достигается, главным образом, путем все более широкого применения холодно катаной рулонной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами – низкими и особо низкими удельными потерями и низкой удельной намагничиваемой мощностью.

Эта сталь обладает анизотропией магнитных свойств и очень чувствительна к механическим воздействиям при обработке, к толчкам и ударам при транспортировке пластин, к ударам, изгибам и сжатию пластин при сборке магнитной системы и остова. Поэтому применение этой стали сочетается с существенным изменением конструкций магнитных систем, а также с новой прогрессивной технологией заготовки и обработки пластин и сборки магнитной системы и остова. Большой эффект в экономию конструктивных материалов вносит также применение систем форсированного охлаждения трансформаторов с направленной циркуляцией масла в каналах обмоток и эффективных охладителях.

В новых конструкциях применяются косые стыки пластин в углах магнитной системы, стяжка стержней и ярм кольцевыми бандажами вместо сквозных шпилек в старых конструкциях и много- ступенчатая форма сечения ярма в плоских магнитных системах. Все более широкое применение находят пространственные магнитные системы, навитые из ленты холоднокатаной стали. Это позволяет уменьшить расход активной стали, потери и ток холостого хода. Уменьшение расхода электротехнической стали при стабильности допустимой индукции достигается в настоящее время за счет изменения конструкций магнитной системы, например, путем перехода от плоских к пространственным магнитным системам.

Уменьшение потерь короткого замыкания достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках.

Наряду с масляными используются также и сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением. Они находят при

менение в установках внутри производственных помещений, жилых и служебных зданий.

В качестве материала обмоток в значительной части силовых трансформаторов общего назначения для мощностей до 16000- 25000 кВ·А применяется алюминиевый обмоточный провод. В трансформаторах больших мощностей и трансформаторах специального назначения обмотки выполняются из медного обмоточного провода.

Практика расчета серий трансформаторов показывает, что исходные данные для расчета как с алюминиевыми, так и с медными обмотками должны быть одинаковыми (марка стали, магнитная индукция в стержне, коэффициент заполнения сталью сечения стержня).

Для обеспечения экономичности работы электрических сетей и надлежащего качества энергии, отпускаемой потребителям, т.е. для поддержания постоянства напряжения возникает необходимость в расширении выпуска трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Современными стандартами предусмотрен выпуск с РПН всех понижающих трансформаторов и авто- трансформаторов классов напряжения 110, 150, 220, 330, 500 кВ. При этом у двух- и трехобмоточных трансформаторов, как правило, напряжение регулируется при помощи устройства для переключения ответвлений в нейтрали обмотки высшего напряжения.

Расчет трехфазного трансформатора в данном курсовом проекте включает в себя следующие разделы.

1. 
   Определение основных электрических величин.
   
2. 
   Расчет основных размеров трансформатора.
   
3. 
   Расчет обмоток низшего (НН) и высшего (ВН) напряжений.
   
4. 
   Определение параметров холостого хода.
   

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Современный трансформатор – сложное устройство, состоящее из большого числа узлов, деталей и металлоконструкций. Основ-

ными узлами масляного трансформатора (с естественным масляным охлаждением) мощностью до 5 600 кВ·А являются:

1. 
   магнитопровод;
   
2. 
   обмотка высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) с изоляционными деталями;
   
3. 
   бак;
   
4. 
   крышка;
   
5. 
   расширитель;
   
6. 
   вводы ВН и НН;
   
7. 
   переключатель;
   
8. 
   вспомогательная аппаратура для обслуживания и защиты трансформатора.
   

Магнитная система (магнитопровод) служит для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора.

Обмотка – совокупность витков из проводников, в которой суммируются наведенные в них ЭДС для получения высшего, среднего или низшего напряжений трансформатора. Электротехническую сталь и медь (алюминий), из которых изготовлены магнитная система и обмотки с отводами, называют активными материалами.

Магнитная система в собранном виде с соединяющими ее дета-

лями и ярмовыми балками образует остов трансформатора. Остов трансформатора с обмотками, отводами, элементами переключающего устройства и деталями для их механического крепления называют активной частьютрансформатора.

Отводы служат для соединения обмоток с выводами и переключающим устройством, а переключающее устройство – для регулирования напряжения трансформатора. Активную часть воздушного трансформатора иногда закрывают кожухом (защищенное исполнение), который обеспечивает свободный доступ охлаждающего воздуха, защищая одновременно активную часть от попадания посторонних предметов.

Активную часть масляного трансформатора помещают в бак, заполняемый трансформаторным маслом или другим жидким диэлектриком, являющимся основной изолирующей средой и тепло- носителем в системе охлаждения.

Бак состоит из дна, стенки, крышки. Бак со съемной крышкой называют баком с верхним разъемом; с разъемом вблизи дна (для отделения и подъема верхней части) – колокольным; с уплотнениями, исключающими сообщение между внутренним объемом и окружающим атмосферным воздухом, – герметичным.

На стенках бака размещают охладители, приводной механизм, иногда контакторы переключающего устройства, а также термосифонный фильтр, коробки контактных соединений для приборов контроля и сигнализации. Крышку бака используют для установки вводов, расширителя и предохранительной трубы.

Вводы служат для присоединения обмоток трансформатора к сети, расширитель – для компенсации колебаний уровня масла в баке при изменениях нагрузки и температуры окружающей среды. Расширитель всегда размещают выше уровня крышки.

Для защиты масла в расширителе от увлажнения используют воздухоосушитель, представляющий собой сосуд, который сообщается с одной стороны с атмосферным воздухом, а с другой стороны

– с воздухом, заполняющим внутренний объем расширителя над

«зеркалом» масла.

Для наблюдения за уровнем масла в расширителе применяют маслоуказатели либо со стеклянной трубкой или пластиной, либо стрелочный. В трубопровод расширителя помещают газовое реле, реагирующее на выделение газа при повреждении в активной части трансформатора.

Предохранительная труба – защитное устройство, предупреждающее повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления и представляющее собой стальной цилиндр, один конец которого сообщается с баком, а другой закрыт стеклянным диском.

В крышке устанавливают гильзы для датчиков термосигнализаторов, измеряющих температуру верхних слоев масла трансформатора. Термосигнализатор имеет электроконтактное устройство, которое включается при заранее заданной температуре.

Контакты термосигнализатора включают сигнальную или иную цепь, предупреждая обслуживающий персонал о недопустимом повышении температуры масла в трансформаторе.