Электрические машины (курсовой проект). Определение основных электрических величин 5

• Название: Определение основных электрических величин 5
• Дата: 17.03.2022
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: Электрические машины (курсовой проект).docx
• Тип: Документы; #401850
• страница: 1 из 5

^ОГЛАВЛЕНИЕ

1. 
   Определение основных электрических величин 5
   
2. 
   Расчет основных размеров трансформатора 6
   
3. 
   Расчет обмоток ВН и НН 7
   
4. 
   Определение параметров КЗ 10
   
5. 
   Расчет магнитной системы 13
   
6. 
   Определение параметров ХХ 14
   
7. 
   Тепловой расчет......................................................................................15
   
8. 
   Расчет системы охлаждения..................................................................16
   
9. 
   1-й лист....................................................................................................17
   
10. 
    2-й лист....................................................................................................18
    

1 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Требуется рассчитать трехфазный трансформатор со следующими данными (приложение 1):

Полная номинальная мощность, S= кВА Обмотка низкого напряжения, U₁ = кВ Обмотка высокого напряжения, U₂ = кВ Схема соединения обмоток

Частота напряжения, f₁ = Гц

Потери КЗ, Р_к= Вт

Потери ХХ, Р_х= Вт

Напряжение КЗ, u_к= %

Ток ХХ, i₀ = %

Расчет производится для трансформатора стержневого типа с плоской магнитной системой и концентрическими обмотками.

1. Расчет основных электрических величин

Мощность одной фазы:
S_ô

, (1)

где m– число фаз.

Мощность обмоток одного стержня:
S' , (2)

где c– число стержней.

Номинальные токи:

• 
  обмотки НН:
  

_I1 S

(3)

3 U₁

• 
  обмотки ВН:
  

I₂ ^S ; (4)

3 U₂
Фазные токи при схеме соединения "звезда":
I_ф1 = I₁ , I_ф2 = I₂ (5)
Фазные токи при схеме соединения "треугольник":

^Iô1

^{, I}ô2

(6)

Фазные напряжения при схеме соединения "звезда":

^Uô1

^{, U}ô2
(7)

Фазные напряжения при схеме соединения "треугольник":
U_Ф1 = U₁ , U_ф2 = U₂ (8)
Испытательные напряжения U_исп.1 и U_исп.2 обмоток находим по табл. 1.
Таблица 1 – Испытательные напряжения промышленной частоты для силовых трансформаторов (ГОСТ 1516-73)

Класс напряжения, кВ	3	6	10	15	20	35	110	150	220	330	500
Испытательное напряжение Uисп., кВ	18	25	35	45	55	85	200	230	325	460	680

Примечание. Обмотки с рабочим напряжением до 1 кВ имеют U_исп=5 кВ.

2. Выбор изоляционных расстояний

Диаметр стержня магнитной системы трансформатора:

d

где а_р– ширина канала рассеяния, a_p

, (9)

;

здесь а₁₂ – изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН, выбирается по табл. 4;

– приведенная ширина двух обмоток,
, (10)
где k– коэффициент канала рассеяния, выбирается по табл. 2.

Для трансформаторов с обмотками из алюминиевого провода значение

Мощность трансформатора, кВ∙А	Напряжение обмотки ВН, U2
	6 – 10 кВ	35 кВ	110 кВ
До 100	0,8 – 0,6	—	—
160 – 630	0,65 – 0,52	0,65 – 0,58	—
1000 – 6300	0,51 – 0,43	0,54 – 0,46	—
10 000 – 80000	—	0,48 – 0,46	0,58 – 0,66

k, найденное из таблицы 2 необходимо умножить на 1,25. Таблица 2 – Значения коэффициента k

Таблица 3 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН

Мощность трансформатора S, кВ∙А	Uисп1, кВ	δ01, см	aц1 , см	a01, см	lц1, см
25 – 250	5	0,1	—	0,4	—
400 – 630	5	0,1	—	0,5	—
1000 – 2500	5	0,4	0,6	1,5	1,8
630 – 1600	18; 25 и 35	0,4	0,6	1,5	2,5
2500 – 6300	18; 25 и 35	0,4	0,8	1,75	2,5
630 и выше	45	0,5	1,0	2,0	3,0
630 и выше	55	0,5	1,3	2,3	4,5
Все мощности	85	0,6	1,9	3,0	7,0

Таблица 4 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН

Мощность трансформатора S, кВ∙А	Uисп2, кВ	l02, см	a12, см	lц2, см	a22, см	δ22, см
25 – 100	18; 25 и 35	2,0	0,9	1,0	0,8	—
160 – 630	18; 25 и 35	3,0	0,9	1,5	1,0	—
1000 – 6300	18; 25 и 35	5,0	2,0	2,0	1,8	—
630 и выше	45	5,0	2,0	2,0	1,8	0,2
630 и выше	55	5,0	2,0	3,0	2,0	0,3
160 – 630	85	7,5	2,7	5,0	2,0	0,3
1000 – 6300	85	7,5	2,7	5,0	3,0	0,3
10 000 и выше	85	8,0	3,0	5,0	3,0	0,3

k_p– коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), k_p= (0,93…0,97), принимаем k_p= 0,95;

k_с– коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного около сечения стержня,

k_c= k_кр∙ k_з, (11)

k_кр– выбирается по табл. 2.2 [1, с. 71];

k_з– коэффициент заполнения, для листовой стали толщиной 0,35 мм принимают k_з= 0,93;

U_р– реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,
U_p ^{, (12)}
U_a (13)
β– отношение средней длины окружности к высоте обмотки, по табл. 5 выбираем рекомендуемое значение β.
Таблица 5 – Рекомендуемые значения β

Мощность, кВ∙А	Напряжение обмотки ВН, U2
	6 и 10 кВ	35 кВ	110 кВ
25 – 100	1,2 – 1,6	—	—
160 – 630	1,2 – 1,6	1,2 – 1,5	—
1000 – 6300	1,3 – 1,7	1,2 – 1,6	—
6300 – 16 000	—	1,1 – 1,3	1,1-1,3
25000 – 80 000	—	—	—

Выбираем рулонную холоднокатанную текстурированную сталь марки Э330А с толщиной листов 0,35 мм.

Магнитная индукция в стержне В_сдля трансформаторов мощностью 160 кВА и выше принимает значения 1,5…1,65 Тл. Принимаем В_с= 1,6 Тл.

Подставляем найденные значения в (9) находим диаметр стержня магнитной системы трансформатора.

Принимаем ближайший больший диаметр d_низ нормированного

ряда.

Нормированный ряд: 8; 9; 10; 11; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28;

30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75.

Уточняем значение β.

(14)

Средний диаметр двух обмоток:
d₁₂ = a∙ d_н, (15)

где a= 1,3…1,42, принимаем a= 1,4.

Ориентировочная высота обмотки:
l


. (16)

По таблице 8-2 [1, с. 365], определяем площадь сечения стержня П_ф.с.

Активное сечение стержня:
П_с= k_з∙ П_ф.с . (17)
Основные изоляционные расстояния из таблицам 3 и 4:

• 
  от обмотки ВН до ярма l₀₂
  
• 
  выступ цилиндра l_ц2
  
• 
  между обмотками ВН a₂₂
  
• 
  межфазная перегородка δ₂₂
  
• 
  от стержня до НН a₀₁
  

3. Расчет обмоток ВН и НН

РасчетобмоткиНН.

ЭДС одного витка:
e_B


4,44 f

^{Bc Пс}

10 ⁴ .

Число витков обмотки НН:
w₁ .

Принимаем целое число витков обмотки НН. Уточняем ЭДС одного витка:

e

В

Плотность тока в обмотках:
0,463 k_Д ,

Мощность трансформатора S, кВА	До 100	160 – 630	1000 – 6300	10 000 – 16 000	25 000 – 63 000	80 000 – 100 000
kД	0,97	0,96 – 0,92	0,91 – 0,90	0,90 – 0,87	0,86 – 0,78	0,77 – 0,75

где k_Д– коэффициент добавочных потерь, определяется по табл. 6. Таблица 6 – Значения k_Ддля трехфазных трансформаторов


По таблице 7 определяем среднее значение плотности тока ∆_ср.
Таблица 7 – Средняя плотность тока Δ_срв алюминиевых обмотках трансформатора

Мощность, трансформатора S,кВА	25 – 40	63 – 630	1 000 – 6300	10 000 – 16 000
Δср, А/мм2	1,2 – 1,4	1,4 – 1,8	1,5 – 1,8	1,2 – 1,5

Ориентировочное сечение одного витка.

П
^Iф1

1

ср
Выбираем конструкцию цилиндрической обмотки из прямоугольного провода. Тип обмотки – цилиндрическая многослойная.

Ориентировочная высота одного витка:
^hâ1 ^.

Число витков в одном слое:
w ,

сл1

где N_сл1 – число слоев обмотки НН, N_сл1 = 4.
По табл. 5.3 [1, с. 216] выбираем число проводов n₁ в одном витке и размер прямоугольного провода:

a₁ = b₁ = n₁ =

Размер провода с учетом изоляции:

a₁ a₁

0,5

b₁ b₁

0,5

Полное сечение одного витка:

n

^{П1 a1 b1}

1

n₁ a₁

b₁ .

Плотность тока:
^Iф1


П
₁ .

1

Радиальный размер провода проверяем по плотности тока:

_q1 172 _b1

k_з

а'_{1 2}


k

,
_а1 1 д

здесь a₁, a'₁ и b₁ – размеры обмоточного провода, см.

Уточняем высоту обмотки НН:

<sup>l1 n1 a1

w</sup>сл.1 ¹

2,5

Радиальный размер обмотки НН:
^{z1 Nсл1 b1 a11,}

Высота обмотки l1, см	до 30	30 – 50	50 – 100	100 – 150
Ширина канала a11, см	0,4 – 0,5	0,5 – 0,6	0,6 – 0,8	0,8 – 1,0

где a₁₁ – осевой канал между слоями обмотки, определяем по таблице 8. Таблица 8 – Минимальная ширина охлаждающего канала a₁₁

Внутренний диаметр:

D₁ d_н

2 a₀₁

Значение размера a₀₁ было ранее определено по таблице 3. Наружный диаметр:

D₁ D₁ 2 z₁
Масса металла обмотки.

Т.к. обмотка выполняется алюминиевым проводом, то:

^G01

8,47 с

^{w1 П1}

10 ⁵.

РасчетобмоткиВН.

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении:

^wí2 ^.

Принимаем целое число витков w_н2.

Число витков на одной ступени регулирования:
^wð2 ^.
Количество витков на каждой ступени регулирования:

ступень +5,0%:

^w2 ^wH2

2 w_P2

ступень +2,5%:

ступень 0%:

ступень –2,5%:

^w2 ^wH2

^w2 ^wH2

^w2 ^wH2

^wP2
^wP2

ступень –5,0%:

^w2 ^wH2

2 w_P2

Ориентировочная плотность тока:




Ориентировочные сечения одного витка:
Ï .
По таблице 5.1 [1, с 212] выбираем круглый алюминиевый провод диаметром d₂ и сечением П₂.

Диаметр провода обмотки ВН с изоляцией:

d'₂= d₂ + 0,5 .
Уточняем плотность тока:
.

Число витков в одном слое:
w ^l2 1,

сл2 _d2
где l₂– высота обмотки ВН, l₂≈ l₁

Значение диаметра изолированного провода d₂' следует подставлять в сантиметрах.

Число слоев:

^Nсл.2

Принимаем двухслойную изоляцию из стеклоткани марки ЛСБ четыре слоя по 0,15мм.

Радиальный размер обмотки:

z₂ 2 d₂

4 0,015

^а22

4 d₂

^{4 N}сл.2

0,015.

Внутренний диаметр обмотки ВН:
D₂ D₁ 2 a₁₂ .
Наружный диаметр обмотки ВН:
D₂ D₂ 2 z₂ .
Площадь поверхности охлаждения обмотки ВН:

где k= 0,75.

^П02

2 с k D₂

D₂ l₂

10 ⁴,

Масса металла обмотки ВН:

^G02

8,47 c

D₂ D₂