Курсовая. Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора
 Скачать 1.23 Mb.
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Размер А, мм | Поверхность Пк.тр., м2 | Масса, кг | |
| стали | масла | ||
| С одним рядом труб | |||
| 710 | 0,746 | 12,9 | 8,5 |
| 900 | 0,958 | 15,35 | 10,9 |
| С двумя рядами труб | |||
| 710 | 2,135 | 34,14 | 24 |
| 900 | 2,733 | 41,14 | 30 |
| 1150 | 3,533 | 50,14 | 38 |
| 1400 | 4,333 | 53,94 | 46 |
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН:
Найденное среднее превышение может быть допущено, т.к. превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет:
Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака Θм.б.=5°C и запас 2°C, находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха:
Θб.в.= Θм.в.- Θм.б.=46-5-2=39°C
Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака:
Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами по (9.35) [6]:
где k – коэффициент, учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака, приближенно равный 1,5-2 – для бака с навесными радиаторами.
Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения Θб.в.= 39°C по (9.30) [6]:
Поверхность конвекции составляется из:
поверхности гладкого бака
поверхности крышки бака
где 0,16 – удвоенная ширина верхней рамы бака; коэффициент 0,5 учитывает закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.
Поверхность конвекции радиатора:
ΣПк.р.=24,21-5,308-0,58=18,32(м2)
Поверхность конвекции радиатора, приведенная к поверхности гладкой стенки (таблица 7):
Пк.р.= Птрkф+ Пк.к = 1,26*3,533+0,34=4,8 (м2)
Необходимое число радиаторов:
nр= ΣПк.р./ Пк.р.=18.32/4.8=3,82=4(шт)
Поверхность конвекции бака:
Пк=ΣПк.р.+ Пк.гл+ Пк.кр =4*4,8+5,308+0,58=25,09(м2)
Таблица 7. Значения коэффициента kф [6]
| Форма поверхности | Без дутья | С дутьем | ||||||||
| Гладкая стенка | Трубы | Радиатор | Гладкая стенка | Радиатор с гнутыми трубами | ||||||
| В один ряд | В два ряда | В три ряда | В четыре ряда | с прямыми трубами | с гнутыми трубами | |||||
| kф | 1,0 | 1,4 | 1,344 | 1,302 | 1,26 | 1,26 | 1,4 | 1,6 | 2,24 | |
Рис.5. Трубчатый радиатор с прямыми трубами
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха по (9.49) [6]:
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы по (9.50) [6]:
Превышение средней температуры масла над температурой воздуха:
Θм.в.= Θм.б.+ Θб.в.=5,77+38,19=43,96=44°C
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха:
Θм.в.в.= kΘм.в.=1,2*44=52,8<60°C
Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха:
НН Θо.в1.=18,8+44=62,8°C <65°C
ВН Θо.в2.=12,1+44=56,1°C <65°C
Превышения температуры масла в верхних слоях и обмоток лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85 [7].
Приближенное определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора
Масса активных материалов с достаточной точностью определяется при его расчете. Точные массы конструктивных и других материалов и масла трансформатора могут быть найдены только после подробной разработки его конструкции. Однако в процессе расчёта может возникнуть необходимость в приближенном определении этих масс.
Масса активной части, т.е. остова с обмотками и отводами может быть приближенно определена по формуле:
GА.Ч. = 1.2(GПР+ GСТ)
GА.Ч. = 1.2(1049,3+134,32)=1420,34(кг)
Массу бака определим по известной из теплового расчета поверхности бака и поверхности крышки с учетом толщины стенок, крышки и дна бака. Масса радиатора дана в таблице 6.
Площадь крышки:
Площадь дна:
Поверхность стенок:
Масса дна:
Пк.д.*0,01*γст=0,890*0,01*7850=69,9(кг)
где γст=7850 кг/м3 – плотность стали.
Масса крышки:
Пк.кр.*0,01*γст=1,159*0,01*7850=90,98(кг)
Масса стенки:
Пк.гл.*0,01*γст=5,308*0,006*7850=250(кг)
Масса бака:
Gбака=69,9+90,98+250=410,9(кг)
Масса стали радиаторов:
Gрад.ст. = 4*50,14=200,56(кг)
Для определения массы масла необходимо знать внутренний объем Vб гладкого бака и объем, занимаемый активной частью, Vа.ч.. Для определения Vа.ч. воспользуемся приближенной формулой:
Vа.ч.= Gа.ч./ γа.ч.
где γа.ч. – средняя плотность активной части, для трансформаторов с медными обмотками γа.ч.≈5750(кг/м3).
Vа.ч.= 1420,34/5750≈0,25(м3)
Объем бака:
Vб=0,696*1,378*1,490=1,429(м3)
Общую массу масла можно определить по формуле:
Gм =1,05(0,9(Vб - Vа.ч.)+Gрад.м.)
где 1,05 – коэффициент, учитывающий массу масла в расширителе;
Gрад.м. – масса масла в радиаторах (по таблице 6)
Gм =1,05(0,9(1429 - 250)+ (4*38))=1273,8 (кг)
Объем масла:
Vм = (1429-250)+0,9(4*38)=1179+136,8=1315,8(м3)
Минимальный объем расширителя:
1315,8*0,11≈145 литров
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ
В концентрических обмотках от взаимодействия токов первичной и вторичной обмоток наружная обмотка стремится разорваться, а внутренняя – сжаться. Таким образом в этих обмотках возникают радиальные механические усилия, которые воспринимает на себя обмоточный провод, препятствуя их внешнему проявлению.
Максимальное радиальное усилие по (7.4) [1]:
То же, при коротком замыкании по (7.5) [1]:
где
Осевое усилие внутри обмоток по (7.6) [1]:
Осевое усилие от несимметричного расположения намагничивающих сил по высоте обмоток по (7.7) [1]:
где
H1= 6*3.13+6*6.5+12*1=69.8=7(см)
B – ширина бака, см;
b – толщина магнитопровода, см;
m = 4
Общее осевое усилие Fос будет (для обмотки ВН) суммой осевых усилий F`ос и F``ос по (7.8) [1]:
При коротком замыкании осевое усилие возрастает пропорционально квадрату кратности тока короткого замыкания с учетом свободной составляющей тока:
Площадь опоры прокладок из электрокартона в обмотке ВН:
sпр=nca2=8*4*1.47=47 (см2)
Наибольшее удельное давление на прокладки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Дымков А.М. / Расчет и конструирование трансформаторов. // М.: Высшая школа, 1971. - 264с.
Галайко Л.П. / Методические указания к курсовому проекту по расчету силовых трансформаторов. // Харьков ХПИ, 1992 – 88с.
ГОСТ 21427.1-83 / Сталь электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая. // М.: ИПК Издательство стандартов, 2003
ГОСТ 16512–70 / Провода обмоточные с бумажной и хлопчатобумажной изоляцией. // - Офиц. изд. – М.: [Изд-во стандартов], 1975.
А. Л. Встовский / Проектирование трансформаторов / С. А. Встовский, Л. Ф. Силин, Н. Е. Полошков. // Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. – 120 с
Тихомиров П.М. / Расчет трансформаторов: учеб. Пособие // М.: Энергоатомиздат, 1986. – 528с.
ГОСТ 11677-85 / Трансформаторы силовые. Общие технические условия // М.: ИПК Издательство стандартов, 2002