Перший курсовий проект. Трансформатор струму

• Название: Трансформатор струму
• Дата: 05.12.2021
• Размер: 0.61 Mb.
• Имя файла: Перший курсовий проект.doc
• Тип: Документы; #292647
• страница: 3 из 3

Повний опір вторинного кола (обмотки та навантаження) знаходиться за формулою:

, (25)

де _2п – повний опір вторинного кола, Ом

√(13,5 + 40)² + 30²

Кут зсуву фаз між вторинним струмом і вторинною ЕРС знаходиться за формулою, , ^о:

 = arc tg (x2 + x2н) / (r2 + r2н) (26)

 = arc tg (13,5 + 40) / 30= 29,3

Для розрахунку похибок трансформатора струму було знайдено ряд додаткових даних: повний опір вторинного кола обмотки, кут зсуву фаз між вторинним струмом і вторинною ЕРС.
2.5 Розрахунок похибок
Дійсна величина вторинного струму завжди має відхилення від номінальної, тому що мають місце втрати енергії в самому трансформаторі.

Розрізняють похибки за струмом і за кутом.

Розрахунок похибок ТС на практиці проводиться для двох найбільш важких режимів роботи:

– для 5% первинного струму та 100% вторинного навантаження для гірших сортів сталі;

– для 120% первинного струму та 25% вторинного навантаження для кращих сортів сталі.

В першому випадку визначається найбільша від’ємна, а в другому – найбільша додатна похибки.

Знаходиться величина струму в первинній обмотці для першого режиму роботи, I₁, А:

I1 = 0,05  I1ном, (27)

I1 = 0,05 ∙ 1500= 75

Визначається величина МРС первинної обмотки, F₁, А:

F1 = 0,05  F1ном, (28)

F1 = 0,05 ∙ 1500=75

Струм для вторинної обмотки знаходиться за формулою I₂, А:

I2 = 0,05  I 2ном., (29)

I 2 = 0,05 ∙ 1=0,05

Визначається величина ЕРС вторинної обмотки:

Е2 = Z2п  I2, (30)

де Е₂ – ЕРС вторинної обмотки , В.

Е2 = 61,3 ∙ 0,05=3,06

Знаходиться максимальна величина індукції для цього режиму, B_мак, Тл, за формулою:

Bмак = 4,5  10-3  Е2 / w2ном  Q, (31)

Bмак = 4,5 ∙ 10-3 ∙3,06 / 1500 ∙ 0,00294=0,00312

Згідно 1 для знайденої величини магнітної індукції знаходиться питома МРС намагнічування для гірших сортів електротехнічної сталі F_о.пт. = 0,481 А/м.

За питомою МРС намагнічування знаходиться повна величина МРС, F_о, А:

Fо = Fо.пт.  ℓ м, (32)

Fо = 0,481 ∙ 0,51=0,24

Згідно [1] для розрахованої величини індукції обирається величина кута втрат для гірших сортів сталі: 17,4^о.

Проводиться розрахунок номінальної струмової похибки
f_і = [sin (ψ + α)]∙100 , (33)
f_і =0,24/75 [sin(17,3 + 29,3)]∙ 100=0,23

Знаходиться похибка за кутом:
σ = [cos (ψ + α)]∙3440 , (34)
σ = 0,24/75∙ cos (17,3 ∙ 29,3) ∙ 3440=7,56

Розрахунок додатної похибки проводиться в такій послідовності:

– знаходиться активний опір навантаження для другого режиму роботи, Ом:

r2н = 0,25  Z 2ном cos  2, (35)

r2н = 0,25 ∙ 50 ∙0,8=10

– індуктивний опір навантаження:

Х2н = 0,25 Z2ном  sin 2 (36)

Х2н = 0,25 ∙ 50 ∙ 0,6=7,5

– визначається повний опір вторинного кола (обмотки та навантаження) з урахуванням умов другого режиму роботи за (25):

√(13,5 + 10)² + 7,5 ²=24,6

– кут зcуву фаз між вторинним струмом і вторинної електрорушійною силою знаходиться за (26)

 = arc tg 7,5/13,5 + 10 =17

– величина струму в первинній обмотці для другого режиму роботи знаходиться з виразу:

I1 = 1,2  I 1ном, (37)

I1 = 1,2 ∙ 1500=1800

– знаходиться величина МРС первинної обмотки:

F1 = 1,2  Fном (38)

F₁ = 1,2 ∙ 1500=1800

– струм вторинної обмотки знаходиться за формулою:

I2 = 1,2  I2 ном (39)

I2 = 1,2 ∙ 1=1,2

Знаходиться величина ЕРС вторинної обмотки для другого режиму роботи за (30), а потім за (31) – величина магнітної індукції:

Е₂ = 24,6 ∙ 1,2=29,52

B_мак = 4,5∙ 10^-3 ∙ 29,52/1500 ∙ 0,00294=0,03

Згідно [1] для знайденої величини магнітної індукції знаходиться питома МРС намагнічування для кращих сортів електротехнічної сталі, А/м: F_о.пит)= 1,85.

За питомою МРС намагнічування визначається повна величина МРС за (32), потім за кривою згідно [1] кута втрат для знайденої вище величини індукції обирається величина кута  для кращих сортів сталі, яка становить 24,5^о.

F_о = 1,59 ∙ 0,51=0,81

За (33) проводиться розрахунок номінальної струмової похибки другого режиму роботи

f_i = 0,81/1800 ∙ sin(24,5 + 17) ∙ 100=0,02




А за (34) похибки за кутом:

 = 0,81/1500 ∙ cos(24,5 + 17) ∙ 3440=1,15

Отримані величини номінальної струмової похибки та за кутом порівнюються з допустимими величинами за [1] й знаходиться, що розрахований трансформатор струму відповідає класу точності 0,2.
2.7 Розрахунок граничної кратності
Для захисних і комбінованих ТС найвідповідальніший режим роботи наступає при різкому підвищенні струму в первинній обмотці, яке відбувається, звичайно, при короткому замиканні в електричній мережі. ТС повинен забезпечити в цьому випадку надійну роботу релейного захисту, тобто видавати величину вторинного струму, похибка якого не перевищує 10%.

Зважаючи, що кратність первинного та вторинного струмів однакова, з формули для визначення магнітної індукції знаходиться гранична кратність

Кгр = Вгр  w2 Q / 0,225 I2ном  Z2п, (40)

де К_гр – гранична кратність;

В_гр – гранична магнітна індукція, Тл.

Гранична величина магнітної індукції не повинно перевищувати 1,8 Тл для магнітопроводів кільцевої форми, виготовлених з електротехнічних сталей марки 3413 методом спірального навивання. Цій величині індукції, за залежністю F_о.пт = f (B_гр ), відповідає питома МРС 670 А/м.

К_гр = 1,8 ∙ 50 ∙ 1500 ∙ 0,00294/0,225 ∙ 1 ∙ 61,3=28,778

Знаходиться повна величина намагнічування, F_о, А:

Fо = Fо.пт.  ℓм (41)

Fо = 670∙ 0,51=341,7

Величина МРС первинної обмотки визначається за формулою, F₁, А:

F1 = Kгр .  F1ном (42)

F1 = 28,778 ∙ 1500=43,167

За величиною МРС намагнічування та струмом первинної обмотки проводиться розрахунок повної похибки.

 = 100  Fо / F1 (43)

 = 100 ∙ 341,7/ 43,167=0,79

Оскільки повна струмова похибка не перебільшує 10%, тому трансформатор, що проектується, забезпечує надійну роботу релейного захисту.
2.7 Розрахунок напруги на розімкнених кінцях вторинної обмотки
При розмиканні вторинної обмотки працюючого ТС в його вторинному колі зникає струм, і, як наслідок, зникає його розмагнічуюча дія на магнітопровід. Первинний струм при цьому стає намагнічуючим, тобто I₁ = I₀. Це призводить до появи великої ЕРС у вторинній обмотці та до сильного насичення заліза магнітопроводу.

Для знаходження напруги на розімкнених кінцях вторинної обмотки необхідно знайти величину питомої МРС намагнічування цього режиму роботи ТС:

Fопт = F1./ ℓ м (44)

Fопт = 1500/0,51=2941

Використовуючи залежність питомої напруги від питомої МРС намагнічування Е_пит = f(F_опт) для заданої марки сталі, знаходиться величина питомої напруги Е_пит = 3,2 кВ/(м²·вит.).

Напруга на розімкнених кінцях вторинної обмотки розраховується за формулою:

Е2 = Ео.пт.  w2  Q (45)

Е2 = 3,2 ∙ 1500 ∙ 0,00294=14,112

Напруга на розімкнених кінцях вторинної обмотки становить 3,2 кВ, що вказує на аварійність цього режиму для ТС. В цьому випадку, коли вторинне коло не має приладів, або реле, які замикають його, останнє повинно бути закороченим мідним проводом з поперечним перетином не менше 2,5 мм².

У працюючого ТС напруга вторинної обмотки при розімкнених її кінцях, перевищує 350 В, то на трансформаторі розміщується попереджувальна табличка: Увага! Небезпечно! На розімкненій обмотці висока напруга!
Висновки
У загальному розділі курсового проекту, згідно виконаному огляду існуючих конструкцій, був обраний трансформатор струму на напругу U_ном=35 кВ і описані його призначення та конструктивна будова.

В спеціальному розділі проекту виконані розрахунки: параметрів первинної та вторинної обмотки, магнітопроводу, електротермічної стійкості первинної обмотки, похибок трансформатору струму. Розпізнаються похибку за струмом і за кутом. Отримані значення номінальної струмової похибки і за кутом порівнюються з допустимими значеннями за ДСТУ ГОСТ 7746-2003, або за [1] і знаходиться, що розрахований трансформатор струму відповідає класу точності 0,2. Також було розраховано граничну кратність трансформатора. Для захисних і комбінованих ТС найвідповідальніший режим роботи наступає при різкому підвищенні струму в первинній обмотці, яке відбувається, як правило, при короткому замиканні в електричній мережі. ТС повинен забезпечити в цьому випадку надійну роботу релейного захисту, тобто давати вторинний струм, похибка якого не перебільшує 5-10%. Повна струмова похибка проектуємого трансформатора складає 1,44%. Так як похибка не перебільшує 10%, то розраховане значення граничної кратності приймається. В курсовому проекті було розраховано напругу на розімкнених кінцях вторинної обмотки.

Креслення складальне трансформатора (141.59.05.01 СК) та обмотка (141.59.05.02 СК) пояснюють будову виробу, що проектується.

Всі питання пояснювальної записки та графічної частини освітлені, тобто завдання до курсового проекту виконано.


Список літератури
1 Панченко В.В. Расчёт и конструирование электрических аппаратов высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 248 с.

2 Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. Под ред. Афанасьева В.В.-Л.: Энергоатомиздат, 1987.-544 с.

3 Афанасьев В.В. Трансформаторы тока.-М.-Л.: Энергоатомиздат, 1988.-341 с.

4 Новікова О.М. Проектування електричних апаратів. Конспект лекцій. Запоріжжя, ЗЕТК ЗНТУ, 2014.- 58с.

5 Сергієнко В.С. Методичний посібник для курсового та дипломного проектування з розрахунку трансформаторів струму, ЗЕТК ЗНТУ, 216 - 21 с.

6 Трансформатор струму. Загальні технічні умови. ДСТУ ГОСТ7746-2003. Київ: Держспоживстандарт України, 2003. - 31 стр.