Курсовой проект. ПРИМЕР КП_Трансформатор. В народном хозяйстве используются трансформаторы различного назначения в диапазоне мощностей от долей вольтампера до 1 млн кВа и более

• Название: В народном хозяйстве используются трансформаторы различного назначения в диапазоне мощностей от долей вольтампера до 1 млн кВа и более
• Анкор: Курсовой проект
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: ПРИМЕР КП_Трансформатор.docx
• Тип: Реферат; #423927
• страница: 2 из 3

3.2. Расчет обмотки ВН

Выбираем схему регулирования по рис. 6 с выводом концов всех трех фаз обмотки к одному трехфазному переключателю. Контакты переключателя рассчитываются на рабочий ток 57,74 А. Наибольшее напряжение между контактами переключателя в одной фазе: рабочее , т.е. 577,35 В; испытательное , т.е. 1155 В.



Рис. 4 Схема регулирования напряжения обмотки ВН.

Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении



Число витков на одной ступени регулирования



Где

Для пяти ступеней:
Напряжение, В: Число витков на ответвлениях:



Ориентировочная плотность тока



Ориентировочное сечение витка



По табл. 5.8[1] подтверждаем предварительный выбор цилиндрической многослойной обмотки из прямоугольного алюминиевого провода ( =1000 кВА, =57,74 А; =10000 В, =25,21∙10^-6 м²).

По полученным ориентировочным значениям из табл. 5.1 [1] значениям подбираем сечение витка из одного параллельного провода

с сечением элементарного витка мм².

Плотность тока в обмотке ВН



Число витков в одном слое



Эскиз сечения витка обмотки ВН приведен на рис. 5.

Рис. 5 Сечение витка обмотки ВН



Число слоев в обмотке



Общий суммарный предельный радиальный размер алюминиевых проводов по формуле (5.7) [1]



где q=1200 Вт/м² - предельно допустимое значение плотности теплового потока.

Обмотки наматываются в 10 слоев. Шесть слоев по 91 витка и четыре слоя 92 витков. Всего 914 витков.
Напряжение двух слоев обмотки



Общий радиальный размер металла обмотки



Разделяем на две концентрические катушки на 4 слоя и внешнюю на 6 слоев с охлаждающим каналом 9 мм. Минимальная ширина масляного канала между катушками по табл. 9.2 а)



Радиальный размер обмотки (две катушки без экрана):



Внутренний диаметр обмотки



Наружный диаметр обмотки



Поверхность охлаждения



,м².

Масса металла обмотки:



где c – число активных стержней трансформатора.

Основные потери:



, Вт;
Коэффициент добавочных потерь:







Плотность теплового потока на поверхности обмотки по формуле 6.35 [1]:



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4. 1. Определение потерь короткого замыкания
Потери короткого замыкания определяются согласно §7.1. Основные потери, рассчитанные ранее:

обмотка НН , Вт;

обмотка ВН , Вт.

Коэффициенты добавочных потерь, рассчитанные ранее:

обмотка НН

обмотка ВН

Основные потери в отводах. Длина отводов определяется приближенно по формуле (7.21)

, м.

Масса отводов НН

, кг.

Потери в отводах НН

, Вт.

Масса отводов ВН

, кг.

Потери в отводах ВН

, Вт.

Потери в стенках бака и других элементах конструкции определяем приближенно по формуле (7.25)

, Вт.

Полные потери короткого замыкания



, Вт.

Для номинального числа витков обмотки ВН

, Вт

.

Расчетное значение потерь короткого замыкания меньше заданного, что удовлетворяет техническим требованиям по его отклонению (5%).

4. 2. Определение напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания рассчитывается согласно §7.2.

Активная составляющая

, %.

Реактивная составляющая по формуле (7.32)[1]

, %,

где ;

, м;

, м;

;



Напряжение короткого замыкания



или

ВЫВОД: Расчетное значение напряжения короткого замыкания меньше заданного. Расчетное значение напряжения короткого замыкания находится в границах допустимых отклонений ( ±5%) от заданного.

5. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ХОЛОСТОГО ХОДА.

5. 1. Определение размеров магнитной системы и массы стали

Для расчета потерь и тока холостого хода нужны уточненные массы стали, которые определяются согласно §8.2, 8.3.

Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3405 толщиной 0,30 мм. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов для стержня диаметром 0,27 м c прессующей пластиной выбираются по табл. 8.2. Число ступеней в сечении ярма 6, в сечении стержня 7.

№ пакета Стержень, мм Ярмо (в половине попе-

речного сечения), мм

1 260×36 260×36

2 240×25 240×25

3 215×20 215×20

4 195×13 195×13

5 170×11 170×11

6 155×5 155×5

7 135×7



Рис. 6. Магнитная система спроектированного трансформатора: сечение стержня и ярма



Рис. 7. основные размеры магнитной системы

Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма)

, м.

Площади ступенчатых фигур определяются по табл. 8.7[1]:

стержня , м²;

ярма , м².

Объем угла магнитной системы определяется по табл. 8.7[1]

, м³.

Активное сечение стержня , м².

Активное сечение ярма , м².

Объем угла стали магнитной системы

, м³,

где – коэффициент заполнения сечения стержня листовой электротехнической сталью.
Длина стержня , м.
Расстояние между осями стержней

, м.

Принимаем С=0,4 м.

Масса стали стержней , кг,

где , кг,

, кг,

, кг.

Масса стали ярм

, кг.

Общая масса стали

, кг.

5.2. Определение потерь холостого хода

Индукция в стержне

, Тл.

Индукция в ярме

, Тл.

Индукция на косом стыке

, Тл.

Площадь сечения стержня в косом стыке

, м².

Удельные потери для стержней, ярм и стыков по табл. 8.10 [1] для стали марки 3405 толщиной 0,30 мм при шихтовке в две пластины (для упрощения технологии изготовления):

при В_с=1,51 Тл ρ_с=1,004 Вт/кг; ρ_с,з=878 Вт/м²;

при В_я=1,5 Тл ρ_я=0,970 Вт/кг; ρ_я,з=850 Вт/м²;

при В_кос=1,07 Тл ρ_кос=515 Вт/м².

Для плоской магнитной системы с шестью косыми многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек, с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь холостого хода принимаем формулу (8.32) [1].

На основании табл. 8.12 [1] принимаем:

k_п,р=1,05 – коэффициент, учитывающий влияние техпроцесса резки;

k_п,з=1,00 – коэффициент, учитывающий удаление заусенцев;

k_п,я=1,00 – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;

k_п,п=1,025 – коэффициент, учитывающий влияние прессовки;

k_п,ш=1,04 – коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма остова при установке обмоток.

По табл. 8.13 [1] находим коэффициент k_п,у=10,64, учитывающий общее увеличение удельных потерь в углах магнитной системы.

Потери холостого хода





ВЫВОД: Расчетное значение потерь холостого хода меньше заданного. Расчетное значение потерь холостого хода находится в границах допустимого отклонения ( + 15%) от заданного значения.

5.3. Определение тока холостого хода

Удельные намагничивающие мощности находим по табл. 8.17 [1]:

при В_с=1,51 Тл q_с=1,263 ВA/кг; q_с,з=14760 ВА/м²;

при В_я=1,5 Тл q_я=1,205 ВA/кг; q_я,з=13800 ВА/м²;

при В_кос=1,07 Тл q_кос=3700 ВА/м².

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем формулу (8.43). Согласно табл. 8.12 и 8.21 [1] принимаем коэффициенты:

k_т,р=1,49 – коэффициент, учитывающий влияние резки полосы рулона на пластины;

k_т,з=1,01 – коэффициент, учитывающий влияние срезания заусенцев;

k_т,пл=1,25 – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы;

k_т,я=1,00 – коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;

k_т,п=1,04 – коэффициент, учитывающий прессовку магнитной системы;

k_т,ш=1,05 – коэффициент, учитывающий расшихтовку верхнего ярма перед установкой обмоток.

По табл. 8.20 [1] находим коэффициент k_т,у=42,5 - учитывающий количество углов с косыми и прямыми стыками в магнитной системе.

Намагничивающая мощность холостого хода



Ток холостого хода

%  1,4%.

ВЫВОД: Расчетное значение тока холостого хода меньше заданного. Расчетное значение тока холостого хода находится в границах допустимого отклонения ( +15%) от заданного значения.

6. ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТРАНСФОРМАТОРА
6.1 Внешние характеристики

Зависимости , рассчитываем при питании обмотки ВН понижающего трансформатора номинальным напряжением номинальной частоты при изменении величины симметричной нагрузки и заданном значении, при активно-индуктивной нагрузке , при активно-емкостной .

При коэффициенте нагрузки трансформатора (работа при номинальной нагрузке):

• 
  для активно-индуктивной нагрузки изменение напряжения трансформатора
  

где – расчетные значения активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания, %;
при

, о.е.

Фазное (линейное) напряжение обмотки НН

• 
  для активно-емкостной нагрузки изменение напряжения трансформатора
  

где при

, о.е.

Фазное (линейное) напряжение обмотки НН



Результаты расчета внешних характеристик при изменении коэффициента нагрузки в диапазоне значений для обоих характеров нагрузки приведены в табл. 1.

Таблица 1 Результаты расчетов внешних характеристик трансформатора

Коэффициент нагрузки , о.е.		0	0,25	0,50	0,75	1,00	1,25
Активно-индуктивная	ΔU,%	0	1,161	2,322	3,483	4,644	5,806
	,%	100	98,839	97,678	96,517	95,356	94,194
Активно-емкостная	ΔU,%	0	-0,533	-1,066	-1,6	-2,133	-2,666
	,%	100	100,533	101,066	101,6	102,133	102,666

По результатам расчетов построим внешние характеристики трансформатора в одних осях координат (рис. 8).



Рис. 8. Внешние характеристики трансформатора
ВЫВОД: изменение вторичного напряжения ΔU зависит от величины нагрузки и от характера этой нагрузки. Отрицательные значения ΔU при работе трансформатора с емкостной нагрузкой соответствуют повышению напряжения с увеличением коэффициента нагрузки. Наибольшее изменение вторичного напряжения ΔU=4,644% соответствует активно-индуктивной нагрузке при и коэффициенту нагрузки , т.к. длительная перегрузка трансформатора недопустима.