- •Введение
- •1.Задание на проектирование.
- •2. Предварительное оптимизационное проектирование и проектные исследования
- •2.1 Предварительное определение конструктивных и энергетических показателей трансформаторов
- •2.1.1. Конструктивные параметры магнитной системы и выбор величины индукции в стержне
- •2.1.2. Определение изоляционных промежутков
- •2.1.3. Определение коэффициента заполнения обмоток проводниковым материалом
- •2.1.4 Обмоточный конструктивный коэффициент -
- •2.1.5 Выбор коэффициента закрытия поверхности обмоток и удельной тепловой нагрузки обмоток
- •2.2. Критерии оптимальности трансформатора и определение начальных значений управляемых переменных.
- •2.2.1. Математическая модель критерия приведенных затрат на трансформацию электрической энергии.
- •2.2.2. Математическая модель критерия капитализированных затрат.
- •2.2.2.1. Оценка удельной капитализированной стоимости потерь холостого хода
- •2.2.2.2. Оценка капитализированной стоимости нагрузочных потерь
- •2.3 Основные уравнения расчетной математической модели трансформатора.
- •2.4. Алгоритм предварительного расчёта основных размеров и параметров трансформатора.
- •3. Методика применения программного комплекса “Аметист” для автоматизированного синтеза, анализа и оптимизации трансформаторов.
- •3.1. Общие сведения
- •Система управления сапр “Аметист”
- •3.2.3. Предварительный расчет
- •3.2.4. Оптимизация электромагнитных показателей
- •3.2.4.1. Оптимизация электромагнитных показателей по одной управляемой переменной
- •3.2.4.2. Оптимизация электромагнитных показателей по двум управляемым переменным
- •3.3. Синтез и оптимизация обмоток
- •4. Автоматизация процесса оптимизации параметров трансформаторов
- •4.2. Алгоритм процесса оптимизации методом циклического покоординатного спуска.
- •4.3. Методика автоматизированного синтеза и оптимизации трансформаторов на основе метода цпс.
- •5. Детальное проектирование трансформаторов.
- •5.1. Объём детального проектирования и его последовательность.
- •5.2. Раскладка, детальное конструирование и расчет обмоток.
- •5.2.1. Определение фазных напряжений и токов обмоток:
- •5.2.2. Определение чисел витков обмоток ( на одну фазу ):
- •Расчёт плотностей токов в обмотках нн и вн
- •Раскладка обмотки нн
- •5.2.5. Раскладка обмотки вн
- •5.2.6. Определение площади поверхностей охлаждения обмоток
- •5.2.7. Определение массы обмоток, расчёт основных и добавочных потерь короткого замыкания
- •5.3. Определение основных параметров мс, потерь в стали и тока холостого хода.
- •5.4. Расчёт механических напряжений в обмотках от радиальных усилий
- •5.5. Тепловой расчёт обмоток
- •5.6 Тепловой расчет бака.
- •5.7. Экономический расчёт
- •Пример предварительного оптимизационного расчёта трансформатора.
- •6.2. Предварительный расчет основных размеров и конструктивных показателей трансформатора.
- •Пример детального расчёта трансформатора.
- •7.1. Определение фазных напряжений и токов .
- •7.2 Определение конструктивных параметров мс и размеров изоляции в окне.
- •7.3 Определение числа витков обмоток:
- •7.4. Расчёт среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках нн и вн.
- •Расчёт обмотки вн.
- •7.7. Определение площадей поверхности охлаждения обмоток.
- •Определение массы обмоток, основных и добавочных потерь в обмотках, отводах, и баке. Проверка величины напряжения короткого замыкания.
- •7.9. Определение массы стали мс, определение потерь в стали и тока холостого хода.
- •7.10. Расчет механических напряжений в обмотках
- •7.11. Тепловой расчет обмоток
- •7.12. Тепловой расчет бака
- •7.13. Экономический расчет
- •Приложение а
- •Приложение б Основные данные обмоточных проводов круглого и прямоугольного сечений
- •Додаток в Форми вихідних даних для проектних досліджень Таблиця в1. Вихідні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в2. Конструктивні дані досліджуваного трансформатора
- •Таблиця в3. Техніко-економічні дані
4.3. Методика автоматизированного синтеза и оптимизации трансформаторов на основе метода цпс.
Процесс автоматизированного поиска реализован в прикладной программе “ЦПС”.
Последовательность работы программой ЦПС при проектировании трехфазных силовых трансформаторов 1-го и 2-го габаритов осуществляется в следующем порядке:
1. Порядок работы над новым проектом.
1.1. Начало работы
1.2. Ввод начальных данных
1.3. Предыдущий расчет
После запуска программы «ЦПС» появляется окно:
Рис.4.6 Окно входных данных программы ЦПС
Данное меню создает новый проект, для которого нужно ввести данные для расчетов.
1.2. Ввод начальных данных.
В этом окне задаются входные данные.
«Входные данные»- здесь можно задавать параметры трансформатора, предусмотренные заданием на проектирование
Входными данными являются:
- номинальная мощность Sн;
- значение входного напряжения и выходного U2;
-значение напряжения короткого замыкания Uк.
В базе данных находятся характеристики современных холоднокатаных сталей марок: 3404, 3405, 3406, 3407 и.т.д.
В этом окне также задаются тип стали и материал обмотки, а также схема соединения обмоток.
Дополнительные данные - в окне (рис.4.7) есть возможность редактирования различных параметров задания на проект.
Рис.4.7 - Окно дополнительных данных.
Все данные в окне дополнительных данных задаются по умолчанию, но при желании их можно занести дополнительно.
К- коэффициент, обусловленный отношением прейскурантной стоимости всего трансформатора к стоимости активных материалов.
Кст - коэффициент, который показывает, насколько стоимость изготовленного магнитопровода выше стоимости его электротехнической стали;
Коб - коэффициент, который показывает, насколько стоимость изготовления обмотки выше стоимости проводникового материал, из которого она изготовлена ;
Котх - коэффициент, учитывающий потери на отходы при раскрое ;
Киз - коэффициент увеличения массы обмоточных проводов за счет их изоляции ;
Кd - коэффициент, который учитывает дополнительные потери в обмотках ;
Соб1- стоимость провода обмотки высокого напряжения ;
Соб2 - стоимость провода низкого напряжения ;
Сст - стоимость электротехнической стали ;
Зх - удельные расходы на один киловатт потерь ХХ за год, грн./( кВт*год);
Зк - удельные расходы на один киловатт потерь короткого замыкания за год, грн./( кВт*год).
Рис.4.8 Окно исходных данных.
Рис.4.9 Окно дополнительных данных.
1.3 Предыдущий расчет
После ввода всех данных в верхнем правом углу нажимаем кнопку «Расчет», и получаем как результат оптимизированные значения управляемых переменных Bс, Хо, и целевой функции.
Рис.4.10. Окно результатов работы программы ЦПС.
5. Детальное проектирование трансформаторов.
5.1. Объём детального проектирования и его последовательность.
Цель детального проектирования трансформатора – окончательный выбор стандартных (нормализованных) элементов всех узлов трансформатора (магнитопровода, обмоток, бака и т.п.), а также окончательный расчёт их геометрических размеров, массы, удельных электрических, магнитных, тепловых и механических нагрузок, экономических показателей.
Результаты детального проектирования являются основными данными для окончательного определения параметров и характеристик спроектированного трансформатора.
Детальное проектирование выполняется для варианта, который выбран по результатам предварительного оптимизационного расчёта (таблица 2.12) и ставит перед студентами цель подробно изучить строение трансформатора и методики оценки его характеристик.
Детальное проектирование включает в себя следующее: