1.Задание на проектирование.

1.1 Полная номинальная мощность трансформатора - , кВ·А.

Рассматриваются трансформаторы со следующей шкалой мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВ·А

1.2 Число фаз - m .

1.3 Частота – f, Гц.

1.4 Номинальные линейные высшие и низшие напряжения обмоток U_л1 и U_л2, (В) для указанных трансформаторов приняты:

• для обмоток ВН – 35, 20, 10 и 6 кВ;

• для обмоток НН – 0,69, 0,4 и 0,23 кВ. Могут быть заданы и нестандартные величины напряжений обмоток.

1.5 Схема и группы соединений обмоток.

Стандартными схемами и группами соединений для трехфазных

трансформаторов являются:

; ;.

1.6 Напряжение короткого замыкания - , %.

1.7 Материал обмоток – алюминий, медь.

1.8 Материал магнитной системы– электротехническая сталь марок 3404, 3405, 3406, 3407, 3408 толщиной 0,27, 0,3 или 0,35 мм с термостойким магниефосфатным покрытием.

1.9 Критерий оптимальности.

В качестве обобщенного критерия обычно используют приведенные затраты на трансформацию электроэнергии (Зп), либо критерий капитализированных затрат (Зк). В качестве критериев могут быть заданы также минимум массы активных материалов, минимум расхода проводниковых или магнитных материалов, минимум потерь энергии, минимум стоимости трансформатора, максимальный коэффициент заполнения обмоток проводниковым материалом и т.д.

1.10 Проектные исследования.

Выполнение проектных исследований (проектного анализа) необходимо для более глубокого изучения студентами методики автоматизированного синтеза электромагнитных преобразователей (ЕМП) и влияния технико-экономических требований, проектных ограничений, параметров и критериев на свойства силовых трансформаторов.

В зависимости от постановки задачи на проектирование трансформатора (курсовой проект, дипломный проект, изучение методов оптимизации, лабораторная работа) или целей проектных исследований может быть необходимым решение следующих задач проектного анализа:

– исследование влияния цен применяемых электротехнической стали и обмоточных проводов на размеры и параметры трансформатора;

– исследование влияния отношения потерь короткого замыкания к потерям холостого хода () на размеры и параметры оптимального трансформатора;

– исследование влияния отношения стоимостей системы обмоток и магнитной системы (x) на оптимальные значения электромагнитных нагрузок и потерь;

– определение зависимости геометрических размеров и параметров трансформатора от величины напряжения короткого замыкания, от класса напряжения, от класса нагревостойкости изоляции и т.д.

2. Предварительное оптимизационное проектирование и проектные исследования

Предварительное оптимизационное проектирование предусматривает выбор стоимостных показателей для расчетов критериев оптимальности и определения начальных значений основных управляемых переменных (параметров) математической модели в зоне их оптимальных значений по заданным критериям. Для этого в математической модели должны быть отражены особенности конструктивного исполнения МС и обмоток трансформатора, конструктивные показатели, а также заданные технические требования (гарантированные функциональные показатели), которые задаются как исходные данные для оптимизационного расчета на ПЭВМ.

В качестве таких конструктивных и технических показателей служат основные размеры изоляционных промежутков, технические решения по конструктивному исполнению МС и обмоток (типы обмоток и число концентров), коэффициенты заполнения обмоток проводниковым материалом () и поперечного сечения МС активной электротехнической сталью () , марка применяемой электротехнической стали, тип обмоточного провода и другие показатели, характеризующие конструктивные особенности трансформатора.

Результаты предварительного оптимизационного проектирования служат исходными данными для проектных исследований и заключительного этапа проектирования – этапа детального проектирования трансформатора.

Последовательность и методика определения необходимых расчетных коэффициентов и других исходных данных для оптимизационных расчетов и алгоритм оптимизационного расчета рассматриваются ниже.