Курсовой проект - Расчет трехфазного трансформатора / курсак

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М.Ф. Решетнева

Кафедра САУ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к проекту трансформатора

Вариант №

Проект выполнил студент

группы

« »______________2008г

_______________________

(подпись) .

Проект утвердил .

« »______________2008г

Руководитель__________________________

(уч. звание, ф.и.о.)

_______________________

(подпись) .

Красноярск 2008

План

Выбор типа и основных соотношений трансформатора. 3

4. Поперечное сечение стержня сердечника и ярма. 4

5. Число витков обмоток трансформатора. 4

6. Сечения и диаметры проводов обмоток. 5

7. Выбор изоляции проводов обмоток. 5

8. Высота и ширина окна сердечника трансформатора. 5

9. Укладка обмоток на стержне и уточнение размеров окна сердечника. 5

10. Масса материала обмоток. 6

11. Потери в обмотках трансформатора при 75 С. 7

12. Масса стали сердечника трансформатора. 7

13. Магнитные потери в сердечнике трансформатора. 7

14. Ток холостого хода. 7

15. Коэффициент полезного действия. 8

16. Активные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора. 8

17. Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора. 8

19. Проверка трансформатора на нагревание. 9

Сводные данные расчёта трансформатора. 9

Задание.

Номинальная мощность – 1650 ВА.

Номинальное высшее напряжение – 200В.

Номинальное низшее напряжение – 115В.

Число фаз – m=3, частота f=400 Гц.

Режим нагрузки – продолжительный, характер установки – внутренняя.

Охлаждение – воздушное.

Температура окружающей среды от -250 до + 150 градусов С.

Коэффициент мощность при номинальной нагрузке – 0,92.

Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке – 0,98.

Выбор типа и основных соотношений трансформатора.

В соответствии с условием задания наиболее подходящим по конструкции является трёхфазный 3-х стержневой трансформатор с сердечником из штампованных Ш-образных пластин и медными обмотками. В качестве материала сердечника принимаем горячекатаную электротехническую сталь марки Э44 с толщиной листа δ=0,20 мм (ГОСТ 802-58), это более подходящая компоновка при частоте 400Гц.

1. Определение токов трансформатора.

Ток первичной обмотки:

Принимаем I=0.5I

Ток вторичной обмотки:

2. Предварительное значение индукции в стержне.

В=1 Тл (для силовых трансформаторов повышенной частоты)

3. Предварительное значение плотности тока в обмотках.

Для силовых трансформаторов мощностью свыше 100ВА и температуре окружающей среды +180÷+150 С эта плотность составляет

j=3,5 а/мм

4. Поперечное сечение стержня сердечника и ярма.

С=0,37(для трёхфазного трансформатора стержневого типа с круглыми катушками.)

β=1 при частоте 400 Гц. – коэффициент потерь.

κ=1+0,004(150-20) – коэффициент увеличения сопротивления с температурой.

κ=12,5 вт/кг для стали Э44 при f=400Гц.

κ=0,76 (определяем из таб. 3 при толщине листа стали Э44 - δ=0,20 мм.)

Получаем a=b=3,1см, h=3,1см.

5. Число витков обмоток трансформатора.

в/виток

6. Сечения и диаметры проводов обмоток.

Предварительные значения поперечных сечений проводов обмоток:

Ближайшие сечения и диаметры по ГОСТу 2773-51:

q=1,65мм, d=1,45мм

q=2,37мм, d=1,74мм

Окончательные значения плотностей тока в выбранных проводах:

7. Выбор изоляции проводов обмоток.

По МРТУ-2И выбраны провода марка ПЭТВ

d =1,56 мм

d =1,85 мм

Выбор обоснован условиями работы, а именно температурными условиями – провод выдерживает до 180 С

8. Высота и ширина окна сердечника трансформатора.

см

= 2,5

=0,26

см

9. Укладка обмоток на стержне и уточнение размеров окна сердечника.

Число витков первичной обмотки в слое:

витков

Число слоёв этой обмотки:

примем равной 3

Толщина первичной обмотки:

мм

γ=0,5 мм – толщина изоляционной прокладки между слоями.

Число витков вторичной обмотки в слое:

Число слоёв этой обмотки:

Толщина вторичной обмотки:

мм

Ширина окна сердечника:

см

=1мм – толщина изоляции между катушкой и стержнем

- зазор между катушкой и стержнем равен 6,5 мм (при круглой обмотке)

=0,5мм – толщина изоляции между слоями обмотки и поверхностная изоляция (выполнена стеклолакотканью ЛСКЛ ГОСТ10156-66).

– расстояние между катушками, принятое 2 мм.

κ =H/c должно лежать в интервале от 2,0 до 3,0

Н=5,с=3,8 т.е. условие не выполняется, тогда

Пусть в первичной обмотке 2 слоя витков, т.е. по 43 витка, во вторичной остается по 2 слоя по 26 витков, тогда

см

мм

Где - число витков в первом слое первичной обмотки, равное 43 (86/2=43)

- расстояние от обмотки до ярма, равное 2.

κ =H/c=2 – лежит в требуемом интервале.

Н=7,1 см, с = 3,6 см

10. Масса материала обмоток.

Масса медных обмоток трансформатора в случае круглых катушек определяется следующим образом:

кг – масса первичной катушки

- масса вторичной катушки

см

см

кг

см

см

кг

кг

Общая масса медных обмоток:

кг

11. Потери в обмотках трансформатора при 75 С.

Вт

Вт

Суммарные потери в обмотках:

Вт

12. Масса стали сердечника трансформатора.

кг

Общая масса сердечника:

кг

13. Магнитные потери в сердечнике трансформатора.

Вт

Вт

Вт

14. Ток холостого хода.

Где см – величина эквивалентного воздушного зазора в сердечнике трансформатора, n=2 – число зазоров в сердечнике, ==8 , ,

а

15. Коэффициент полезного действия.

16. Активные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора.

Относительные активные падения напряжения в обмотках

Активные сопротивления обмоток(каждой в отдельности):

Ом

Ом

Активное сопротивление короткого замыкания:

Ом

17. Индуктивные падения напряжения и сопротивления обмоток трансформатора.

Относительные индуктивные падения напряжения в отдельных обмотках двухобмоточного трансформатора:

Индуктивное сопротивление короткого замыкания трансформатора:

Ом

18. Полные сопротивления и напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора.

Ом

19. Проверка трансформатора на нагревание.

Будем считать, что:

С (=10)

еще умножаем на 3, т.к. катушки 3.

Сводные данные расчёта трансформатора.

Масса стали сердечника, кг………………………………………………….…...

Удельный расход стали, кг/кВА………………………………………..……..…1,86

Масса меди обмоток, кг………………………….……………………………...

Отношение массы стали к массе меди…………………………………………..1,46

Магнитные потери в сердечнике, Вт………………………………………………

Потери в медных обмотках, Вт…………………………………………………...

К.п.д………………………………………………………………………………..0,94

Намагничивающий ток……………………………………………………………27%

9