32

СОДЕРЖАНИЕ

Задание…………………………………………………………………………………….………2

Введение………………………………………………………………………………………….4

Расчет основных электрических величин……………………………….………5

Определение основных размеров трансформатора………………….….6

Расчет обмоток…………………………………………………………………………………8

Определение параметров режима короткого замыкания……………13

Окончательный расчет магнитной системы……………………………………16

Тепловой расчет и расчет системы охлаждения…………………………….23

Библиографический список……………………………………………………..………32

Введение

Знания основ проектирования электрических машин и трансформаторов необходимо инженерам-электромеханикам, эксплуатирующим энергетические установки и электропривод. Они должны знать, как проектируются электрические машины и как могут быть получены наиболее высокие их характеристики. Эти знания помогут в сознательной эксплуатации и модернизации существующих энергетических установок.

Интенсивный рост энергосистем требует дальнейшего повышения мощности и улучшения качества выпускаемых трансформаторов. По этому исключительно важное значение имеет вопрос о рациональном проектировании и производстве трансформаторов общего и специального назначения.

Целью курсовой работы является изучение основных методов расчета и конструктивной разработки электрической машины или трансформатора. Курсовая работа – это комплексная работа, которая требует понимания связей между показателями машины и ее размерами.

Расчет трансформатора должен тесно связываться с его конструированием. При этом аналитические вычисления сопровождаются схемами и эскизами, вычерченными в масштабе. Последнее дает возможность более наглядно и правильно оценить результаты отдельных звеньев и гарантирует от больших ошибок.

Задача проектирования трансформатора не имеет однозначного решения. Выполняя работу, студент должен проявить творческую инициативу в решении расчетных и конструктивных вопросов, имея в виду, что от инженера требуется умение решать самостоятельно более ответственные задачи.

Развитие производства электрических машин и трансформаторов тесно связано с прогрессом в производстве магнитных, проводниковых и изоляционных материалов. Применительно к трансформаторам основной целью является улучшение характеристик трансформатора уменьшение потерь энергии, веса и размеров, повышение надежности работы.

1. Расчет основных электрических величин.

1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН

Символы величин обмотки НН обозначаются с индексом «1», обмотки ВН – с индексом «2».

Мощность одной фазы и одного стержня:

;

Номинальные (линейные) токи на сторонах:

НН A;

ВН A;

Фазные токи при соединении Y/∆:

A;

A.

Фазные напряжения обмоток:

В;

В.

1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений

Зададимся потерями короткого замыкания и напряжением короткого замыкания, которые выбираются из таблиц.

Вт, .

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

.

Реактивная составляющая

.

1.3 Определение испытательных напряжений обмоток

Испытательные напряжения обмоток смотрим по таблице.

Для обмотки ВН кВ;

Для обмотки НН кВ.

2.Определение основных размеров трансформатора

2.1 Выбор конструкции магнитной системы

Выбираем трехфазную стержневую магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на средних стержнях. Для мощности согласно таблице число ступеней в стержне принимаем 7, коэффициент заполнения круга , число ступеней в ярме меньше на 2 и равно 5. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются профильными стальными балками. Изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие, с коэффициентом заполнения .

Коэффициент заполнения сталью .

Материал магнитной системы – холоднокатаная текстурированная рулонная сталь 3404 толщиной 0,35 мм.

2.2 Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы

;

;

м;

Значение определяем по таблице для кВ.

Значение k по таблице. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному .

Индукцию стержня (предварительную) определяем по таблице.

По таблице принимаем стандартный диаметр м.

Активное сечение стержня:

.

2.3 Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции

Выбираем типы обмоток по таблице, для ВН при напряжении 35 кВ и токе 8,6 А – цилиндрическая многослойная из провода круглого сечения; для обмотки НН при напряжении 10500 В и токе 16,5 А – цилиндрическая многослойная из провода круглого сечения.

м.

Рис.1.Основные размеры трансформатора.

(Все размеры указаны в миллиметрах)

Высота обмоток (предварительная):

м.

По испытательному напряжению обмотки ВН кВ находим по таблице. мм, мм, мм.

Для обмотки НН при кВ, мм.

3.Расчет обмоток

3.1 Расчет обмотки нн

Конструкция обмотки НН определяется мощностью и напряжением согласно рекомендациям таблицы. Выбрана цилиндрическая многослойная конструкция из круглого медного провода. Обмотка НН расположена ближе к стержню магнитопровода, т.е. является внутренней и расчет всегда начинается с нее.

ЭДС одного витка:

В.

Число витков обмотки НН:

Принимаем 1030 витков.

Напряжение одного витка:

=10,19 В.

Средняя плотность тока в обмотках:

Сечение витка ориентировочно:

Общее сечение витка:

Осевой размер витка:

мм 0,0042 м.

Число витков в слое:

;

Ч исло слоев обмотки:

.

Плотность тока:

.

Осевой размер обмотки:

.

Предварительный радиальный размер обмотки без каналов между слоями:

.

Плотность теплового потока:

.

1300,9 Вт что допустимо ( =1)

=( + ) =(31+7,5) =0,0385 м.

Диаметры обмотки:

• внутренний м;

• внешний м.

Масса металла обмотки:

, где

м – средний диаметр обмотки.

Масса провода кг.

3.2 Расчет обмотки вн

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении:

Принимаем ;

Напряжение одного витка:

В;

Напряжение ступени регулирования:

В.

Число витков на одной ступени регулирования в фазной обмотке:

витков.

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить:

Число витков на

Напряжение, В ответвлениях Ответвления обмотки

36750 2085

35875 2035

35000 1985

34125 1935

3 3250 1885

Ориентировочное сечение витка:

.

Общее сечение витка:

;

Осевой размер витка:

мм.

Число витков в слое:

, принимаем .

Число слоев обмотки:

, принимаем .

Плотность тока:

.

Осевой размер обмотки:

м.

Предварительный радиальный размер обмотки без каналов между слоями:

м.

Плотность теплового потока:

.

1220,25 Вт что допустимо ( =1)

=( + ) =(32+7,5) =0,0395 м.

Внутренний диаметр обмотки:

м.

Внешний диаметр обмотки:

м.

Рис. 7. Схема обмоток НН и ВН и изоляционных расстояний трансформатора

(Все размеры указаны в миллиметрах)

Масса меди обмотки ВН:

кг, где

м.

Масса провода в обмотке с изоляцией:

кг, где - коэффициент увеличения массы обмотки ВН с учетом изоляции.

Масса меди двух обмоток:

кг.

Масса провода двух обмоток:

кг.