СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовое проектирование 3

Введение 4

Технические требования, предъявляемые к трансформаторам 5

Расчёт основных электрических величин 6

Расчёт основных размеров трансформатора 11

Расчёт обмотки НН 11

Расчёт обмотки ВН 14

Определение парметров короткого замыкания 18

Расчёт потерь и тока холостого хода 20

Оценка эксплуатационных свойств трансформатора 25

Заключение 36

Литература 37

ВВЕДЕНИЕ

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Назначение силовых трансформаторов состоит в преобразовании электроэнергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электроэнергии.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети во многом определяющим эффективность ее работы. Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно велик и для большинства из них составляет 98-99 %. Однако, вследствие многократной трансформации электроэнергии и размещения в системах электроснабжения трансформаторов с общей мощностью, в несколько раз превышающей мощность генераторов, общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенных значений. Поэтому одной из важнейших задач, стоящих в настоящее время перед разработчиками трансформаторов, является задача существенного уменьшения потерь энергии, т.е. потерь холостого хода и короткого замыкания. Не менее актуальной является задача снижения стоимости разрабатываемых и изготовляемых трансформаторов, решаемая за счет выбора рациональной конструкции и экономии основных используемых материалов.

В курсовом проекте предусматривается разработка силового двухобмоточного трансформатора типа ТМ, применяемого на цеховых трансформаторных подстанциях в системах электроснабжения промышленных предприятий.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОЕКТИРУЕМОМУ ТРАНСФОРМАТОРУ

В данном курсовом проекте требуется рассчитать силовой понижающий трансформатор, отвечающий всем требованиям

ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 12022-76.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ГОСТ 11677-85

1. Потери холостого хода не должны превышать заданных более чем на +7,5%.

2. Ток холостого хода не должен превышать заданного более чем на +15%.

3. Потери короткого замыкания не должны превышать заданного значения более чем на +5%.

4. Напряжение короткого замыкания не должно отклоняться от заданного значения более чем на 5%.

5. Плотность тока в обмотках не должна превышать 3,5 МА/м².

6. Механические напряжения в проводах должны быть меньше 60 МПа.

7. Ограничение превышение температуры частей трансформатора сверх температуры окружающей среды:

- Обмотки не более 65 ⁰С,

- Масла в верхних слоях не более 60 ⁰С.

1. Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний

Расчет проводим для трехфазного трансформатора стержневого типа.

Весь расчет трансформатора ведется по методике, изложенной в [1].

Мощность одной фазы и одного стержня:

кВА.

Номинальные (линейные) токи на сторонах:

ВН А;

НН А.

Выбираем схему и группу соединения обмоток Y/Y₀-0. Данная схема предусмотрена стандартом и предназначена для трехфазных двухобмоточных трансформаторов. Фазные токи равны линейным.

Фазные напряжения обмоток при выбранной схеме соединения обмоток:

ВН А;

НН А.

Выбираем испытательные напряжения обмоток по таблице 4.1: для обмотки ВН U_исп = 25 кВ; для обмотки НН U_исп = 5 кВ.

Согласно рекомендациям §1.1, в целях экономии электролитической меди, в виду большей распространенности и доступности алюминия, принимаем материал обмоток – алюминий.

По таблице 5.8 выбираем тип обмоток:

ВН при напряжении 6 кВ и токе 9,6 А – цилиндрическая многослойная из круглого алюминиевого провода;

НН при напряжении 0,4 кВ и токе 230,9 А – цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного алюминиевого провода.

Для испытательного напряжения обмотки ВН U_исп = 25 кВ по таблице 4.5 находим изоляционные расстояния: а₁₂ = 27 мм, l₀₂ = 20 мм; ₁₂ = 2,5 мм; а₂₂ = 5 мм; l_ц2 = 10 мм.

Для испытательного напряжения обмотки НН U_исп = 5 кВ по таблице 4.4 находим изоляционные расстояния: а₀₁ = 4 мм; l₀₁ = 15 мм; ₀₁ = 2 мм.

Расположение главной изоляции обмоток ВН и НН представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 – Главная изоляция обмоток ВН и НН

Ширина приведенного канала рассеяния а_р:

м;

где м.

k = 0,63 по таблице 3.3.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

%.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

%.

Согласно указаниям §2.3 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне. План шихтовки представлен на рисунке 2. Материал магнитной системы – холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3405 толщиной 0,30 мм.

Рисунок 2 - План шихтовки магнитной системы

Индукция в стержне В_с = 1,56 Тл согласно данным таблицы 2.4.

В сечении стержня шесть ступеней, коэффициент заполнения круга k_кр = 0,91, согласно таблицы 2.5; изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие; коэффициент заполнения сечения стержня сталью k_з = 0,96, по таблице 2.2.

Коэффициент заполнения сталью: .

Ярмо многоступенчатое, число ступеней пять, коэффициент усиления ярма k_я = 1,025, по таблице 2.8.

Индукция в ярме: Тл.

Число зазоров в магнитной системе: на косом стыке четыре, на прямом три. Индукция в зазоре на прямом стыке: Тл; на косом стыке Тл.

По таблице 8.10 удельные потери в стали: p_с = 1,074 Вт/кг; p_я =1,004 Вт/кг.

По таблице 8.17 удельные намагничивающие мощности: в стержнях q_с = 1,383 ВА/кг; в ярмах q_я = 1,263 ВА/кг; для зазоров на прямых стыках q^//_з = 16800 ВА/м²; на косых стыках q^/_з = 2100 ВА/м².

По таблице 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания k_д = 0,97 и по таблицам 3.4 и 3.5 – постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток: а = 1,36; b = 0,55. Принимаем коэффициент Роговского k_р = 0,95 (коэффициент приведения идеализированного поля рассеяния к реальному).