Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни сумський державний університет кафедра електроенергетики

ОДЗ

на тему : “Розрахунок силових трансформаторів”

з дисципліні «Електричні машини»

Варіант № 18

Виконав: студент групи ЕТ-01

Ткаченко Ярослав Євгенійович

Перевірив:

Муріков Дмитро Володимирович

Суми - 2013

1. Вихідні дані для проектування трифазного двохобмоткового масляного трансформатора.

1. Повна потужність трансформатора Sн=1000 кВА.

2. Номінальна лінійна напруга обмотки вищої напруги (ВН) U1 = 35 5%кВ. (Число ступенів регулювання напруги дорівнює 2. Межі регулювання – від 1,05 U₁ до 0,95 U₁).

3. Номінальна лінійна напруга обмотки нижчої напруги (НН) U₂ = 6 кВ.

4. Втрати холостого ходу P_х=0,5 %.

5. Втрата короткого замикання P_к=1,5 %.

6. Напруга короткого замикання U_к=6,5 %.

7. Струм холостого ходу i₀=5,5%.

8. Схема і група з'єднання обмоток YIY₀ -0.

1.9 Тривале навантаження.

1.10 Матеріал магнітопровода - рулонна холоднокатана електротехнічна сталь марки Е413 або Е414 товщиною 0,35 мм.

1.11 Матеріал обмоток - мідь.

1.12 Конструктивна схема трансформатора - тристрижневий з концентричними обмотками.

1.13 Частота f= 50 Гц.

2 Розрахунок основних електричних величин і вибір головної ізоляції.

2.1 Потужність однієї фази трансформатора:

2.2 Потужність на одному стрижні:

2.3 Номінальний лінійний струм обмотки ВН:

4. Номінальний лінійний струм обмотки НН:

2.5 Фазний струм обмотки ВН при з’єднанні обмотки в зірку:

2.6 Фазний струм обмотки НН при з’єднанні обмотки в зірку:

2.7 Фазна напруга обмотки ВН при з’єднанні обмотки в зірку:

2.8 Фазна напруга обмотки НН при з’єднанні обмотки в зірку:

2.9 Випробувальна напруга обмотки НН U_{исп 2} визначається за таблицею 2.1 для заданого U₂:

2.10 Випробувальна напруга обмотки ВН U_{исп 1} визначається за таблицею 2.1 для заданого U₁:

11. За таблицями 2.2 і 2.3 вибираємо ізоляційні відстані обмоток ВН і НН: по таблиці 2.2 S = 1000 кВА; U_{исп 1} = 85 кВ:

L₀₂ = 7,5 см; δ_ш = 0,2 см; а₁₂ = 2,7см; δ₁₂ = 0,5 см;

l_н = 5,0 см; а₂₂ = 3,0 см; δ₂₂ = 0,3 см.

по таблиці 2.3 S = 1000 кВА; U_{исп 2} = 25 кВ:

L₀₁ = 7,5 см; δ₀₁ = 0,4 см; а _ц1 = 0,6 см;

а ₀₁ = 1,5 см; L _и1 = 2,5 см.

Вибрані розміри проставляються на ескізі головної ізоляції, конструкція якої наведена на рис. 2.1.

Малюнок 2.1

З Визначення основних розмірів.

Основними розмірами трансформатора є (рис. 3.1):

- діаметр стрижня d;

- середній діаметр каналу між обмотками d₁₂ ;

- висота обмотки l.

Малюнок 3.1 - Основні розміри трансформатора

Основні розміри зв'язані між собою коефіцієнтом β, що являє собою відношення середньої довжини окружності каналу між обмотками до висоти обмотки:

Розрахунок основних розмірів трансформатора починається з визначення діаметра d стрижня за формулою

Розрахунок і вибір величин, що входять у дану формулу, відбувається у такому порядку:

3.1. Вибір оптимального β:

β = 2,0.

3.2 Ширина наведеного каналу розсіювання:

,

тут а₁₂ - розмір каналу між обмотками ВН і НН, ізоляційний проміжок - за п. 2.11.

Наведена ширина двох обмоток , см, у попередньому розрахунку визначається за формулою

≈ ,

де S' - за п. 2.2, a k - знаходять за табл. З.4.

= = .

3.3 Коефіцієнт зведення ідеального поля розсіювання до реального поля (коефіцієнт Роговського) приблизно береться в попередньому розрахунку: к_Р = 0,95.

3.4 Реактивна складової напруги короткого замикання, %,

,

де U_K - за п. 1.6, а активна складової напруги, %, визначається за формулою

де Р_к – за п. 1.5; S- за п. 1.1.

.

3.5. Індукція у стрижні В_с вибирається з табл. 3.5.:

Для сталі марки Е413 В_с = 1,6 Тл.

3.6 Коефіцієнт заповнення активним перетином сталі площі кола, описаного біля перетину стрижня, k_с залежить від вибору

числа ступенів у перетині стрижня, способу пресування стрижня і розмірів охолоджувальних каналів, товщини аркушів сталі і виду міжлистової ізоляції. Загальний коефіцієнт заповнення к_с дорівнює

.

Коефіцієнт заповнення площі кола з діаметром d площею ступінчастої фігури к_кр визначається з табл. З.6.

Вибір виконання - із пластиною, що пресує, або без неї -довільний.

Пресування стрижня бандажами:

• Орієнтований розмір стрижня d = 24-26 см;

• без пластини, що пресує число ступенів 8;

• коефіцієнт k_кр = 0,925.

Коефіцієнт заповнення перетину стрижня (або ярма) сталлю дорівнює відношенню чистої площі сталі в перетині - активного перетину П_с (або П_я) до площі східчастої фігури к₃ = П_с /П_фс, визначається з табл. З.7.:

.

.

3.7. Частота f = 50 Гц; S = 333,33 кВА.

8. Діаметр стрижня:

Отриманий діаметр необхідно округлити до найближчого по нормалізованій шкалі (табл. 3.8).

3.9 Визначення :

.

3.10 Середній діаметр каналу між обмотками d₁₂, см, у попередньому розрахунку приблизно визначається за формулою

.

Радіальний розмір обмотки НН а_х, см, знаходять за формулою

, де - з п. 3.2; коефіцієнт k₁ =1,1 для S=25-630 кВА і

k₁ =1,4 для S=1000-6300 кВА.

11. Висота обмотки:

3.12 Активний перетин стрижня, см²

де - з таблиці 3.7; П_фс - з табл. 3.9 (вибір конструкції - із

пластиною, що пресує, або без пластини, що пресує, -довільний).

3.13 Електрорушійна сила одного витка:

,

де f –за п.1.13; В_с- з таблиці 3.5; П_с -за (3.12).