Московский государственный университет путей сообщений

(МИИТ)

Кафедра "Электрические машины"

Курсовая работа

на тему:

«Расчет силового трансформатора»

Выполнил студент

группы АТЭ-311 Коловангин А.В.

Проверил доцент

Глущенко М. Д.

Москва-2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………3

Задание на курсовой проект……………………………………………………………………………………………….4

1.Определение основных электрических величин изоляционных расстояний………………..5

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

3.Расчет обмоток низкого и высокого напряжения…………………………………………………………...8

4.Определение параметров короткого замыкания………………………………………………………….13

5.Окончательный расчет магнитной системы………………………………………………………………....16

6. Определение параметров холостого хода……………………………………………………………………18

7.Тепловой расчет трансформатора……………………………………………………………………………….…20

8.Расчет системы охлаждения и выбор конструкции бака………………………………………………22

Вывод…………………………………………………………………………………………………………………………………26

Список используемой литературы………………………..……………………………………………………….…27

Введение

Трансформатором называется статическое электромеханическое устройство, которое служит для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформатор является одним из важнейших элементов тяговых подстанций, как постоянного, так и переменного тока.

Трансформатор имеет две или несколько обмоток различного напряжения. Обмотки связаны между собой через магнитный поток, который замыкается по железному сердечнику.

Следовательно, основными конструктивными элементами трансформатора являются обмотки, выполненные из медного или алюминиевого провода и стальной сердечник. На тяговых подстанциях в основном используются трехфазные трансформаторы. На каждом из трех стержней магнитопровода располагаются все обмотки (первичная и вторичные) одной фазы. Все три фазы соединяются между собой в звезду или треугольник.

Так как магнитный поток, замыкающийся по сердечнику, является переменным, то сердечник выполняется шихтованным, т.е. набранным из отдельных листов стали, поверхность которых изолируется тонким лаковым покрытием. Поэтому не все геометрические сечения стержня заполнено сталью. Часть его замыкает изолирующее лаковое покрытие. Эта особенность учитывается коэффициентом заполнения сталью , который естественно меньше единицы.

Другой особенностью конструкции сердечника является то, что внутреннее сечение катушки с обмотками является круглым. Сердечник трансформатора, располагающийся внутри катушки по технологическим соображениям невозможно сделать круглым, поэтому его выполняют ступенчатым. Ступенчатый сердечник не может полностью заполнить круглое внутреннее сечение катушки. Эту разницу в поперечных сечениях учитывают коэффициентом заполнения круга .

В итоге, реальное заполнение сталью по отношению к круглому сечению снижается, что и учитывается этими двумя коэффициентами:

При передаче энергии с одной обмотки на другую требуется определенный поток , который связан с индукцией и сечением сердечника зависимостью: . Следовательно, сечение сердечника зависит от величины индукции B . Рекомендуемые значения B зависят от марки стали. У качественных сталей рекомендуемые значения индукции большие и сечение сердечника будет меньше и габаритные размеры трансформатора также уменьшатся.

Наибольшие значения индукции допускаются в холоднокатаной стали, которая обычно используется в силовых трансформаторах.

Особенностью холоднокатаной стали является то, что если поток замыкается вдоль проката листов, то потери в стали ниже, чем при замыкании потока поперек проката листов.

При обычной штамповке в цепях появляются участки, где поток замыкается поперек проката листов. На этих участках магнитные потери существенно увеличиваются. Во избежание этого стыки в магнитной системе делаются косыми, что позволяет так скомпоновать магнитную систему трансформатора, что практически магнитный поток на всем своем пути замыкается вдоль проката листов.

Вторым активным материалом трансформатора является медь (или алюминий) обмотки. Расход меди определяется выбранной величиной плотности тока. При увеличении плотности расход меди снижается, но увеличиваются потери. Поэтому следует придерживаться рекомендуемых значений плотности тока.

Исходные данные

1	Шифр задания	-----
2	Номинальная мощность силового трансформатора, , кВ∙А	600
3	Частота тока, , Гц	50
4	Номинальное напряжение обмотки высокого напряжения (первичной), кВ	15
5	Номинальное напряжение обмотки низкого напряжения (вторичной), кВ	0,4
6	Схема соединения обмоток трансформатора
7	Напряжение короткого замыкания трансформатора, %	5
8	Потери короткого замыкания кВт	6
9	Io %	6
10	P0 кВт	1.4

1. Расчет основных электрических величин изоляционных расстояний.

1.1 Мощность одной фазы

1.2 Мощность на один стержень

1.3 Номинальные линейные токи

1.3.1 На стороне ВН

1.3.2 На стороне НН

1.4 Фазные токи

1.4.1 На стороне ВН (соединение Δ)

1.4.2 На стороне НН (соединение Δ)

1.5 Фазные напряжения

1.5.1 На стороне ВН(соединение Δ )

1.5.2 На стороне НН(соединение Δ)

1.6 Испытательные напряжения ( Л1,стр.169,т.4.1)

Uвн = 45 кВ ; Uнн = 5 кВ

1.7 Активная составляющая напряжения короткого замыкания

1.8 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

2.Определение основных размеров трансформатора

Магнитопровод проектируемого трансформатора представляет собой плоскую магнитную систему, которую предполагается выполнить из рулонной холоднокатаной стали марки 3404 толщиной листа 0,35 мм. Для соединения верхних и нижних ярмовых балок предполагается использовать вертикальные шпильки, расположенные вне обмоток, без прессующих пластин. Число ступеней пакета пластин n = 6; Индукция в стержнях трансформатора Вс = 1,55 Тл (Л1,стр.78,т.2.4). В соответствии с рекомендациями, изложенными в (Л1,стр.159,т.3.12) значение параметра β принято равным 2,25.

2.1 Диаметр стержня трансформатора

а_р – канал рассеяния

а₁₂ = 9 мм =0,009 м – размер изоляционного канала между обмотками ВН и НН (Л1,стр.184,т.4.5)

При предварительном расчете можно принять:

К = 0,62 (Л1,стр.121,т.3.3)

а₁ – радиальный размер обмотки НН;

а₂ – радиальный размер обмотки ВН;

Кр – коэффициент Роговского; коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному; принят равным 0,95;

Кс – коэффициент заполнения сечения стержня сталью

Ккр = 0,918 (Л1,стр.82,т.2.5) – учитывает наличие охлаждающих каналов в сечении стержня;

Кз = 0,97 (Л1,стр.77,т.2.2) – коэффициент заполнения для рулонной холоднокатаной стали.

Принимаем ближайшее стандартный диаметр сечения стержня dст = 0,2 м (Л1,стр.87).

2.2 Значение β_с, соответствующее стандартному диаметру

2.3 Средний диаметр канала между обмотками

Принят предварительно согласно (Л1,стр.163,ф.3.70)

а = 1,4 (Л1,стр.123,т.3.4)

2.4 Осевая длина обмотки

2.5 Активное сечение стержня (чистое сечение стали)

2.6 ЭДС одного витка