Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра энергетики и технологии металлов

КУРСОВАЯ РАБОТА

расчетно-пояснительная записка

Расчет трехфазного сухого силового трансформатора

Вариант № 14

Дисциплина Электромеханика

Студент группы ТС-3666 Сединкин Д.С.

Преподаватель Мошкин В.И.

Курган 2009г

ВВЕДЕНИЕ

Трансформаторы – электромагнитные статические преобразователи электрической энергии. Основное назначение трансформаторов – изменять напряжение переменного тока. Они применяются также для преобразования числа фаз и частоты. Наибольшее распространение имеют силовые трансформаторы напряжения, которые выпускаются электротехнической промышленностью на мощности свыше миллиона киловольт-ампер и на напряжения до 1150 – 1500 кВ.

Для передачи и распределения электрической энергии необходимо повысить напряжение турбогенераторов и гидрогенераторов, установленных на электростанциях, с 16 – 24 кВ до напряжений 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях электропередачи, а затем снова понизить до 35, 10, 6, 3, 0.66, 0.38 и 0.22 кВ, чтобы использовать энергию в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Так как в энергетических системах имеет место многократная трансформация, мощность трансформаторов в 7 – 10 раз превышает установленную мощность генераторов на электростанциях. Силовые трансформаторы выпускаются в основном на частоту 50 Гц.

Трансформаторы малой мощности широко используются в различных электротехнических установках, системах передачи и переработки информации, навигации и других устройствах. Диапазон частот на, которых могут работать трансформаторы, – от нескольких герц до 10⁵ Гц.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные.

Трансформаторы имеют две или несколько обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными. Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными.

В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие. В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, а вторичная высокое. В понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а первичная – высокое.

Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называется двухобмоточным. Достаточно широко распространены трехобмоточные трансформаторы, имеющие на каждую фазу три обмотки. Например, две на стороне низкого напряжения, одну – на стороне высокого напряжения или наоборот.

По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа масляные и сухие. В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хорошим изолятором и охлаждающим агентом. Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масляного трансформатора является нежелательной.

В данной работе рассчитывается сухой трехфазный понижающий трансформатор.

1. Исходные данные

Поместим исходные данные для расчета трансформатора в таблицу 1. Исходные данные выбираются в соответствии с заданным вариантом из таблицы 1 методических указаний к выполнению курсовой работы «Расчет трехфазного сухого силового трансформатора».

Таблица 1 – Исходные данные

№ варианта	Sн, кВ∙А	Напряжение, кВ		uк, %	i0, %	Потери, кВт		Группа соед.
		UВН	UНН			Pк	P0
14	250	10, 5	0, 4	7, 5	4, 0	4, 4	1, 1		∆/Y-11

Выбранные параметры:

- толщина и марка стали: марка 3405, толщина 0,35 мм;

- материал обмоток: медь;

- технология изготовления пластин: со срезанием заусенцев после резки без отжига;

- форма ярма: ступенчатая;

- плотность тока обмоток: ВН до 2,7 А/мм²,

НН до 2,7 А/мм²;

- конструкция катушек НН: цилиндрическая двухслойная,

ВН: цилиндрическая многослойная (из круглого провода);

- индукция B_c в стержне: 1.5 Тл;

- класс изоляции: В;

- расчетная температура: 75⁰ С.

Расчет трансформатора выполнен в соответствии с методическими указаниями к выполнению курсовой работы «Расчет трехфазного сухого силового трансформатора».

2. Расчет основных электрических параметров

2.1 Мощность, приходящаяся на 1 стержень

, кВ∙А;

2.2 Фазные напряжения и токи

Сторона НН (Y)

, кВ;

, А;

Сторона ВН (Δ)

, кВ;

, А;

2.3 Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания

, %;

, %;

3. Выбор изоляции

Минимальные изоляционные расстояния обмотки ВН определим из табл.3 методических указаний, а также минимальные изоляционные расстояния обмотки НН определим из табл. 4. Определенные минимальные изоляционные расстояния для обмоток ВН и НН поместим в таблицу 2.

Таблица 2 – Минимальные изоляционные расстояния для обмоток ВН и НН

Обмотка ВН							Обмотка НН
l02, м	a12, м	δ12, м	ln2, м	a22, м	δ22, м	l01, м		a01, м	δ01, м	ln1, м
0.08	0.04	0.005	0.04	0.045	0.003	0.015		0.015	0.001	0.001

Выбор расстояний обусловлен значениями U_НН и U_ВН.

4. Определение основных размеров трансформатора

4.1 Определение диаметра d

где:

– общий коэффициент заполнения сталью площади круга (см таблицу 5 методических указаний);

– отношение средней длины окружности обмоток (длины витка) к высоте обмотки (таблица 5 методических указаний);

- коэффициент Роговского (приложение 2 к таблице 5 методических указаний );

=50 Гц – частота сети;

м (см таблицу 2 курсовой работы);

где К = 0.55 (см таблицу 5 методических указаний);

м;

м;

Таким образом, расчетный диаметр равен:

м;

Округлим значение диаметра до стандартного: d = 0.17 м;

Найдем уточненное значение

: ,

4.2 Определение среднего диаметра витка D_1,2 и среднего диаметра обмоток НН и ВН (D_ср,1 и D_ср,2)

, м;

, м;

, м;

4.3 Определение высоты обмоток

, м;

4.4 Определяем активное сечение стержня

, м²;

5. Предварительный расчет обмоток

5.1 Определение ЭДС витка

, В;

5.2 Проверка соответствия величины u_к,р рассчитанному значению 7.29 %

,

%

Величина u_к,р мало отличается от рассчитанной, поэтому можно продолжить дальнейший расчет.

5.3 Определение числа витков обмоток НН и ВН:

НН

, ;

Нужно округлить до целого четного, получаем: W₁ = 30 витков.

ЭДС витка после округления:

, В;

ВН

,

Нужно округлить до целого, получаем: W₂ = 1575 витка.

5.4 Разделение заданных потерь P_к между обмотками

, Вт;

, Вт;

5.5 Определение площади сечения провода для обмоток НН и ВН:

где p_t = 21.35∙10^-9 Ом/м – удельное сопротивление материала обмотки (см для меди из таблицы 8 методических указаний).

мм²;

мм²;

5.6 Определение расчетных плотностей тока:

, А/мм²;

, А/мм²;

Расчет показывает, что плотность тока превышает допустимое значение, т.е. расчет необходимо повторить, уменьшив величину d.

Пусть d=0.16 м, тогда:

D_1,2=0.16+2 × 0.015+0.04+2.2 × 0.017=0.267 м.

D_{ср, 1} = 0.16 – 0.04 – 1.1 × 0.017=0.208 м.

D_{ср, 2} = 0.16 + 0.04 + 1.1 × 0.017=0.325 м.

В

, округляем до 34.

В; .

Проверка .

Это значение меньше заданного (7.29%), поэтому расчет можно продолжить.

Разделение заданных потерь P_к между обмотками:

Вт;

Вт;

Определяем сечение провода и проверяем плотность тока обмоток

мм².

мм².

Отсюда А/мм².

А/мм².

Расчет показывает, что плотность тока превышает допустимое значение, т.е. расчет необходимо повторить, уменьшив величину d.

Пусть d=0.15 м, тогда:

D_1,2=0.15+2 × 0.015+0.04+2.2 × 0.017=0.257 м.

D_{ср, 1} = 0.15 – 0.04 – 1.1 × 0.017=0.198 м.

D_{ср, 2} = 0.15 + 0.04 + 1.1 × 0.017=0.315 м.

.

В

, округляем до 38.

В; .

Проверка: .

Это значение меньше заданного (7.29%), поэтому расчет можно продолжить.

Разделение заданных потерь P_к между обмотками:

Вт;

Вт;

Определяем сечение провода и проверяем плотность тока обмоток

мм².

мм².

Отсюда А/мм².

А/мм².

Расчет показывает, что плотность тока превышает допустимое значение, т.е. расчет необходимо повторить, уменьшив величину d.

Пусть d=0.14 м, тогда:

D_1,2=0.14+2 × 0.015+0.04+2.2 × 0.017=0.247 м.

D_{ср, 1} = 0.14 – 0.04 – 1.1 × 0.017=0.188 м.

D_{ср, 2} = 0.14 + 0.04 + 1.1 × 0.017=0.305 м.

.

В

, округляем до 44.

В; .

Проверка: .

Это значение меньше заданного (7.29%), поэтому расчет можно продолжить.

Разделение заданных потерь P_к между обмотками:

Вт;

Вт;

Определяем сечение провода и проверяем плотность тока обмоток

мм².

мм².

Отсюда А/мм²

А/мм²

Расчет показывает, что плотность тока превышает допустимое значение, т.е. расчет необходимо повторить, уменьшив величину d.

Пусть d=0.13 м, тогда:

D_1,2=0.13+2 × 0.015+0.04+2.2 × 0.017=0.237 м.

D_{ср, 1} = 0.13 – 0.04 – 1.1 × 0.017=0.178 м.

D_{ср, 2} = 0.13 + 0.04 + 1.1 × 0.017=0.295 м.

.

В

, округляем до 50.

В; .

Проверка : .

Это значение меньше заданного (7.29%), поэтому расчет можно продолжить.

Разделение заданных потерь P_к между обмотками:

Вт;

Вт;

Определяем сечение провода и проверяем плотность тока обмоток

мм².

мм².

Отсюда А/мм².

А/мм².

т.е. расчет можно продолжить.

5.7 Определения числа реек для крепления обмотки

Для трансформатора мощностью 250 кВ∙А рекомендовано число реек равное восьми (см таблицу 5 методических указаний ).

Ширина рейки для обмотки НН:

, мм;

Ширина рейки для обмотки ВН

, мм;

6. Расчет обмоток

6.1 Определение фактической ширины охлаждающих каналов для обмоток НН и ВН

, ;

, ;

Допустимая плотность теплового потока для обмоток при классе изоляции В равна: Вт/м² (см методические указания к выполнению курсовой работы «Расчет трехфазного сухого силового трансформатора»).

6.2 Определение плотности теплового потока обмоток

,

где K_зп = 0.85 – коэффициент закрытия поверхности (см методические указания к выполнению курсовой работы «Расчет трехфазного сухого силового трансформатора»),

K_д = 0.92 – коэффициент добавочных потерь (см таблицу 5 методических указаний),

Вт/м²;

,

Вт/м²

Норма – 380 Вт/м². Превышение составляет:

Введем один канал 10 мм, исходя из рекомендаций, допустимая норма станет 680 Вт/м² для класса изоляции В.