КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования судов и электроэнергетики

ИКЗ сдано ИКЗ принято

на проверку с оценкой _______________

__________________________ __________________________

Д.т.н., профессор В.И. Гнатюк Д.т.н., профессор В.И. Гнатюк

«___» ___________ 20___ г. «___» ___________ 20___ г.

ИНДИВИДУАЛЬНОЕ КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 1

по дисциплине Электрические машины

Расчет силового трансформатора.

Вариант № 12

Работу выполнил студент

учебной группы 13 ЗЭА

Стуков М.Н.

«31» марта 2016 г.

Калининград

2016г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Исходные денные ………….………………….……………………….….... ...2

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

1. Расчет основных электрических величин трансформатора………..…. ...3

2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора………………………………………………………….. ...3

3. Расчет обмоток ………….……..………………………………………... ...5

4. Расчет параметров короткого замыкания ……………………………...... 9

5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода ………... .12

6. Расчет КПД трансформатора при номинальной нагрузке ……………..15

7. Список используемой литературы ………….…………………..……….16

8. Приложение………….…………………..…….………….…………….....17

Исходные данные

1. Номинальная мощность трансформатора, S_н =160 (кВА).

2. Число фаз, m=3.

3. Частота, f=50 (Гц).

4. Номинальные линейные напряжения обмоток высокого и низкого напряжений U_вн =10 и U_нн =0.4 (кВ), число ступеней и пределы регулирования напряжений 2.

5. Схема и группа соединения обмоток (Y/Zн) - 11.

6. Напряжение короткого замыкания U_к =4.7(%).

7. Потери короткого замыкания P_к =3.10(кВт).

8. Потери холостого хода P₀ =0.45(кВт).

9. Ток холостого хода i₀ =1.9(%).

Задание

1. Расчет основных электрических величин трансформатора.

2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора.

3. Расчет обмоток.

4. Расчет параметров короткого замыкания.

5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода.

6. Расчет коэффициента полезного действия трансформатора.

7. Эскиз трансформатора (чертеж формата А3).

1. Расчет основных электрических величин трансформатора

Мощность одной фазы и одного стержня,

(кВт)

Номинальные линейные токи на сторонах,

ВН (А)

НН (А)

Фазные токи обмотки одного стержня, А,

• при соединении обмоток в звезду:

I_{ф вн} = I_вн= 9.24 (А)

I_{ф нн} = I_нн= 230.9 (А)

Фазные напряжения определяются по формулам:

- при соединении обмоток в звезду:

U_{ф вн} =

U_{ф нн} =

2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора

Эти испытательные напряжения определяются из таблицы 1 (/6/, стр. 18) для каждой обмотки трансформатора по ее классу напряжения.

Для обмотки высшего напряжения:

U_{исп вн} =25 (кВ)

Для обмотки низшего напряжения:

U_{исп нн} =18 (кВ)

Изоляционные расстояния выбираются из рисунков 1 и 2.

Изоляционное расстояние a₀₁=9(мм) выбирается в зависимости от испытательного напряжения обмотки низкого напряжения. Изоляционные расстояния a₂₂=11(мм), a₁₂=12(мм), h_о=28(мм) – по U_исп обмотки высокого напряжения.

Расчет основных размеров трансформатора

Диаметр стержня определяется по формуле:

где D₀ – первый основной размер трансформатора.

Величины, входящие в формулу:

1. Мощность обмоток одного стержня S'=53.3 (кВА).

2. Ширина приведенного канала рассеяния:

a_p = a₁₂ + (a₁ + a₂)/3 = a₁₂ + к_кр

где к_кр=0,7 – коэффициент канала рассеяния, определяется из таблицы

3. Коэффициент =1.5 определяется из таблицы 3.

4. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) можно принять к_р = 0.95.

5. Частота сети f = 50 Гц.

6. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания опреде­ляется по формуле

где U_a= (Р_к / S_н)100%;

U_a= (2,6/ 160)·100=1.63%;

7. Индукция B_с в стержне для рулонной электротехнической стали равна 1.60 – 1.65 Тл.

8. Коэффициент заполнения сталью предварительно можно принять

к_с = 0.9.

Сталь берем рулонную холоднокатанную.

Определяем полное сечение стержня:

где к_кр – коэффициент заполнения площади круга. Выбирается в пределах 0.96.

Определяем активное сечение стержня:

П_с = П_фск_з =138.50.96=130.2 (см²)

где к_з – коэффициент заполнения сечения стержня.

Принимается равным 0.96.

Электродвижущая сила одного витка, В,

u_в = 4,44fВ_сП_с10^-4=4.44501.6130,210^-4=4.62 (В)

Определяем второй основной размер трансформатора Н_о – высоту обмотки:

Н_о = D₁₂ / =3.14 19,22/1,5=40,24 (см)

где D₁₂ – средний диаметр между обмотками может быть приближенно определен по формуле:

D₁₂  а_срD₀ 1.413.73=19.22(см)

где а_ср = 1.4 – 1.45 для алюминиевых проводов.