ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Электрические машины»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Проектирование преобразовательного трансформатора типа тмпж

Выполнил студент Гущинский П.А.

Группа ЭС–306

Руководитель Г.А. Попов

Нормоконтроль Г.А. Попов

Санкт-Петербург

2005

Содержание

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4

2. ВВЕДЕНИЕ 5

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА 6

3.1. Выпрямленное напряжение холостого хода 6

3.2. Средняя мощность выпрямленного тока 7

3.3. Номинальная мощность первичной обмотки 7

3.4. Номинальное фазное напряжение обмотки ВН 7

3.5. Номинальное фазное напряжение обмотки НН 7

3.6. Номинальный фазный ток обмотки ВН 8

3.7. Номинальный фазный ток обмотки НН 8

3.8. Предварительное число витков обмотки НН 8

3.9. Предварительный расчет числа витков обмотки ВН 9

3.10. Определение намагничивающих сил обмоток 10

3.11. Определение высоты стержня 10

3.12. Определение диаметра стержня 11

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОБМОТОК 12

4.1. Расчет обмотки ВН 12

4.1.1. Высота обмотки 15

4.1.2. Сечение витка обмотки ВН 15

4.1.3. Предварительное количество катушек обмотки ВН 17

4.1.4. Число витков в катушке ВН 17

4.1.5. Распределение витков и катушек обмотки ВН 18

4.1.6. Внутренний диаметр обмотки ВН 19

4.1.7. Внешний диаметр обмотки ВН 19

4.1.8. Средний диаметр обмотки ВН 19

4.1.9. Масса обмотки ВН 20

4.1.10. Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН 20

4.2. Расчет обмотки НН 21

4.2.1. Сечение витка обмотки НН 21

4.2.2. Число катушек в обмотке НН 22

4.2.3. Число катушек в одной параллельной группе 22

4.2.4. Число витков в катушке 22

4.2.5. Внутренний диаметр обмотки НН 23

4.2.6. Наружный диаметр обмотки НН 23

4.2.7. Средний диаметр обмотки НН 23

4.2.8. Высота обмотки НН 25

4.2.9. Масса меди обмотки НН 25

4.2.10. Удельная тепловая нагрузка обмотки НН 25

4.3. Строение трансформатора 26

5. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 28

5.1. Электрические потери в обмотках 28

5.2. Полные потери с учетом потерь в отводах, от вихревых токов и потоков рассеяния 28

5.3. Активная составляющая напряжения короткого замыкания 28

5.4. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания 28

5.5. Полное напряжение короткого замыкания 29

6. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТОПРОВОДА 30

6.1. Активное сечение стержня 30

6.2. Активное сечение ярма 31

6.3. Строение стержня 31

6.4. Масса стержней 31

6.5. Масса ярма 31

6.6. Масса магнитопровода с учетом углов и других элементов 34

6.7. Удельный расход стали 34

6.8. Окончательное значение магнитной индукции 34

6.9. Удельные потери в стали 34

6.10. Потери холостого хода (потери в стали) 35

6.11. Активная составляющая тока холостого хода 35

6.12. Удельная намагничивающая мощность 35

6.13. Намагничивающая мощность 35

6.14. Реактивная составляющая тока холостого хода 35

6.15. Ток холостого хода 36

7. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ 37

7.1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания 37

7.2. Ударный ток короткого замыкания 37

7.3. Радиальные силы 38

7.4. Напряжение на разрыв в проводе обмотки 38

7.5. Осевые силы 39

7.6. Напряжение на сжатие 39

8. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ 40

8.1. Полные потери в трансформаторе 40

8.2. Необходимая поверхность охлаждения бака и радиаторов трансформатора 40

8.3. Ширина бака 40

8.4. Боковая поверхность бака 41

8.5. Поверхность крышки бака 41

8.6. Полная поверхность бака 42

8.7. Полная длина бака 42

8.8. Необходимое поверхность радиаторов, их количество и тип 42

8.9. Температура нагрева обмоток 43

8.10. Перегрев обмоток над окружающей средой 43

8.11. Перегрев масла над воздухом 43

8.12. Превышение температуры масла в верхних слоях 43

8.13. Температура обмотки в конце процесса короткого замыкания 44

8.14. Время, в течении которого температура обмотки достигнет 250 С⁰ 44

Время, в течении которого температура обмотки достигнет 250С ^{0 44}

9. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ 45

10. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45