Трансформатор мой

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина»

Электромеханический факультет

Кафедра электромеханики

Пояснительная записка к курсовой работе по теме:

«Проектирование трансформатора»

Выполнила: студентка гр.3-37,

Гайворонская А.А.

Проверил: Лапин А.Н.

Иваново 2013

Задание на проектирование.

S=1000 кВА

U_л1=3000 В

U_л2= 6300 В

Регулирование напряжения – ПБВ ±2×2,5%

Схема соединения обмоток ∆⁄Y

1. Определение основных электрических величин.

По табл. 1-5[1] ГОСТ 11920-66:

P₀=2100 Вт

Р_к=12200 Вт

U_к%=5,5%

I₀=1,4%

Мощность одной фазы трансформатора:

Мощность на одном стержне:

Номинальные линейные токи:

Фазные токи:

Фазные напряжения:

Активная составляющая напряжения КЗ:

Реактивная составляющая:

Испытательные напряжения:

По табл. 4-1,[1]:

U_исп1=18 кВ

U_исп2=25 кВ

2. Основные размеры.

Выбираем схему магнитной цепи трансформатора – стержневой сердечник. Сердечник собирается из листов стали Э330А путем прессовки стержней бандажами. Изоляция – однократная лакировка.

Выбираем индукцию в стержне по табл. 2-8,[1]:

В_с=1,6 Тл

Материал обмоток – медь.

Диаметр стержня определяется по формуле:

Ширина приведенного канала рассеяния:

=2,0 (по табл. 4-5, [1])

k=0,47 (по табл. 3-3,[1])

Согласно таблице 3-11, [1]:

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского):

Частота

Коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга, описанного около сечения стержня:

=0,9 (по табл. 2-1, [1])

=0,97 (по табл. 2-6, [1])

Отсюда, подставив в формулу для подсчета диаметра:

По нормализованной шкале (§2-2,[1]) выбираем:

Средний диаметр канала между обмотками:

(табл. 4-4,[1])

(указания стр. 133, [1])

Высота обмотки:

Активное сечение стержня (чистое сечение):

Электродвижущая сила одного витка:

3. Расчет обмоток ВН и НН.

а) выбираем многослойные цилиндрические обмотки

б) расчет обмотки НН

Число витков на одну фазу обмотки:

Примем витков

ЭДС одного витка:

Индукция в стержне:

Принимаем количество слоев равное 4.

Число витков в слое:

Ориентировочный осевой размер витка:

Ориентировочное сечение витка:

А⁄мм²

(по табл. 3-6,[1])

По сортаменту провода табл. 5-2а, [1] принимаем размеры провода:

ПБ×1×; П₁=34,8 мм²

Полученная плотность тока:

А⁄мм²

Осевой размер обмотки:

Радиальный размер обмотки (по рисунку 6-3, [1])

(согласно указаниям стр. 154, [1])

(табл. 4-7, [1])

Внутренний диаметр обмотки:

(по табл. 4-4, [1])

Наружный диаметр обмотки:

Полная охлаждаемая поверхность:

(согласно указаниям стр. 227, [1])

с=3

в) Расчет обмотки ВН

Число витков при номинальном напряжении:

Примем =257 витков.

Выбираем схему регулирования по типу представленной на рисунке 6-6,а[1]. Регулировочные ответвления выводятся на доску зажимов. ПБВ производится после отключения трансформатора от сети и от нагрузки путем перестановки соединяющей пластины.

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить:

5985 В – x₅ y₅ z₅

6142,5 В – x₄ y₄ z₄

6300 В – x₃ y₃ z₃

6457,5 В – x₂ y₂ z₂

6615 В – x₁ y₁ z₁

Число витков ВН на одной ступени регулирования:

Примем =11 витков.

Число витков на ответвлениях:

Ступень 6615 В:

Ступень 6457,5 В:

Ступень 6300 В:

Ступень 6142,5 В:

Ступень 5985 В:

Ориентировочная плотность тока:

А⁄мм²

Ориентировочное сечение витка:

Принимаем , тогда

Отсюда выбираем провод:

ПБ×1×; П=27,4 мм²

Осевой размер обмотки:

Рабочее напряжение двух слоев:

По этому напряжению по табл. 1.10,[2] выбирается .

Радиальный размер обмотки без экрана:

Внутренний диаметр обмотки:

Наружный диаметр обмотки без экрана:

Поверхность охлаждения:

4. Расчет параметров короткого замыкания.

1. Определение потерь короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания:

Основные потери в обмотках:

Масса металла обмотки:

где =8900 кг/м³

Средняя длина витка обмотки при круглом сечении магнитопровода:

Для обмотки НН:

Для обмотки ВН:

Добавочные потери в обмотках:

Обмотка НН:

=

Обмотка ВН:

=

Расчет потерь в отводах:

Обмотка НН:

Сечение отвода:

П_отв1=П_обм1=34,8 мм²

Общая длина отводов для соединения в треугольник:

Масса металла отводов:

Основные потери в отводах:

Обмотка ВН:

Сечение отвода:

П_отв2=П_обм2=27,4 мм²

Общая длина отводов для соединения в звезду:

Масса металла отводов:

Основные потери в отводах:

Потери в стенках бака и других стальных деталях трансформатора:

Потери короткого замыкания:

Т.о. - отклонение расчетных потерь от гарантийного значения не превышает допустимые 5%.

2. Расчет напряжения короткого замыкания.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания с учетом неравномерности витков:

Где

Напряжение короткого замыкания трансформатора:

Отклонение от стандарта:

, что меньше 5%.

3. Определение механический сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании.

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания с учетом сопротивления питающей сети обмотки:

где S_к=500 МВА по табл. 4.2., [2].

Обмотка НН:

Обмотка ВН:

Ударный ток короткого замыкания:

где

Обмотка НН:

Обмотка ВН:

Радиальная сила, действующая на обмотки:

Осевая сила:

Сила, сжимающая внутреннюю обмотку:

Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки:

что меньше допустимого 30МПа.

Напряжение сжатия на опорных поверхностях:

где n=8, b=0,04(согласно указаниям стр. 98,[2])

Предельная условная температура обмотки при допущении о линейном ее нарастании через t_k секунд:

Обмотка НН:

где =4с(указания стр.99,[2])

=90^оС

Обмотка ВН:

Время, в течение которого медная обмотка достигает температуры 250^оС:

Обмотка НН:

Обмотка ВН: