Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Metod_KP_trans_all

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
2.17 Mб
Скачать

С. М. Левицький, М. П. Розводюк, І. В. Грабенко

Sн, uк, Рк

kт

w1 w2

TM-1000/35-Y/Y-0

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

С. М. Левицький, М. П. Розводюк, І. В. Грабенко

РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ

ТРИФАЗНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

Курсове проектування

Затверджено Вченою радою Вінницького національного технічного університету як навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології».

Протокол №__ від ________.2013 р.

Вінниця ВНТУ 2013

УДК 621.313

Л37

Рецензенти:

В.В. Кухарчук, доктор технічних наук, професор М.Й. Бурбело, доктор технічних наук, професор В.І. Нагул, кандидат технічних наук, доцент

Рекомендовано до видання Вченою радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України

Левицькй C.М., Розводюк М.П., Грабенко І.В.

Л37 Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування. Навчальний посібник. – Вінниця:

ВНТУ, 2013. – 150 с.

В навчальному посібнику викладено методику розрахунку активної частини трифазних трансформаторів, наведено відомості, необхідні для вибору елементів пасивної частини силового трансформатора. Навчальний посібник рекомендовано для студентів, що навчаються за напрямком 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології».

УДК 621.313

С. М. Левицький, М. П. Розводюк, І. В. Грабенко, 2013

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

 

ЗМІСТ

 

Вступ

................................................................................................................

6

Проектне завдання ..........................................................................................

7

1. Розрахунок основних електричних величин............................................

10

2. Попередній розрахунок трансформатора.................................................

12

2.1

Активна частина трансформатора.....................................................

12

2.2

Вартість активної частини трансформатора.....................................

21

2.3

Втрати і струм холостого ходу..........................................................

25

2.4

Середня густина струму в обмотках .................................................

32

2.5

Механічні напруженості у проводі обмоток.....................................

33

2.6

Послідовність визначення оптимального варіанту ..........................

33

2.7

Результати розрахунку ORTR............................................................

35

3. Розрахунок оптимального варіанту трансформатора..............................

38

3.1

Вибір типу обмоток............................................................................

38

3.2

Розрахунок обмотки низької напруги...............................................

39

 

3.2.1 Двошарова циліндрична обмотка..............................................

41

 

3.2.2 Гвинтова обмотка.......................................................................

48

 

3.2.3 Багатошарова циліндрична обмотка .........................................

53

 

3.2.4 Неперервна спіральна котушечна обмотка...............................

57

3.3

Розрахунок обмотки високої напруги...............................................

64

 

3.3.1 Багатошарова циліндрична обмотка високої напруги..............

65

 

3.3.2 Неперервна спіральна котушечна обмотка високої напруги...

68

3.4

Розрахунок характеристик короткого замикання.............................

72

 

3.4.1 Втрати короткого замикання .....................................................

72

 

3.4.2 Напруга короткого замикання ...................................................

76

3.5

Механічні сили і напруги в обмотках...............................................

78

3.6

Розрахунок магнітної системи...........................................................

81

 

3.6.1 Маса магнітної системи .............................................................

82

 

3.6.2 Втрати холостого ходу...............................................................

83

4

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

 

3.6.3 Струм холостого ходу................................................................

85

3.7

Тепловий розрахунок трансформатора.............................................

86

 

3.7.1 Розрахунок температурного перепаду між обмотками і

 

 

маслом.........................................................................................

87

 

3.7.2 Вибір і розрахунок системи охолодження................................

89

 

3.7.3 Розрахунок поверхні охолодження ...........................................

92

 

3.7.3.1 Розрахунок поверхні охолодження баку з гладкими

 

 

стінами.............................................................................

93

 

3.7.3.2 Розрахунок поверхні охолодження баку з трубами.......

93

 

3.7.3.3 Розрахунок поверхні охолодження баку з навісними

 

 

радіаторами......................................................................

94

 

3.7.4 Визначення фактичних перегрівів.............................................

96

3.8

Техніко-економічні показники трансформатора..............................

97

4. Конструювання трансформатора............................................................

100

4.1

Конструктивна схема трансформатора...........................................

100

4.2

Магнітопровід трансформатора.......................................................

105

4.3

Перемикачі регулювальних відгалужень........................................

112

4.4

Бак з візком.......................................................................................

119

4.5

Вводи.................................................................................................

124

4.6

Відводи..............................................................................................

128

4.7

Охолоджувальні пристрої................................................................

132

4.8

Розширювач......................................................................................

134

4.9

Допоміжна арматура ........................................................................

140

4.10 Контрольні та захисні пристрої.....................................................

144

Література....................................................................................................

149

5

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

ВСТУП

Силовий трансформатор – один з найважливіших елементів будь-

якої електроенергетичної системи. Передача електричної енергії на великі відстані від місця її виробництва до місця споживання потребує в сучасних мережах не менш ніж п’яти-шестикратної трансформації в підвищувальних і понижувальних трансформаторах.

Необхідність розподілу енергії між багатьма невеликими споживачами призводить до значного збільшення кількості окремих трансформаторів порівняно з числом генераторів. Внаслідок цього загальна потужність усіх трансформаторів, установлених у мережі, у наш час перевищує загальну генераторну потужність у 7-8 разів, а в майбутньому вона ще може збільшитися. По мірі віддалення від електростанції одиничні потужності трансформаторів зменшуються, а

питома витрата матеріалів на їх виготовлення та втрати, віднесені до одиниці потужності, а також ціна 1 кВт втрат зростають. Тому значна частина матеріалів, які витрачаються на усі силові трансформатори,

вкладається в найбільш віддалені частини мережі, тобто в розподільчі трансформатори з напругою живлення 35, 20, 10, 6 і 3 кВ. На ці ж трансформатори припадає і основна частина втрат енергії, що оплачуються за найбільш високою ціною.

У зв’язку з цим одним з найважливіших завдань проектування силових трансформаторів у наш час є завдання значного зменшення втрат енергії у них, які виділяються в магнітній системі (втрати холостого хода) і

в обмотках (втрати короткого замикання).

Зменшення втрат холостого хода досягається головним чином за рахунок застосування холоднокатаної рулонної електротехнічної сталі з поліпшеними магнітними властивостями – низькими і особливо низькими питомими втратами і питомою намагнічуючою потужністю. За останні 30– 40 років втрати холостого хода вдалося знизити майже вдвічі.

6

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

Зменшення втрат короткого замикання досягається головним чином за рахунок зменшення робочої густини струму в обмотках трансформатора, що сприяє збільшенню маси металу обмоток внаслідок збільшення перерізу проводу.

Поряд із зменшенням втрат при проектуванні трансформаторів має задовольнятись вимога найбільш ефективного використання матеріалів з метою зменшення вартості всього виробу.

Проектне завдання

Студентам пропонується спроектувати окремий трифазний силовий масляний трансформатор із стандартними параметрами, які б задовольняли вимоги ГОСТ 12022-76 і ГОСТ 11920-85 [1, 2].

До числа стандартних параметрів, які вказані в завданні, належать:

номінальна повна потужність Sн, (кВА);

номінальні лінійні напруги обмоток низької (НН) та високої (ВН)

напруги U1лн, U2лн, (кВ);

втрати холостого ходу P0, короткого замикання Рк, Вт;

струм холостого ходу i0, %;

напруга короткого замикання uк, %;

схема та група з’єднання обмоток (чисельник – схема обмотки ВН, знаменник – обмотки НН);

матеріал проводу обмоток (мідь або алюміній).

Усі трансформатори розраховуються на промислову частоту

f = 50 Гц, тривалий режим роботи, зовнішню установку і повинні мати пристрої для перемикання регулювальних відгалужень обмотки ВН без збудження трансформатора (ПБЗ). Діапазон регулювання напруги

2 2,5% від Uн.

Вприведених далі розрахункових формулах усі величини, які

7

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

відносяться до обмотки НН, мають індекс 1, а до обмотки ВН – індекс 2!

У всіх розрахункових виразах величини, наведені у завданні, мають вказану розмірність. Розмірності додатково введених параметрів вказуються окремо. Всі лінійні розміри слід підставляти в сантиметрах,

крім розмірів поперечного перерізу проводу, які використовуються при обчисленнях в мм2.

В якості об’єкту для курсового проектування взято трифазний силовий масляний трансформатор потужністю 25...16000 кВА включно, з

напругою обмоток ВН до 35 кВ включно, тобто розподільчі трансформатори, в яких поряд із мідними широко використовуються й алюмінієві обмотки.

Курсовий проект містить розрахункову частину (пояснювальну записку) та графічну частину. Зміст пояснювальної записки вказується в завданні. В додатках необхідно додати результат розрахунку трансформатора в програмі ORTR.

Зміст пояснювальної записки курсового проекту

1 Попередній розрахунок трансформатора

1.1Розрахунок основних електричних величин

1.2Попередній розрахунок за допомогою ORTR

3.Розрахунок оптимального варіанту трансформатора

3.1Перевірочний розрахунок оптимального варіанту трансформатора

3.2Вибір типу обмоток

3.3.1Розрахунок обмотки низької напруги

3.3.2Розрахунок обмотки високої напруги

3. Розрахунок характеристик короткого замикання

3.1 Втрати короткого замикання

3.3.Напруга короткого замикання

4.Механічні сили та напруги в обмотках

5.Розрахунок магнітної системи

8

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

5.1Маса магнітної системи

5.2Втрати холостого ходу

5.3Струм холостого ходу

6 Тепловий розрахунок трансформатора

6.1Розрахунок температурного перепаду між обмотками і маслом

6.2Вибір і розрахунок системи охолодження

6.3Розрахунок поверхні охолодження

6.4Визначення фактичних перегрівів

7Техніко-економічні показники трансформатора

8Висновок

9Додатки

Графічна частина містить один аркуш креслення формату А1. На аркуші приводять загальний вигляд трансформатора в трьох проекціях з необхідними розрізами та перерізами, які дозволяють показати його основні вузли. При неможливості показати деякі пристрої на основних проекціях необхідно зробити додаткові виносні розміри та перерізи.

Специфікацію виробів при учбовому проектуванні бажано розміщувати в правому куті відповідного креслення над основною назвою. При відсутності місця на кресленні її можна виконати на окремих стандартних листах. Студенти заочного відділення виконують тільки креслення загального вигляду трансформатора.

Необхідно пам’ятати, що розрахунок та проектування – процеси взаємозв’язані, у зв’язку з чим, приступаючи до розрахунків, студенти повинні попередньо ознайомитися з конструкцією трансформатора.

9

Розрахунок і проектування трифазних трансформаторів. Курсове проектування.

1 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Номінальні лінійні струми трансформатора (розраховуються для обох обмоток ВН та НН), А:

Iлн

 

 

 

 

Sн

.

(1.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Uлн

 

Номінальні фазні струми та напруги обмоток:

 

при з’єднанні обмоток в зірку Y:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iфн

Iлн,

(1.2)

Uфн

 

U

лн

 

 

 

,

(1.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

при з’єднанні обмотки в трикутник Δ:

 

 

 

Iфн

 

I

лн

 

 

,

 

(1.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Uфн

Uлн .

(1.5)

Активна складова напруги короткого замикання трансформатора:

ua

 

Pк

,

(1.6)

 

 

10 Sн

 

де Рк – втрати короткого замикання, Вт;

Sн – номінальна потужність трансформатора, кВА.

Реактивна складова напруги короткого замикання трансформатора:

up

uк2 ua2 .

(1.7)

В нормальних довготривалих режимах до обмоток трансформатора прикладені номінальні напруги. В аварійних режимах (при короткому замикані і обриві ліній) або при їх включеннях і відключеннях, можливі

10

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]