Міністерство освіти і науки України

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя

Кафедра

Систем електроспоживання та

комп’ютерних технологій в електроенергетиці

Пояснювальна записка до курсового проекту на тему:

“Розрахунок силового трансформатора”

з дисципліни

“Електричні машини”

Виконав:

ст. гр. ЕЕспз – 52

Кирита М.А.

Перевірив:

к.т.н., доцент

Буняк Олег Андронікович

Тернопіль 2008

Зміст

Ст.

Завдання

Зміст

Вступ

1. Розрахунок основних електричних величин і вибір ізоляційних віддалей

2. Розрахунок основних розмірів трансформатора

3. Розрахунок обмотки НН

4. Розрахунок обмотки ВН

5. Втрати короткого замикання

6. Розрахунок напруги короткого замикання

7. Розрахунок механічних сил в обмотках

8. Розрахунок обмоток на механічну міцність

9. Розрахунок температури нагріву обмоток при короткому замиканні

10. Визначення розмірів і маси магнітопроводу

11. Розрахунок втрат холостого ходу

12. Розрахунок струму холостого ходу

13. Розрахунок коефіцієнта корисної дії при номінальному навантаженні

14. Тепловий розрахунок трансформатора

15. Розрахунок маси трансформатора

Література

2

2

3

4

5

6

7

9

11

14

15

16

17

18

20

21

22

23

26

27

Вступ

Силовий трансформатор є одним з найважливіших елементів будь-якого електричного кола. Передача електричної енергії на великі відстані від місця її виробництва до місця споживання потребує в сучасних мережах не менш як п’яти- шестиразової трансформації на підвищуючих і понижуючих трансформаторах.

Необхідність розподілу енергії між багатьма дрібними споживачами призводить до значного збільшення кількості окремих трансформаторів в порівнянні з кількістю генераторів. При цьому сумарна потужність трансформаторів в мережі на кожному наступному ступені з нижчою напругою, з метою більш вільного маневрування енергією, вибирається, звичайно, більшою, ніж потужність попереднього ступеня вищої напруги. Внаслідок цього, загальна потужність всіх трансформаторів, встановлених в мережі, перевищує загальну потужність генераторів в декілька разів.

Коефіцієнт корисної дії трансформаторів дуже великий (98–99% і більше), але необхідність багаторазової трансформації енергії і встановлення в мережах трансформаторів з загальною потужністю, що в декілька разів перевищує потужність генераторів, призводить до того, що загальні втрати досягають суттєвих значень. Тому одним з найважливіших завдань при проектуванні трансформаторів є зменшення втрат енергії: втрат холостого ходу і втрат короткого замикання.

1. Розрахунок основних електричних величин і вибір ізоляційних віддалей

Потужність одної фази і одного стержня:

кВ·А.

Номінальні лінійні струми на сторонах:

ВН А,

НН А.

Фазні струми обмоток (схема з’єднання – зірка) рівні лінійним струмам:

А;

А.

Фазні напруги обмоток ВН і НН при цьому з’єднанні:

В;

В.

Випробувальні напруги: для обмотки ВН кВ; для обмотки НН кВ.

За таблицею А.1 вибираємо тип обмоток. Обмотка ВН при напрузі 35 кВ і струмі 10,4 А – багатошарова циліндрична із прямокутного алюмінієвого дроту; обмотка НН при напрузі 10,5 кВ і струмі 34,6 А – гвинтова.

Для випробувальної напруги обмотки ВН кВ таблицею 3.1 знаходимо ізоляційні віддалі: см, см, см; для кВ за таблицею 4.2 знаходимо см, (гвинтова обмотка).

2. Розрахунок основних розмірів трансформаторів

Визначаємо діаметр стержня:

см,

(табл. 3.3); ;;Тл;

см,

де см,

тут (табл. 3.2);%,

де %;

%;

Вт.

Беремо нормалізований діаметр см (табл. А.2), де см².

Вибираємо сталь марки 3405 товщиною 0,30 мм з жаростійким покриттям з відпалом (табл. А.5), .

Визначаємо ЕРС витка:

В

де см².

Визначаємо висоту обмотки:

см,

де см, тут (для алюмінієвого дроту).

3. Розрахунок обмотки нн

Число витків на одну фазу обмотки НН:

, приймаємо 505.

Уточнюємо ЕРС одного витка, В:

.

Дійсна індукція в стержні, Тл:

.

Орієнтовне січення витка, мм²:

,

де за табл. 4.1 - середня густина струму 1,6 А/мм² для алюмінієвого дроту.

Обмотку вибираємо гвинтову:

см.

Вибираємо дріт (табл. А.3, додаток А) для двозахідної обмотки з каналом через кожний хід і числом паралельних дротів 2:

мм²;

мм².

Уточнюємо густину струму, А/мм²:

.

Уточнюємо висоту обмотки, см:

Визначаємо радіальний розмір обмотки, см:

.

Внутрішній діаметр обмотки, см:

.

Зовнішній діаметр обмотки, см:

.

4. Розрахунок обмотки вн

Число витків на одну фазу обмотки ВН на основному відгалуженні:

.

Число витків на одній ступені регулювання:

.

Число витків на відгалуженнях:

,

.

Номінальна кількість витків ,

,

.

Орієнтовна густина струму, А/мм²:

.

Орієнтовне січення витка, мм²:

.

Вибираємо багатошарову циліндричну обмотку із прямокутного дроту.

Вибираємо реальне січення дроту :

,

тобто мм².

Уточнюємо густину струму, А/мм²:

.

Визначаємо число витків в шарі:

.

Число шарів в обмотці визначаємо за найбільшим числом витків:

,

приймаємо 17.

Обмотка розділяється на дві котушки – внутрішню з 7 шарами і зовнішню з 10 шарами. Канал між ними рівний 1 см. Під внутрішнім шаром обмотки розміщується екран – алюмінієвий незамкнутий циліндр з товщиною 0,5 мм, електрично з’єднаний з лінійним кінцем обмотки. Останній шар регулювальний 12 × 2 × 4 = 96 витків.

Напруга двох шарів обмотки, В:

.

Міжшарову ізоляцію за таблицею 4.2 вибираємо в 4 шари кабельного паперу 0,12 мм, виступ ізоляції на торцях обмотки 1,8 см на один бік. Радіальний розмір обмотки без екрану, см:

Радіальний розмір обмотки з екраном, см:

.

Розрахунковий розмір каналу між обмотками НН і ВН см,

Внутрішній діаметр обмотки по внутрішньому шарі дротів, см:

.

Зовнішній діаметр обмотки, см:

.