Электр. машины. / Электрические машины (курсовой проект)

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта

Омский институт водного транспорта (филиал) федерального бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Новосибирская государственная академия водного транспорта» Кафедра электротехники и электрооборудования

К.В. Хацевский

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания к выполнению курсового проекта

Омск 2014

3

УДК 621.313 ББК 31.261 Х 28

Рецензент:

Зав. кафедрой СТД ОИВТ, к.т.н. В.В. Столяров

Работа одобрена учебно-методическим советом филиала в качестве методических указаний к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электрические машины» (Протокол № __ от 27.11.2014 г.)

Хацевский, К.В. Электрические машины: Методические указания к выполнению курсового проекта / К.В. Хацевский – Омск: ОИВТ (филиал) ФБОУ ВПО «НГАВТ», 2014. – 28 с., [1].

В работе приведены основные сведения по теории расчета трансформаторов, подробно изложена методика проектирования силовых трансформаторов с плоскими магнитными системами. Методические указания содержат необходимые для расчета сведения по конструкции магнитных систем, обмоток трансформаторов общего назначения.

Методические указания рекомендованы для выполнения курсового проекта по дисциплине «Электрические машины» студентам по направлению 140400 и по дисциплине «Судовые электрические машины» студентам специальности 180407 (стандарта третьего поколения) очной и заочной форм обучения.

© ОИВТ (филиал) ФБОУ ВПО «НГАВТ», 2014

3

ВВЕДЕНИЕ

Трансформатор – устройство, предназначенное для изменения величины переменного напряжения, является практически обязательным структурным элементом источника вторичного электропитания. При наличии первичного источника, вырабатывающего переменное напряжение, трансформатор достаточно часто включается в источник вторичного электропитания в качестве входного элемента. В этом случае трансформатор называется силовым, и его функциональное назначение заключается в преобразовании входной системы переменного напряжения (однофазной или трехфазной) в одну или несколько других систем переменных напряжений, используемых для питания соответствующих потребителей постоянного и переменного тока. В системах питания электронной аппаратуры применяют силовые трансформаторы малой мощности (не более 4 кВА для однофазных и 5 кВА для трехфазных систем переменного тока). Они в большинстве случаев работают при низких напряжениях на обмотках (до 1кВ), синусоидальной или близкой к синусоидальной форме преобразуемого напряжения и частоте, равной 50 Гц (частота промышленной сети).

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти - шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии производства, экономия материалов при их производстве и возможно низкие потери энергии при их работе в сети.

4

1 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Требуется рассчитать трехфазный трансформатор со следующими

Расчет производится для трансформатора стержневого типа с плоской магнитной системой и концентрическими обмотками.

1.1 Расчет основных электрических величин

Мощность одной фазы:

S

Sô m , (1)

5

Фазные напряжения при схеме соединения "звезда":

Фазные напряжения при схеме соединения "треугольник":

Испытательные напряжения Uисп.1 и Uисп.2 обмоток находим по табл. 1.

Таблица 1 – Испытательные напряжения промышленной частоты для силовых трансформаторов (ГОСТ 1516-73)

Примечание. Обмотки с рабочим напряжением до 1 кВ имеют Uисп=5 кВ.

1.2 Выбор изоляционных расстояний

Диаметр стержня магнитной системы трансформатора:

здесь а12 – изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН, выбирается по табл. 4;

где k – коэффициент канала рассеяния, выбирается по табл. 2.

6

Для трансформаторов с обмотками из алюминиевого провода значение k, найденное из таблицы 2 необходимо умножить на 1,25.

Таблица 2 – Значения коэффициента k

Таблица 4 – Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН

kp – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского), kp = (0,93…0,97), принимаем kp = 0,95;

kс – коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного около сечения стержня,

7

kкр – выбирается по табл. 2.2 [1, с. 71];

kз – коэффициент заполнения, для листовой стали толщиной 0,35 мм принимают kз = 0,93;

Uр – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,

Выбираем рулонную холоднокатанную текстурированную сталь марки Э330А с толщиной листов 0,35 мм.

Магнитная индукция в стержне Вс для трансформаторов мощностью 160 кВА и выше принимает значения 1,5…1,65 Тл. Принимаем Вс = 1,6 Тл.

Подставляем найденные значения в (9) находим диаметр стержня магнитной системы трансформатора.

Принимаем ближайший больший диаметр dн из нормированного

ряда.

Нормированный ряд: 8; 9; 10; 11; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22; 24; 26; 28;

30; 32; 34; 36; 38; 40; 42; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75.

Уточняем значение β.

Средний диаметр двух обмоток:

8