Расчет силового трансформатора

Расчет силового трансформатора

Методические указания к выполнению

ИКЗ для студентов,

Обучающихся по специальностям

ЭС, ЭА и СЭ

Составили:

В.Ф. Белей

Ю.В. Иванов

В.И. Гнатюк

Калининград

1997 – 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ

Исходные денные ………….………………….……………………….….... 3

Задание …………………………….………….…………………………….. 3

1. Расчет основных электрических величин трансформатора………..…. 4
2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора………………………………………………………….. 4
3. Расчет обмоток ………….……..………………………………………... 6
4. Расчет параметров короткого замыкания ……………………………... 11
5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода ………... 15
6. Расчет КПД трансформатора при номинальной нагрузке …………….17
7. Справочные данные: рисунки и таблицы ….…………………..…..….. 18
8. Список рекомендуемой литературы ………….…………………..……. 27

Исходные данные

1. Номинальная мощность трансформатора, S_н (кВА).

2. Число фаз, m.

3. Частота, f (Гц).

4. Номинальные линейные напряжения обмоток высокого и низкого напряжений U_вн и U_нн (кВ), число ступеней и пределы регулирования напряжений.

5. Схема и группа соединения обмоток.

6. Напряжение короткого замыкания U_к (%).

7. Потери короткого замыкания P_к (кВт).

8. Потери холостого хода P₀ (кВт).

9. Ток холостого хода i₀ (%).

Задание

1. Расчет основных электрических величин трансформатора.

2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора.

3. Расчет обмоток.

4. Расчет параметров короткого замыкания.

5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода.

6. Расчет коэффициента полезного действия трансформатора.

7. Эскиз трансформатора (чертеж формата А3).

Конкретные варианты исходных данных для расчета трансформатора выдаются ведущим преподавателем.

Отчет по ИКЗ должен быть оформлен в полном соответствии с нормами ГОСТ и ЕСКД. Он состоит из следующих обязательных элементов: титульный лист, задание, исходные данные, содержание, пункты основных расчетов со всеми комментариями и ссылками на литературные источники, выводы, список использованной литературы, графическая часть. Пояснительная записка оформляется на белых стандартных листах формата А4. Текст должен быть напечатан на компьютере или аккуратно написан от руки. Графическая часть должна быть выполнена по всем правилам машиностроительного черчения на отдельном листе формата А3. Весь текст ИКЗ вместе с чертежом (последний лист) должен быть обязательно сброшюрован в тонкую папку-скоросшиватель с прозрачной обложкой.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ТРАНСФОРМАТОРА

Мощность одной фазы и одного стержня, кВА,

(1)

Номинальные линейные токи на сторонах, А,

ВН (2)

НН (3)

Фазные токи обмотки одного стержня, А,

- при соединении обмоток в звезду или зигзаг:

I_{ф вн} = I_вн, I_{ф нн} = I_нн (4)

- при соединении обмоток в треугольник:

, (5)

Фазные напряжения определяются по формулам:

- при соединении обмоток в звезду или зигзаг:

U_{ф вн} = , U_{ф нн} = (6)

- при соединении обмоток в треугольник:

U_{ф вн} = U_вн, U_{ф нн} = U_нн (7)

ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАССТОЯНИЙ И РАСЧЕТ

РАСЧЕТ ОБМОТОК

РАСЧЕТ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

Полная намагничивающая мощность, ВА,

Q_x = к_ти×к_тт×q_с×М_ст (73)

где к_тт – коэффициент, учитывающий ухудшение магнитных свойств стали в результате технологических воздействий на стальную ленту в процессе изготовления магнитной системы трансформатора и несовершенств отжига, к_тт = 1,15;

к_ти – коэффициент, учитывающий искажение формы кривой магнитной индукции в магнитной системе, к_ти = 1,5;

q_с – удельная намагничивающая мощность, ВА/кг (по таблице 8 по индукции в стержне).

Относительное значение тока холостого хода, %:

i₀ = (Q_x / S_н)100% (74)

где Q_x – в кВА; S_н – в кВА.

Относительное значение активной составляющей тока ХХ, %,

i_0а = (P₀ / S_н)100% (75)

где P₀ – в кВт; S_н – в кВА.

Относительное значение реактивной составляющей тока ХХ, %,

i_0р = (76)

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1

Таблица 2

Значение коэффициента к_кр для трехфазных двухобмоточных трансформаторов с обмотками из алюминиевого провода

Габарит транс- форматора	Мощность, кВА	Класс напряжения
10 кВ	35 кВ
I	До 100	1 – 0,75	–
II	160 – 1000	0,81 – 0,65	0,81 – 0,73
III	1600 – 6300	0,64 – 0,54	0,67 – 0,58
IV	Свыше 6300	–	0,60 – 0,56

Примечание. Для обмоток из медного провода значение следует разделить на 1,25.

Таблица 3

Таблица 6

Толщина витковой изоляции

Испытательное напряжение обмотки, кВ	Марка провода	Толщина изоляции на две стороны, мм	Назначение
5 – 24	ПСД, АПСД, ПСДК и АПСДК	Круглый провод 0,23 – 0,33 (0,30 и 0,40), прямоугольный провод 0,39 – 0,48 (0,45 и 0,50)	Для сухих пожаробезопасных трансформаторов
5 – 85	ПЭЛЕО ПБ и АПБ	Круглый провод 0,17 – 0,21 (0,27 – 0,31) 0,30 (0,40)	Для масляных и сухих трансформаторов
ПБ и АПБ	Прямоугольный провод 0,45 (0,50); 0,55
	ПБ и АПБ	1,20 (1,35)	Для масляных трансформаторов
	ПБ	1,35 (1,50)	Для обычных обмоток
	ПБУ	2,00 (2,10); 2,48; 2,96 (3,11)	Для переплетенных обмоток

Примечания: 1. В скобках указаны расчетные размеры с учетом допусков.

2. Провод марок ПБ, АПБ, ПБУ может иметь изоляцию большей толщины.

Таблица 7

Допустимые температуры обмоток при КЗ

Параметр	Масляное охлаждение	Воздушное охлаждение
Металл обмоток	Медь	Алюминий	Медь	Алюминий
Класс изоляции	А	А	А	Е	В,Р,Н	А	Е,В,Р,Н
Допустимая температура, °С

Таблица 8

Потери и намагничивающая мощность для стали 3405 при толщине листа 0,3 мм, ГОСТ 21427.1-83

В, Тл	рс, Вт/кг	qс, ВА/кг	qи, ВА/см2
1,52	0,510	0,620	0,190
1,53	0,530	0,640	0,226
1,54	0,550	0,661	0,262
1,55	0,570	0,681	0,298
1,56	0,590	0,702	0,334
1,57	0,610	0,722	0,370
1,58	0,631	0,748	0,416
1,59	0,652	0,773	0,462
1,60	1,150	1,525	1,920
1,61	1,171	1,580	1,984

В, Тл	рс, Вт/кг	qс, ВА/кг	qи, ВА/см2
1,62	1,194	1,645	2,043
1,63	1,216	1,710	2,112
1,64	1,238	1,775	2,176
1,65	1,260	1,840	2,240
1,66	1,288	1,956	2,316
1,67	1,316	2,072	2,392
1,68	1,344	2,188	2,468
1,69	1,372	2,304	2,544
1,70	1,400	2,420	2,620

Список рекомендуемой литературы

1. Гончарук А.И. Расчет и конструирование трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. – Л.: Энергия, 1970.

3. Сергеенков Б.Н. Электрические машины. Трансформаторы. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Гнатюк В.И. Сайт «Техника, техносфера, энергосбережение». – М.: 2000 – 2009. – http://www.gnatukvi.ru.

Расчет силового трансформатора