Определение основных размеров трансформатора

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОЩНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Методические указания к

курсовому проектированию

Ростов-на-Дону 2000

УДК 621.313.2.001.24

Проектирование мощных силовых трансформаторов: Методические указания к курсовому проектированию/А.Д. Попов, В.А. Соломин» А.В. Соломин; Рост. гос. ун-т путей сообщения, Ростов-н/Д, 2000. 36 с.

Предназначены студентам специальностей 18.01 и 10.04, работающим курсовым проектом. Содержатся материалы по расчету основных параметров трансформатора, обмоток высшего и низшего напряжения, магнитной це тепловых режимов, переходных процессов, экономических показателей.

Табл. 2. Ил. 2. Библиогр:7 назв.

Рецензенты: д-р техн. наук, проф., засл. деят. науки П.М. Чеголин (РГСУ);

канд. техн. наук, доц. С.Д. Мрыхин (РГУПС).

СОДЕРЖАНИЕ

Общие сведения.................................................... .............. ..............................3

1. Расчет основных электрических величин ....................... ............................ 4

2. Определение основных размеров трансформатора .......... ......................... 5

3. Расчет обмоток трансформатора ......................... ....................................... 8

4. Определение параметров короткого замыкания .............. ......................... 13

5. Расчет магнитной системы .............................. .... .......................................16

6. Тепловой расчет трансформатора. Расчет охладительной системы .... .... 20

7. Переходные процессы в трансформаторе в условиях эксплуатации .. ...... 29

8. Технико-экономические характеристики трансформатора........ ............... 32

9. Заключение ......................... .............. .......................... .................................34

" '" .-:-» Рекомендуемая литература ............................ ................................... 35

© Ростовский государственный университет путей сообщения, 2000

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В задании на курсовое проектирование указываются: тип трансформатора и его мощность, номинальные напряжения обмоток, потери холостого хода и короткого замыкания, напряжения короткого замыкания, ток холостого хода, схема и "группа соединений, материал обмоток и сердечника, степень нагрузки

Ч

при пропуске пакета поездов, остаточная магнитная индукция.

В результате выполнения курсового проекта должны быть рассчитаны электромагнитные и конструктивные параметры трансформатора и тепловые режимы, сконструирована охлаждающая система, определены переходные процессы и технико-экономические показатели. В графической части проекта следует представить конструкцию спроектированного трансформатора, а также характеристики тепловых и переходных процессов.

Работая над проектом, необходимо придерживаться следующих отклонений рассчитанных параметров по сравнению с заданными, 9%:

- потери холостого хода +35

- потери короткого замыкания +10

- ток холостого хода +30

- напряжение короткого замыкания ±10

- коэффициент трансформации ±0,5

Методическими указаниями предусматривается проектирование силовых трансформаторов мощностью до 630 кВА.

Ниже приводится один из возможных вариантов составления

пояснительной записки курсового проекта.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1.1. Мощность одной фазы трансформатора

где т - число фаз, обычно равное трем;

Sн - номинальная мощность, кВА.

Мощность на одном стержне

где с - число стержней, обычно три.

1.3. Номинальный линейный ток обмотки высшего напряжения (ВН)

1.4. Номинальный линейный ток обмотки низшего напряжения (НН)

1.5. Номинальные фазные токи:

при соединении в звезду, зигзаг;

при соединении в треугольник.

Рассчитать фазные токи обмоток НН I_Ф1 и ВН I_Ф2

1.6. Номинальные фазные напряжения:

при соединении в звезду;

при соединении в треугольник;

при соединении в зигзаг.

В последнем случае определяется напряжение одной половины обмотки фазы.

Рассчитать фазные напряжения обмоток НН U_Ф1 и ВН U_Ф2.

1.7. Испытательные напряжения обмоток трансформатора следует определять по нижеследующей таблице.

Класс напряжения, кВ
Испытательное напряжение, кВ

Для обмоток с напряжением до 1 кВ испытательное напряжение составляет 5 кВ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА

2.1. Предварительный выбор конструкции сердечника

Величину диаметра стержня d и коэффициент заполнения круга Д",;р выбирают по приведенной таблице.

Sн,кВА	16...25	40... 100	160... 630
d, м	0,08... 0,09	0,10... 0,14	0.16... 0,22
K кр	0,86 ... 0,89	0,91 ... 0,92	0,91... 0,93 (0,88 ... 0,90)

В скобках указана величина К_КР при наличии прессующей пластины.

2.2.Материал сердечника и величина магнитной индукции

2.2.1. Материал сердечника - электротехническая сталь, ее марка указана

в задании.

2.2.2. Величина магнитной индукции: для холоднокатаной стали Вс=1,5....1,65 Тл;

для горячекатаной стали В_С=1,4Тл.

2.2.3. Рекомендуется применять нагревостойкую лаковую межлистовую изоляцию

с коэффициентом заполнения К_З=0,96.

2.2.4. Общий коэффициент заполнения сталью

2.3. Выбор величин, определяющих размеры трансформатора

2.3.1. Соотношение между шириной и высотой трансформатора.

Величина определяется следующим образом:

- для алюминиевой обмотки

- для медной обмотки

2.3.2. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному принимают равным Kр=0,95.

2.3.3. Изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН:

- при испытательном напряжении до 35 кВ a₁₂=9 мм;

- при испытательном напряжении 55 и 85 кВ a₁₂=27 мм.

2.3.4. Приведенная ширина двух обмоток

М

2.4. Предварительный расчет сердечника

2.4.1. Диаметр стержня

, м,

где S' в кВА; в Гц; U kp в %;Bс вТл; а_рв м.

Стандартный диаметр стержня выбирается по табл. 8.3. [1] или по табл. П-3.1 [2]. Он может быть как больше, так и меньше рассчитанного.

2.4.2. Средний диаметр канала между обмотками

При классе напряжения 10 кВ и ниже: а= 1,36 для медной обмотки и а =1,44 - для алюминиевой. При классе напряжения 35 кВ соответственно 1,40 и 1,48.

2.4.3. Высота обмотки

2.4.4. Активное сечение стержня

,м²,

где П_ФС, - (см²) определено по табл. 8.7 [1] или по табл. П-3.2 [2].

2.4.5. Предварительное значение ЭДС витка

где Вс в Тл; П_С в м².

2.4.6. Число витков в одной фазе обмотки НН:

-для соединения в зигзаг.

Полученную величину W₁следует округлить до целого числа и по формулам (см. п. 2.4.5 и п. 2.4.6) определить новые значения Uв и Вс, которые и использовать в дальнейших расчетах.