Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения

Омский государственный технический университет

Нижневартовский филиал

Кафедра «ЭТ»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА

(10 вариант)

Специальность 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

Выполнил: студент

группы ЭЭ-311 НВ

Кузнецов В.Э.

Проверил:

Ю.Л. Иванилов

Нижневартовск

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на проектирование трехфазного трансформатора
1. Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения
2. Расчетная часть
2.1. Расчет основных электрических величин трансформатора
2.2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров
2.3. Выбор конструкции и расчет обмоток НН и ВН трансформатора
2.4.Расчет потерь короткого замыкания
2.5.Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода
2.6.Определение КПД трансформатора
2.7.Тепловой расчет трансформатора
2.8.Расчет массы трансформатора
Библиографический список

Задание на проектирование трехфазного трансформатора

Исходные данные для проектирования трехфазного трансформатора представлены в табл. 1 и табл. 2.

Выбор варианта задания производится по последним цифрам шифра, присвоенного студенту. Для всех вариантов принять высшее напряжение (ВН) обмотки U2 = 35 кВ. Для четной последней цифры шифра (варианта) низкое напряжение (НН) обмотки U1 = 6,0 кВ, для нечетной цифры – U1 = 10 кВ.

Таблица 1

Исходные данные на проектирование

Параметры проектирования     Обозна- чение параметра   Последняя цифра шифра в зачетках
Мощность трансформатора типа ТМН, кВ×А Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru
Напряжение к. з., % Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru 6,5 6,5 6,5 7,5 7,5
Потери х.х., Вт Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru
Потери к.з., Вт Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru
Ток х. х., % Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru 1,4 1,3 1,0 0,9 0,8
                           

П р и м е ч а н и я.

1. Напряжение в задании указано линейное.

2. Потери и ток холостого хода (х. х.) приведены для ориентировочной оценки полученных в ходе расчета величин.

Таблица 2

Дополнительные требования

Условие Предпоследняя цифра шифpa в зачетках
Материал обмоток Cu Al Cu Al Cu Al Cu Al Cu Al
Группы соединения Y/Д-11 Д/Y-11 Y/Y-0 Y/Д-5 Д/Y-5

П р и м е ч а н и я.

1. В обозначениях группы соединения на первом месте всегда указывается схема соединения обмоток высшего напряжения (ВН), а на втором – низкого напряжения (НН), независимо от нумерации обмоток в ходе расчета.

2. Приняты следующие условные обозначения схем соединения обмоток: Y – звезда, Д – треугольник.

Пример выполнения задания

Тема задания: Спроектировать трансформатор ТМ—6300/35– трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением, регулирование напряжения при отключенной нагрузке.

6. Потери КЗ Рк –46500 Вт 7. Потери XX Р0 –7600 Вт 8. Напряжение КЗ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – 7,5 % 9. Ток XX Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – 0,8 %

Исходные данные для расчета:

1. Номинальная мощность 6300 кВ·А

2. Обмотка ВН 35 ±(2×2,5%) кВ

3. Обмотка НН 10 кВ

4. Схема и группа соединения обмоток У/Д-11

5. Частота 50 Гц

Курсовая работа выполняется в объеме:

1. Общая часть

1.1. Пути развития отечественного трансформаторостроения.

2. Расчетная часть

2.1. Расчет основных электрических величин трансформатора.

2.2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров.

2.3. Выбор конструкции и расчет обмоток НН и ВН трансформатора.

2.4. Расчет потерь короткого замыкания.

2.5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода.

2.6. Определение КПД трансформатора.

2.7. Тепловой расчет трансформатора.

2.8. Расчет массы трансформатора.

В качестве справочного материала использовать данные приведенные в конце указаний.

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения

Совершенствование трансформаторостроения началось с момента его возникновения. В основном характеристики трансформаторов и их весогабаритные данные улучшались с применением более качественных и специальных материалов. Так, например, с применением (в 1904 г.) легированной стали вес трансформаторов сразу уменьшился почти вдвое. Улучшение качества электротехнической стали продолжается и по настоящее время и от этого улучшения в основном зависит уменьшение расхода активных материалов и повышение к. п. д. трансформаторов.

Силовые трансформаторы имеют весьма высокий к. п. д., для большинства составляющий 98—99% и более. Однако ввиду установки в распределительных сетях общей мощности трансформаторов, в 7— 8 раз превышающей мощность генераторов, общие потери во всем парке трансформаторов достигают 6% от всей электроэнергии, вырабатываемой электростанциями.

ГОСТ 11677—65 (общий стандарт на силовые трансформаторы) предусматривает ряд улучшений в конструкции силовых трансформаторов по сравнению с ранее действовавшим ГОСТ 401—41.

В первую очередь это относится к улучшению их характеристик холостого хода и короткого замыкания, т. е. в целом значения к. п. д. Повышение к. п. д. в основном стало возможным вследствие внедрения холоднокатаной электротехнической стали, имеющей меньшие значения удельных потерь и намагничивающей мощности по сравнению с горячекатаной сталью. Одновременно с этим для лучшего использования холоднокатаной стали потребовались отмена отверстий в пластинах магнитопровода и применение его бесшпилечной прессовки, косых и комбинированных стыков пластин, отжига пластин, продольных каналов из неметаллических материалов, бандажей из стеклоленты или стекловолокна, изготовление магнитопровода без предварительной зашихтовки верхнего ярма, применение магнитных мостов и другие виды прогрессивной технологии.

Большого внимания требует совершенствование технологических процессов производства обмоток и изоляции трансформаторов. Обмотки и изоляция—ответственные и вместе с тем трудно контролируемые узлы конструкции. Весьма важным является вопрос о качестве электротехнического картона как одного из основных изоляционных материалов. Применяемый в настоящее время изоляционный картон имеет усадки, достигающие 8—9% по толщине, что требует введения дополнительных операций по стабилизации размеров изоляции.

Наилучшим решением данного вопроса являлось бы получение малоусадочного картона, но из-за его отсутствия на трансформаторных, заводах вводятся процессы предварительной стабилизации картона; вылеживанием и прессовки изоляционных деталей и обмоток в целом, на разных стадиях изготовления.

Для крупных трансформаторов в перспективе применение многоходовых обмоток НН с числом параллельных проводов до 200, петлевых обмоток ВН с применением транспонированного провода и отдельных регулировочных многоходовых слоевых обмоток ВН по числу ступеней регулирования. Для повышения электрической прочности целесообразно более широко практиковать отмену пропитки обмоток.

Из отдельных конструктивных решений и направлений конструирования можно отметить применение разъемных баков и баков колокольного типа, прямотрубных навесных охладителей вместо трубчатых баков, изготовление нажимных колец, намотанных из электротехнической стали и запекаемых на эпоксидных смолах.

Экономичность работы электрических сетей и поддержание постоянства величины напряжения у потребителей требует расширения выпуска трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Выпуск таких трансформаторов требуется довести до 50% суммарной мощности выпускаемых силовых трансформаторов, включая большинство трансформаторов с напряжением ПО кВ и выше, а также распределительные трансформаторы мощностью от 25 до 6300 кВА на напряжение 10 и 35 кВ.

При разработке этих трансформаторов должно быть, отдано предпочтение переключающим устройствам с токоограничивающими резисторами, как имеющим меньшие габаритные размеры по сравнению с реакторными устройствами и не требующим отдельного бака для контакторов.

Разработка параллельных серий силовых трансформаторов с медными и алюминиевыми обмотками позволит получить большую экономию меди. Эта медь может быть использована в трансформаторах большой мощности с целью уменьшения потерь короткого замыкания при меньших габаритных размерах, что не может быть достигнуто при алюминиевых обмотках. Трансформаторы с медными и алюминиевыми обмотками могут иметь одинаковые характеристики при одинаковом весе электротехнической стали, меньшем общем весе, но с большей высотой сердечника, а, следовательно, и трансформатора [Л. 2]. Силовые трансформаторы с алюминиевыми обмотками мощностью до 6300 кВА обеспечивают полноценную замену трансформаторов с медными обмотками, так как могут иметь те же характеристики холостого хода и короткого замыкания.

Стоимость этих трансформаторов примерно одинакова, и поэтому такая замена может считаться равноценной в техническом и экономическом отношениях. Экономия активных, изоляционных и конструктивных материалов может быть получена в первую очередь за счет широкого применения автотрансформаторов на напряжения ПО—500 кВ путем снижения испытательных напряжений, уменьшения изоляционных промежутков при разработке новых конструкций изоляции, применения новых систем форсированного охлаждения трансформаторов с направленной принудительной циркуляцией масла и новых типов охладителей.

С повышением напряжения размеры и надежность работы трансформатора в большой степени зависят от качества изоляционных материалов и от конструкции самой изоляции. Рациональная конструкция, применение новых, более совершенных материалов и внедрение прогрессивной технологии позволят уменьшить изоляционные промежутки и, следовательно, соответственно уменьшить размеры и вес трансформатора. В части повышения надежности трансформаторов при импульсных воздействиях большую роль сыграло введение емкостной защиты, принцип и конструкция которой продолжают непрерывно совершенствоваться.

Расширение производства трансформаторов, рост мощности в одной единице и напряжения обмоток ВН вызывают необходимость в более широком развитии научно-исследовательских работ, связанных с трансформаторостроением. Следует отнести исследования полей рассеяния с целью уменьшения вызываемых ими добавочных потерь, механической прочности обмоток при коротком замыкании, электрической прочности изоляции при промышленной частоте и при импульсных воздействиях, разработки новых, более эффективных, охладительных систем, рациональной технологии производства, в частности, вакуумной сушки трансформаторов, рациональных методов проектирования трансформаторов и их экономической оценки.

Научно-исследовательские работы необходимы в целях оказания помощи трансформаторным заводам при разработке и изготовлении трансформаторов, отвечающих требованиям современной энергетики как в отношении высших уровня мощности и класса напряжения, так и в отношении качества. Основные показатели качества: получение экономической трансформации — снижения потерь энергии, экономии материалов, уменьшения веса и габаритных размеров, увеличение электрической и механической прочности и повышение надежности.

2. Расчетная часть

2.1. Расчет основных электрических величин трансформатора

Номинальные линейные токи при любой схеме соединения

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – номинальная мощность по заданию, кВ×А;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – номинальное линейное напряжение по заданию, кВ;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – номер обмотки (ВН, НН).

Тогда номинальные линейные токи

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Фазные токи при соединении «звезда» равны линейным

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

при соединении «треугольник»

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Фазные напряжения при соединении «звезда»

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

при соединении «треугольник» равны линейным

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Активная составляющая напряжения к. з.

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – потери к. з. по заданию, Вт.

Реактивная составляющая напряжения к.з.

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – напряжение к. з. по заданию, %.

2.2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора

Испытательные напряжения определяем по табл. П1: для обмотки ВН
Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 85 кВ, для обмотки НН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 35 кВ.

Для испытательного напряжения обмотки ВН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 85 кВ по табл. П2, а для испытательного напряжения обмотки НН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 35 кВ по табл. П3, находим изоляционные расстояния (cм. рис. П1):

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2,7 см – осевой канал между обмотками НН и ВН одной фазы;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – расстояние от обмоток до ярма исходя из требований равенства высот обмоток НН и ВН;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 3 см – расстояние между обмотками ВН и ВН соседних фаз;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = l,75 см – расстояние от стержня до обмотки HH.

Для изготовления сердечников серийных трансформаторов обычно применяют холоднокатаную текстурованную сталь марок 3404 – 3408 толщиной 0,35 – 0,27 мм (табл. П4), обладающей низкими или особо низкими удельными потерями и повышенной магнитной проницаемостью, позволяющей повысить индукцию в сердечнике до Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 1,55 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru 1,65 Тл с жаростойким покрытием с отжигом. Для магнитопровода проектируемого трансформатора выбираем холоднокатаную текстурованную сталь марки 3405 толщиной 0,3 мм (принять для всех вариантов задания).

Расчет основных размеров трансформаторов проводим в соответствие
рис. П2 а.

Диаметр Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru окружности, в которую вписано ступенчатое сечение стержня, является первым основным размером трансформатора. Вторым основным размером трансформатора является осевой размер Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - высота его обмоток. Обычно обе обмотки трансформатора имеют одинаковуювысоту Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru . В случае различия в высоте за размер Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru принимают их среднее арифметическое значение. Третьим основным размером трансформатора является средний диаметр витка двух обмоток, или диаметр осевого канала между обмотками Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru и Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru и осевого канала между ними Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Определяем диаметр стержня (первый основной размер трансформатора)

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – мощность одной фазы, которая определяется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, определяется по формуле Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru . Размер Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru предварительно определяют по формуле Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , здесь Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент канала рассеяния, принимается равным 0,6 (по табл. 6). Тогда Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru . Окончательно Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ;

β = 1,2 – определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора для разных мощностей (табл. П5), при этом меньшим значениям для одинаковых мощностей соответствуют трансформаторы, относительно узкие и высокие, большим – широкие и низкие (рис. П2 б);

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) и при определении основных размеров можно принять равным 0,95;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 7,46 % – реактивная составляющая напряжения к.з.;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 1,65 Тл – магнитная индукция холоднокатаной текстурованной стали марки 3405 толщиной 0,3 мм для масляных трансформаторов (табл. П6);

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент заполнения сталью (предварительно можно принять равным 0,9).

Подставив указанные параметры, определяем диаметр стержня

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru см.

Из нормализованной шкалы (см. ниже) берем ближайшее значение нормализованного диаметра Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 34 см.

Нормализованная шкала содержит следующие диаметры: 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 – для магнитных систем без поперечных каналов;

80; 85; 90; 95; 100; 1003; 106; 109; 112;115; 118; 122; 125; 132; 136; 140; 145; 150 – для магнитных систем, имеющих поперечные каналы.

Площадь полного поперечного сечения фигуры стержня Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru определится по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент, учитывающий наличие охлаждающих каналов в сечении стержня. Для масляных трансформаторов мощностью 6300 кВ·А с прессующей (принять для всех вариантов) пластиной для ориентировочного диаметра Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 34 см с числом ступеней в сечении стержня 8 (рис. П3) принимается равным 0,912 (табл. П7).

Тогда площадь поперечного сечения ступенчатой фигуры стержня

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Определяем ЭДС витка

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – активное сечение стержня, которое определяется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

здесь Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент заполнения для холоднокатаной текстурованной стали марки 3405 толщиной 0,3 мм (для всех вариантов) принимается равным 0,96 (табл. П4).

Определяем ориентировочную высоту обмоток (второй основной размер трансформатора)

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – средний диаметр между обмотками (третий основной размер трансформатора), может быть приближенно определен по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru 47,6 см,

где α =1,4÷1,45 для алюминиевого провода, α =1,3÷1,35 для медного провода.

Для расчета предлагаются два варианта конструкции плоской магнитной системы: с четырьмя косыми стыками по углам, двумя прямыми в ярме и одним прямым в стержне (рис. П4 а); с шестью косыми стыками и двумя прямыми в ярме (рис. П4 б). Принимаем (для всех вариантов) для дальнейшего рассмотрения вариант с четырьмя косыми стыками по углам, двумя прямыми в ярме и одним прямым в стержне, поскольку в сердечниках, собираемых из холоднокатаной текстурованной стали, такой способ сборки способствует снижению потерь в зонах сопряжения стержней и ярм.

2.3. Выбор конструкции и расчет обмоток

Конструкция (тип) обмотки определяется рядом параметров: током, напряжением, сечением витка, числом витков и т.п. Для заданного ряда мощностей и напряжений ориентировочно тип обмотки можно выбрать по данным табл. П8 и П10.

Обмотки одно- или двухслойные и винтовые используются только на стороне НН, многослойные из круглого провода, как правило, – на стороне ВН, катушечные из прямоугольного провода могут быть использованы на любой стороне трансформатора.

Многослойная обмотка из круглого провода наиболее проста в изготовлении, однако имеет наихудшие условия охлаждения. Обмотка из прямоугольного провода имеет более лучшие условия охлаждения, проста в изготовлении и в связи с этим широко используется в практике трансформаторостроения. Катушечная обмотка является наиболее универсальной, достаточно простой и хорошо охлаждаемой. Поэтому для дальнейшего рассмотрения выбираем обмотку непрерывную катушечную из прямоугольного провода (принять для всех вариантов).

Катушкой называется группа последовательно соединенных витков обмотки, конструктивно объединенная и отделенная от других таких же групп или от других обмоток трансформатора. Следовательно, каждая обмотка может состоять из одной, двух, нескольких или многих катушек.

Во всех типах обмоток принять различать осевое и радиальное направления. Осевым считается направление, параллельное оси стержня трансформатора, на который насаживается данная обмотка. Радиальным считается направление любого радиуса окружности обмотки. В этом смысле принято говорить также об осевых и радиальных каналах (рис. П5).

Расчет обмоток проводим в следующей последовательности.

1. Расчет обмотки НН.

Число витков на одну фазу обмотки НН определяется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - фазное напряжение НН; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - ЭДС одного витка.

Тогда число витков на одну фазу обмотки НН:

ωнн = 10500/29,16 = 360 витков (округляем до целого числа).

Уточняем ЭДС одного витка

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 10500 / 360 = 29,17 В.

Действительная индукция в стержне уточняется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 1,65 Тл.

Ориентировочное сечение витка НН

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 200/1,8 = 111 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где J - средняя плотность тока в обмотках равна 1,8 А/ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru (по табл. П9 для алюминиевого провода).

К этому сечению витка по сортаменту обмоточного провода (табл. П11) подбираются число параллельных прямоугольных проводов обычно равным 2 (не более 4-6) и подходящие сечения прямоугольного провода. По табл. П11 выбираем провод с номинальными размерами по стороне аи стороне b с изоляцией на две стороны 0,5 мм (см. рис. П6).

Подобранные размеры провода записываются так:

Марка провода Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Число параллельных проводов Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

АПБ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2·56,25= 112,5 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где АПБ – марка алюминиевого (круглого и прямоугольного сечения) провода(медные провода имеют марку ПБ); Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – число проводников в витке, которое подобрано из расчета, что их суммарное сечение должно быть близким к рассчитанному (111 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ), т.е. по табл. П11 подбираем два провода в витке НН с сечением каждого провода111/2 = 55,5 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , ближайшее будет 56,25 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Следовательно, реальное сечение витка из двух параллельных проводов НН принимается равным

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2 · 56,5 = 112,5 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Уточняем плотность тока

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 200/112,5 = 1,777 А/ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Число катушек на одном стержне

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru — осевой размер (высота) канала (в трансформаторах мощностью от 160 до 6300 кВ·А и рабочим напряжением не более 35 кВ колеблется от 0,4 до 0,6). Принимаем Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 0,4 см.

Тогда

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Принимаем Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Тогда число витков в катушках НН (округляем до целого числа)

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Определяем высоту обмотки НН

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru =

= Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru =123 см,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент, учитывающий усадку изоляции после сушки и опрессовки обмотки, принимается равным 0,94÷0,96 (принимаем равным 0,95).

Определяем радиальный размер обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 0,405·2·6 = 4,86 см.

Внутренний диаметр обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru см.

Наружный диаметр обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru см.

2. Расчет обмотки ВН.

Число витков при номинальном напряжении на одну фазу обмотки ВН

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Обычно ступени регулирования напряжения делаются равными между собой. В этом случае число витков обмотки на одной ступени регулирования

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2,5 · 693/100 = 17,325,

здесь 2,5 – процентная ступень регулирования.

Принимаем Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 17 витков.

Обычно ответвления для регулирования напряжения делают от наружных витков обмотки ВН. Для трансформаторов типа ТМ обычно применяется регулирование напряжения без возбуждения (ПБВ).

Число витков на ответвлениях на верхних ступенях:

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Число витков на номинальное напряжение Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 693.

Число витков на ответвлениях на нижних ступенях:

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Ориентировочная плотность тока:

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 2 · 1,8 - 1,777 = 1,823 А/ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Ориентировочное сечение витка :

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 104 / 1,823=57,04 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

По полученному сечению витка по табл. П11 подбираем число и реальное сечение провода ВН:

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где АПБ – марка провода; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – число проводников в витке ВН, по табл. П10 принимаем равным 1, т.е. один провод в витке ВН, т.к. самое близкое к расчетному значению 57,04 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Следовательно, реальное сечение витка ВН принимается равным

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 56,25 Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Уточняем плотность тока

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 104/56,25= 1,849 А/ Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Таким образом, получили провод унифицированный, т.е. один и тот же в обеих обмотках НН и ВН, поэтому и число катушек ВН в первом приближении примем равным числу катушек НН, т.е. Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru Если в дальнейшем при расчете высоты обмотки ВН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru окажется, что этот размер сильно отличается от высоты обмотки НН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , следует изменить число катушек ВН Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru , но в любом случае число должно быть четным, чтобы была возможность симметричного регулирования напряжения как в сторону повышения напряжения, так и в сторону его снижения. При незначительных расхождениях в высотах обмоток ВН и НН следует принять высоту обмоток, равной среднему из высот ВН и НН.

Обычно в обмотке ВН выделяют регулировочную часть (иногда в виде отдельной обмотки) и разделяют на ряд ступеней с необходимым числом витков, концы которых выводят с помощью ответвлений (катушечные обмотки).

Тогда из расчета, что число витков на одной ступени регулирования равно 17, предусматриваем на каждую ступень регулирования по 2 катушки с числом витков в каждой по 8,5. Поэтому регулировочных катушек будет (2 кат. х 4 отв.) = 8 катушек. Следовательно, основных катушек будет 60 – 8 = 52 (рис. П7).

Число витков в основных катушках ВН (округляем до целого)

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 693 / 52 = 13.

Определяем высоту обмотки ВН

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru =

= 1,65·60 + 0,94 [0,4·(60 - 2)+1,5] =123 см,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - осевой размер (высота) канала (в трансформаторах мощностью от 160 до 6300 кВ·А и рабочим напряжением не более 35 кВ колеблется от 0,4 до 0,6), принимаем 0,4 см;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - высота канала в месте разрыва обмотки и размещения регулировочных витков выбирается по изоляционным соображениям и рекомендуется принять равным 1,5 см;

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru – коэффициент, учитывающий усадку изоляции после сушки и опрессовки обмотки, принимается равным 0,94÷0,96 (принимаем равным 0,94).

Как видим, высота обмотки ВН совпадает с высотой обмотки НН:

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 123 см.

Следовательно, число катушек ВН не изменяем и принимаем равным Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Определяем радиальный размер обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 4,05·1·13=5,27см.

Внутренний диаметр обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru см.

Наружный диаметр обмотки

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru см.

2.4. Расчет потерь короткого замыкания

Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе при установлении в одной из обмоток тока, соответствующего номинальной мощности, и замкнутой накоротко другой обмотке.

Потери короткого замыкания рассчитываем по следующей методике.

1. Расчет основных потерь в обмотках.

Основные потери НН:

- для алюминиевого провода

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

- для медного провода

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - масса металла обмотки НН, которая для алюминиевого провода с Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru определяется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

где с - число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора (для трехфазного принимается равным 3; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - средний диаметр обмотки, определяется как среднее между внутренним Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru и наружным Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru диаметрами обмоток НН, см; ωНН- число витков обмотки НН; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ·- сечение витка на НН, мм2.

Для медного провода с Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru расчет проводят по следующей формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Основные потери обмотки ВН:

- для алюминиевого провода

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru = 12,75 · 1,8492 · 572 = 24933 Вт;

- для медного провода

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ,

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - масса металла обмотки ВН, которая для алюминиевого провода с Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru определяется по формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru

где Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - число активных (несущих обмотки) стержней трансформатора (для трехфазного принимается равным 3; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - средний диаметр обмотки, определяется как среднее между внутренним Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru и наружным Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru диаметрами обмоток ВН, см; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru - число витков обмотки ВН; Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru ·- сечение витка на ВН, мм2.

Для медного провода с Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru расчет проводят по следующей формуле

Общая часть. Пути развития отечественного трансформаторостроения - student2.ru .

Наши рекомендации