Расчет основных размеров трансформатора
Расчет силового трансформатора.
Вариант № 12
Работу выполнил студент
учебной группы 13 ЗЭА
Стуков М.Н.
«31» марта 2016 г.
Калининград
2016г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Исходные денные ………….………………….……………………….….... ...2
Задание …………………………….………….…………………………….. ...2
1. Расчет основных электрических величин трансформатора………..…. ...3
2. Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора………………………………………………………….. ...3
3. Расчет обмоток ………….……..………………………………………... ...5
4. Расчет параметров короткого замыкания ……………………………...... 9
5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода ………... .12
6. Расчет КПД трансформатора при номинальной нагрузке ……………..15
7. Список используемой литературы ………….…………………..……….16
8. Приложение………….…………………..…….………….…………….....17
Исходные данные
1. Номинальная мощность трансформатора, Sн =160 (кВА).
2. Число фаз, m=3.
3. Частота, f=50 (Гц).
4. Номинальные линейные напряжения обмоток высокого и низкого напряжений Uвн =10 и Uнн =0.4 (кВ), число ступеней и пределы регулирования напряжений 2.
5. Схема и группа соединения обмоток (Y/Zн) - 11.
6. Напряжение короткого замыкания Uк =4.7(%).
7. Потери короткого замыкания Pк =3.10(кВт).
8. Потери холостого хода P0 =0.45(кВт).
9. Ток холостого хода i0 =1.9(%).
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).
1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ТРАНСФОРМАТОРА
Мощность одной фазы и одного стержня,
(кВт)
Номинальные линейные токи на сторонах,
ВН (А)
НН (А)
Фазные токи обмотки одного стержня, А,
- при соединении обмоток в звезду:
Iф вн = Iвн= 9.24 (А)
Iф нн = Iнн= 230.9 (А)
Фазные напряжения определяются по формулам:
- при соединении обмоток в звезду:
Uф вн =
Uф нн =
ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАССТОЯНИЙ И РАСЧЕТ
ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
Эти испытательные напряжения определяются из таблицы 1 (/6/, стр. 18) для каждой обмотки трансформатора по ее классу напряжения.
Для обмотки высшего напряжения:
Uисп вн =25 (кВ)
Для обмотки низшего напряжения:
Uисп нн =18 (кВ)
Изоляционные расстояния выбираются из рисунков 1 и 2.
Изоляционное расстояние a01=9(мм) выбирается в зависимости от испытательного напряжения обмотки низкого напряжения. Изоляционные расстояния a22=11(мм), a12=12(мм), hо=28(мм) – по Uисп обмотки высокого напряжения.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
Диаметр стержня определяется по формуле:
где D0 – первый основной размер трансформатора.
Величины, входящие в формулу:
1. Мощность обмоток одного стержня S'=53.3 (кВА).
2. Ширина приведенного канала рассеяния:
ap = a12 + (a1 + a2)/3 = a12 + ккр
где ккр=0,7 – коэффициент канала рассеяния, определяется из таблицы
3. Коэффициент b=1.5 определяется из таблицы 3.
4. Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) можно принять кр = 0.95.
5. Частота сети f = 50 Гц.
6. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле
где Ua= (Рк / Sн)100%;
Ua= (2,6/ 160)·100=1.63%;
7. Индукция Bс в стержне для рулонной электротехнической стали равна 1.60 – 1.65 Тл.
8. Коэффициент заполнения сталью предварительно можно принять
кс = 0.9.
Сталь берем рулонную холоднокатанную.
Определяем полное сечение стержня:
где ккр – коэффициент заполнения площади круга. Выбирается в пределах 0.96.
Определяем активное сечение стержня:
Пс = Пфс×кз =138.5×0.96=130.2 (см2)
где кз – коэффициент заполнения сечения стержня.
Принимается равным 0.96.
Электродвижущая сила одного витка, В,
uв = 4,44×f×Вс×Пс×10-4=4.44×50×1.6×130,2×10-4=4.62 (В)
Определяем второй основной размер трансформатора Но – высоту обмотки:
Но = pD12 / b=3.14× 19,22/1,5=40,24 (см)
где D12 – средний диаметр между обмотками может быть приближенно определен по формуле:
D12 » аср×D0 »1.4×13.73=19.22(см)
где аср = 1.4 – 1.45 для алюминиевых проводов.
РАСЧЕТ ОБМОТОК