| |||||
МЕНЮ
| Силовой двухобмоточный трансформаторСиловой двухобмоточный трансформаторсмотреть на рефераты похожие на "Силовой двухобмоточный трансформатор" Ташкентский Государственный Технический Университет им. Абу Райхон Беруний. Курсовой проект по предмету ''Электрические машины'' Выполнил: студент 3-го курса заочного отделения энергетического факультета Огай В.Г. Шифр: 1950402. Приняла: Мешкова Е.А. Ведение. Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более обмоток связанных индуктивно, и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Обмотку, присоединённую к питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка–вторичной. Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке трансформатора помечают индексом 1, а относящиеся к вторичной–индексом 2. Первичную обмотку трансформатора подсоединяют к питающей сети
переменного тока. Ток первичной обмотки I1 имеет активную и индуктивную
составляющие. При разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход), вследствие
действия индуктивной составляющей тока IОм, возникает магнитный поток,
который намагничивает сердечник. Активная составляющая тока I определяется
потерями, возникающими, в местах стали, при перемагничивании сердечника. ЭДС обмотки пропорциональна числу её витков. Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации, который пропорционален отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток. Устройство силовых трансформаторов. Трансформаторы имеют магнитопроводящие сердечники и токопроводящие обмотки. Броневой сердечник имеет разветвлённую магнитную систему, вследствие этого поток в ярме составляет половину от потока стержня, на котором расположены обмотки. Трёхфазные трансформаторы выполняются обычно стержневыми. Их
сердечники состоят из расположенных в одной плоскости трёх стержней,
соединённых ярмами. Магнитная система таких трансформаторов несколько
несимметрична, так как магнитная проводимость потока крайних стержней и
среднего – является неодинаковой. В большинстве случаев в трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки, имеющие вид размещённых концентрически (одна в другой) полых цилиндров. Обычно ближе к сердечнику размещается обмотка низшего напряжения, требующая меньшей толщины изоляции сердечника. По способу охлаждения трансформаторы разделяются на масляные, обмотки которых погружены в масло и сухие, охлаждаемые воздухом. Мощные силовые трансформаторы имеют масляное охлаждение. Трансформатор в большинстве случаев не является полностью твёрдым телом, а содержит большое количество жидкого масла, которое оказывает значительное влияние на теплопередачу. В большинстве случаев в трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки, которые имеют вид размещённых концентрически полых цилиндров (одна в другой). Обычно ближе к сердечнику размещается обмотка низшего напряжения, требующая меньшей толщины изоляции сердечника. В трансформаторах мощностью до 560 кВА концентрическая обмотка выполняется по типу цилиндрической обмотки, в большинстве случаев имеющей два слоя. Слои обмотки выполняются из провода круглого или прямоугольного сечения. Провод наматывается впритык по винтовой линии вдоль образующей цилиндра. В трансформаторах больших мощностей концентрическая обмотка низшего напряжения выполняется по типу винтовой, в которой между двумя соседними по высоте витками оставляется канал. В трансформаторах на напряжение 35 кВ и более применяют концентрическую обмотку, выполненную по типу непрерывной, в которой, отличие от винтовой, каждый виток состоит из нескольких концентрически намотанных витков обмотки. Катушки этой обмотки наматываются непрерывно одним проводом без пайки. При воздействии осевых сжимающих усилий, возникающих при внезапных коротких замыканиях, наиболее надёжными являются непрерывные обмотки. Дан трёхфазный двухобмоточный масляный трансформатор. |Номинальная мощность |Sн = 2500 кВА | Порядок расчёта. Расчёт основных электрических величин и изоляционных расстояний. Расчёт проводим для трёхфазного трансформатора стержневого типа с концентрическими обмотками. Sф = S` = Sн/3 = 2500/3 =833.3 кВА НН: I1= [pic]= [pic]=[pic]= 2092 А
ВН: Iф2 = I2 = 41.24 А Фазные напряжения обмоток: Испытательное напряжение обмоток смотрим по таблице 4.1 (Л-1): По таблице 5.8 (Л-1)выбираем тип обмоток: Для испытательного напряжения обмотки ВН, Uисп.2 = 85 кВ по таблице 4.5 (Л- Определение исходных данных расчёта. Мощность обмоток одного стержня: S`= 833,3 кВА (a1 +a2)/3 = K[pic](10-2, где к=0.5 (из табл. 3.3), (Л-1) (a1 +a2)/3 = 0.5[pic](10-2 = 0.027 м ар = а`12 + (a1+a2)/3 = 27(10-3 + 0.027 = 0.054 м Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Рис. 1 Схема плоской магнитной системы трансформатора. Прессовка стержней бандажами из стеклоленты и ярм стальными балками. Ярмо многоступенчатое, число ступеней 7, коэффициент усиления ярма kя = 1.015 индукция в зазоре: Вя = Вс/Кя = 1.6/1.015 = 1.576 Тл Вз`` = Вс = 1.6 Тл Вз` = Вс/[pic]= 1.6/[pic] = 1.132 Тл По таблице 3.6 (Л-1) находим коэффициент учитывающий отношение основных
потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, кq =0.91 и по таблице 3.4
и 3.5 (Л-1) находим постоянные коэффициенты для медных обмоток a = 1.40 и b Расчёт основных коэффициентов. ( = 1.8(2.4 d = Ax ( x = d/A = 0.32/0.2467 = 1,3 Определение основных размеров. Пс = 0.785kca2x2 = 0.785 ( 0.8965 ( 0.27742 ( 1.15352 = 0.0721 м2. С = d12+a12+bd+a22 = 0.448+0.02+0.31+0.32+0.02 = 0.5872 м Расчёт обмоток НН. (1 = Uф1/Uв = 690/25.6 = 27 Jср = 104(0.76kgPкUв/Sd12 = 104(0.746(0.91(26000(25.5/25000(0.448 = = 401.86(104 А/м2 = 3.67 МА/м2 П1 = П`в = Iф1/Jср = 1208/3,67(106 = 329.15(10-6 м2 = 330 мм2 Ориентировочный осевой размер витка: hв1 = [pic]+ hк = [pic]– 0.005 = 0.0208 м = 20.8 мм Ввиду того, что hв1>15 мм и по графикам рис. 5.34(а) (Л-1) при максимальном размере медного провода b=15 мм и плотности тока J=3.50 МА/м2 плотность теплового потока q=2400, что при естественном масляном охлаждении не допускается, выбираем двух ходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределённой транспозицией. По полученным ориентировочным значениям П1 и hв1 в таблице 5.2 подбираем значение сечения витка из 12-ти параллельных проводов: ПБ12([pic] Для частичной компенсации разрыва в обмотке ВН при регулировании
напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН шесть радиальных каналов
по 10 мм. Радиальный размер обмотки: а1 = 6(3.65(10-3 = 0.022 м. По таблице 4.4 (Л-1) для Uисп.1=5 кВ, S=2500 кВА и винтовой обмотки находим а01=15 мм, обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размером [pic](0.0,93 м 3,65 9,5 5 Рис. 2 Сечение витка обмотки НН. 9,5 22 Внутренний диаметр обмотки: D`1 = d+2a01 = 0.32+2(0.015 = 0.35 м D``1 = D`1+ 2f1 = 0.35+2(0.022 = 0.394
м В обмотке предусматривается равномерно распределённая транспозиция
параллельных проводов-12 транспозиций по принципиальной схеме рис. 5.29 (Л- G01 = 28(103cDср(1П1 = 28(103(3(0.372(27(333.6(10-6 = 281.5 кг G пр1 = 281.5 (1,02 = 287,13 кг Расчёт обмотки ВН. |Напряжение, В |Ответвления обмотки | Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении: (H[pic]=(1[pic] = 27Ч[pic] = 790 витков (р = [pic] = 19 витков |Напряжение, В |Число витков на ответвлениях | Ориентировочная плотность тока J2 ( 2ЧJср.– J1= 2Ч3.67Ч106 – 3.62Ч106 = 3.72 МА/м2 П`2 ( [pic]= 11Ч10-6 м2 = 11 мм2 ПБ–1Ч[pic] сечением П2 = 11,2 Ч 10-6 м2 Число катушек на стержне ориентировочно: Nкат.2 ( [pic]= 77,6 ( 77 катушек. Число витков в катушке ориентировочно: (кат ( [pic] = 10,75 62 основные катушки В по 11 витков……………………682 витков 7 основных катушек Г по 10 витков……………………….70 витков 8 регулировочных катушек Д по 9,5 витков………………76 витков Всего: 77 катушек…………………………………………...828 витков Расположение катушек на стержне и размеры радиальных каналов приняты по
рис. 3 (а). Согласно параграфу 4,3 (Л-1) принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках наматывается обмотка диаметром: [pic] ( 0,93 основные размеры обмоток трансформатора показаны на рис. 3 (б). Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушки Г по q2 = [pic](10-10 = [pic] ( 10-4 = 719 Вт/м2 Масса металла обмотки ВН: G02 = 28(103(c(Dср(w1(П1= 28(103(3(0,473(790(11,2(10-6 = 351,5 кг Масса провода в обмотке ВН с изоляцией: Gпр 2 = 1,03(351,5 кг = 362 кг Масса металла (меди) обмоток НН и ВН: Gо = Gо1 + Gо2 = 281,5+351,5 = 633 кг Масса провода двух обмоток: Gпр = Gпр1 + Gпр2 = 287,13+362 = 649,13 кг Рис. 3 Обмотка трансформатора.
4Г 31В 4Д 4Д 31В 3Г 2(7,5мм 34(4мм 1(12мм 34(4мм 2(7,5мм Каналы (б) 15 22 27 25 30 75 55 4 5 3 Расчёт токов короткого замыкания. Gотв.1 = lотв.(Потв.1( ( = 6,15(333,6(10-6(8900 = 18,26 Вт Ротв.1 = k(J12(Gотв.1 = 2,4(10-12(3,622(1012(18,26 = 574,3 Вт Gотв.2 = lотв.(Потв.2( ( = 6,15(11,2(10-6(8900 = 0,613 Вт Ротв.2 = k(J22(Gотв.2 = 2,4(10-12(3,682(1012(0,613 = 19,92 ( 19 Вт Рб = 10kS = 10(0,03(2500 = 750 Вт Рк = Росн.1(kД1 + Росн.1(kД1 + Ротв.1 + Ротв.2 + Рб = =8853,3(1,038 + 11424,4(1,005 + 574,3 + 19 + 750 = 22014,5 Вт Рк = 22014,5 – 0,05(11481,522 = 21440 Вт
или [pic] = 82,5 % S`= 833.3 кВА ( = 2,83 ар = а12 + [pic]=0,0426 kp = 0.95 kq = 1.031 up = [pic] ( 10-1 = 5.93 % Iк.у. = [pic] = 687,34 А Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания: iк.max = 1,41kmax (Iк.у. = 2,32(687,34 = 1594,63 А при [pic]=6,9, по табл. 7,3 (Л-1): kmax([pic]=2.32 Fp = 0.628 ( (iк.max ( w)2 ( ( ( kp ( 10-6 = 0.628((1594.63(790)2(2.83(0.95( (10-6 = 267 944 Н ( = [pic] + (н = [pic] + 90 = [pic] ( 90 = = 209,13( С Расчёт магнитной системы трансформатора. Определение размеров магнитной системы и массы стали по параграфу 8,1. Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл. 8.4
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма): 0,286 м. Активное сечение стержня: Пс = kз(Пф.с = 0,97(0,07462 = 0,07238 м2 Рис. 4 215 195 155 135 5 12 8 7 11 14 24 22 40 528 528 Активное сечение ярма: Пя = kз(Пф.я = 0,97(0,07624 = 0,07395 м2 Vу.ст = kз( Vу = 0,97(0,020144 = 0,019539 м3 С = D2`` + a22`(10-3 = 0.498+0.030 = 0.528 м Gу = Vу.ст.((ст ; где (ст = 7650 кг/м3 Gу = 0,019539(7650 = 149,5 кг Gя = Gя` + Gя`` = 2Пя (2С(ст + 2Gу = 2(0,07395 + 2(0,528(7650 + 2(149,5 = 1194,79+299 = 1493,79 ( 1493,8 кг Gс = Gс` + Gс`` = 1611,3 + 66,45 = 1677,75 кг где Gс` = 3(lс(Пс((ст = 3(0,97(0,07238(7650 = 1611,3 кг Gс``= 3((Пс(а1я((ст – Gу) = 3 (0,07238( 0,31(7650 – 7650 –149,5) = Gст = Gя + Gс = 1493,8 + 1677,75 = 3137,5 кг Расчёт потерь холостого хода.
Индукция в стержне: Вс = [pic] = [pic]=1,59 Тл Вя = [pic] = [pic]=1,56 Тл Вкос. = [pic] = [pic] = 1,124 Тл Пкос. = [pic]Пс = 1,41(0,07238 = 0,1024 м2 При Вс = 1,59 Тл, рс = 1,269 Вт/кг; рз = 974 Вт/м2 При Вя = 1,56 Тл, ря = 1,207 Вт/кг; рз = 934 Вт/м2 При Вкос. = 1,124 Тл, ркос = 445 Вт/м2 На основании параграфа 8,2 и табл. 8,12 принимаем: kп.р. = 1,05; k п.з. = 1;. k п.я. = 1; k п.п. = 1,03; k п.ш. = 1,05. Рх = [kп.р( k п.з.((рсGс + ряGя` – 4ряGу + [pic]( k п.у.( Gу) + 4(Пкос.(ркос + + 1(Пс(рз + 2(Пя(рз] ( k п.я ( k п.п. ( k п.ш. Рх = [1,05(1(( 1,269(1677,75+1,207(1194,79-4(1,207(149,5+[pic] ( = [1,05(5094,4+182,272+70,5+ +138,14] ( 1,0815 = 5740(1,0815 = 6207,8 Вт Расчёт тока холостого хода. При Вс = 1,59 Тл, qс = 1,715 ВA/кг; qс.з = 18480 ВA/м2 При Вя = 1,56 Тл, qя = 1,575 ВA/кг; qя.з = 20700 Вт/м2 При Вкос. = 1,124 Тл, qкос = 2620 ВА/м2 Qх = [kт.р( k т.з.( (qсGс + qяGя` – 4qяGу + [pic]( k т.у.(k т.пл.(Gу)+4.(qкос( (Пз.кос + 1(Пс(qс.з + 2(Пя(qя.з] ( k т.я ( k т.п. ( k т.ш. Qх = [1,18(1((1,715(1677,75+1,575(1194,8-4(1,575(149,5+[pic]( Ток холостого хода i0 = Qx/10S = 76915,8/10(2500 = 3,077 %
или [pic]= 279 % заданного значения. Тепловой расчёт обмоток. Обмотка НН по (9.9) и по рис. 9.9 (Л-1). [pic](01 = [pic] = [pic] = 1,15( С где ( – толщина изоляции провода на одну сторону, ( = 0,25(10-3 м; q – плотность теплового потока на поверхности обмотки; (из – теплопроводность бумажной, пропитанной маслом изоляции провода по табл. 9.1 (Л-1), (из = 0,17 Вт/(м((С); Обмотка ВН по (9.9) и рис 9.9 (Л-1); [pic](02 = [pic] = [pic] = 1,06( С Перепад температуры на поверхности обмоток: Обмотка НН: (о, м1 = k1( k2( k3(0,35(q0,6 = 1(1,1(0,8(0,35(7800,6 = 16,7( С где k1 = 1 – для естественного масляного охлаждения; k2 = 1,1 – для внутренней обмотки НН; k3 = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для hk/a = 5/22 = 0.23. Обмотка ВН: (о, м2 = k1( k2( k3(0,35(q0,6 = 1(1(0,85(0,35(7190,6 = 15,4( С
где k1 = 1 – для естественного масляного охлаждения; k2 = 1,1 – для внешней обмотки ВН; k3 = 0,8 – по таблице 9.3 (Л-1) для hk/a = 4,5/25 = 0.18. Обмотка НН: (о, м. ср. =(о1 + (о, м1 = 1,15+16,7 = 17,9( С Обмотка ВН: (о, м. ср. =(о2 + (о, м2 = 1,06+15,4 = 16,46( С Тепловой расчёт бака. Тепловой расчёт бака проводится согласно параграфу 9.6.
В = D2``+(S1 + S2 + d2 + S3 + S4 + d1) ( 10-3 = 0.5+(40+42+20+25+90+10) ( (10-3 = 0.727 м А = 2С+В = 2(0,53+0,76 = 1,82 м. На.ч. = lс + 2hя + n ( 10 = 0,97+2(0,316+0,05 = 1,65 м. uде n = 0,05 м – толщина бруска между дном бака и нижним ярмом Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном
расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.5 (Л- Ня.к. = 400 мм = 0,4 м. Нб = На.ч+ Ня.к. = 1,65+0,4 = 2,05 м. Ар = 2000 мм Пк.тр. = 6,253 м2 Пк.к = 0,34 м2 От нижнего среза стенки бака с1 = 0,085 м От верхнего среза стенки бака с2 = 0,1 м Нб = Ар + с1 + с2 = 2,000 + 0,085+0,1 = 2,2 м (м.в = 65-(о.м.ср. = 65-17,9 ( 47( С найденное среднее превышение может быть допущено, так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случае будет (м.в.в = (((м.в = 1,2(47 = 56,4( С < 60( С (б.в. = (м.в + (м.б = 47-5-2 = 40( С Пк.гл. = Нб [2(А-В) +(В] = 2([2((1,82-0,76)+3,14(0,76] = 9 м2 Пи = k(Пк.гл. = 1,5(9 = 18 м2 Пк` = [pic]– 1,12(Пи = [pic]– 1,12(18 = 104,67 м2 Поверхности гладкого бака: Пк.гл. = 9 м2 Поверхности крышки бака: Пк.кр. = 0,5 [(А-В)((В+0,16) + [pic]] = 0,5([(1,82-0,76)((0,76+ +0,16) +3,14([pic]] = 0,82 м2 (Пкр. = Пк` - Пк.гл – Пк.кр. = 104,67-9-0,82 = 94,85 м2
поверхность конвекции радиаторов, приведённая к поверхности гладкой стенки Пк.р. = Птр.(kф+Пк.к = 6,253(1,26+0,34 = 8,22 м2 [pic] = 94.85/8.22 ( 11.5 Принимаем 12 радиаторов с расположением по рис. 5. Рис. 5. Расположение радиаторов на стенке бака. Поверхность конвекции бака: Пк = (Пк.р. + Пк.гл. + Пк.кр. = 12(8,22+9+0,82 = 108,46 м2 Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха по (9.49) (Л-1): ( б.в = [pic]= [pic] = 39( С
среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой
внутренней поверхности стенки трубы по (9.50) (Л-1): (м.в. = (м.б + (б.в = 5,6+39 = 44,6( С (м.в.в = k((м.в = 1,2(44,6 = 53,52( С < 60( С Обмотки НН; (о.в1 = (о1 + (о.м1 + (м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45( С < 65( С Обмотки ВН; (о.в2 = (о2 + (о.м2 + (м.в = 1,15+16,7+44,6 = 62,45( С < 65( С ЛИТЕРАТУРА. (Л-1) – Тихомиров П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г. Все ссылки (формулы и таблицы), используемые в составлении данной курсовой работы даны на учебник Тихомирова П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г.
|
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|