Xreferat.com » Рефераты по физике » Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора

Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора

Содержание


Задание на курсовое проектирование

Введение

Расчет основных электрических величин

Выбор изоляционных расстояний и расчет основных размеров трансформатора

Выбор изоляционных расстояний

Расчет обмоток трансформатора

Расчет обмоток низкого напряжения

Расчет обмоток высшего напряжения

Определение параметров короткого замыкания

Расчет магнитной системы

Определение размеров и массы магнитопровода

Расчет потерь холостого хода

Расчет тока холостого хода

Тепловой расчет трансформатора

Расчет массы трансформатора

Список используемой литературы

Задание на курсовое проектирование


Согласно заданию необходимо спроектировать трехфазный масляный двухобмоточный трансформатор, имеем следующие данные:

- номинальная полная мощность Sн = 750 кВА;

- число фаз m = 3;

- номинальные линейные напряжения обмоток высшего и низшего напряжения = 3 / 0,69 кВ;

- частота напряжения f = 50 Гц;

- номинальные потери холостого хода Ро = 2500 Вт;

- номинальные потери короткого замыкания Рк = 9500 Вт;

- номинальное напряжение короткого замыкания U = 5,5%;

- номинальный ток холостого хода iо = 5,1%

Введение


Развитие электротехники первоначально происходило по линии применения постоянного тока. Между тем бурно развивающаяся в XIX в. промышленность требовала все более мощные источники электрической энергии и передачи ее от мест получения до потребителя. Однако постоянный ток, несмотря на многие его положительные качества, не удовлетворяет этим требованиям, так как не может получаться в генераторах большой мощности и передаваться на большие расстояния. Передаче энергии по линиям большой протяженности препятствовала невозможность повышения напряжения генератора сверх определенного предела. Такое повышение является необходимым во избежание больших потерь энергии в линии. Кроме того, непосредственное использование электрического тока при высоком напряжении в ряде случаев, например для освещения, оказалось бы невозможным по условиям безопасности.

В связи с этим применение переменного тока стало все больше привлекать внимание ученых-электротехников, в чем большую роль сыграли русские электротехники того времени, впервые открывшие метод трансформирования переменного тока и показавшие возможность его практического использования.

Первый шаг в получении трансформации сделал в 1877 г. русский ученый П.Н. Яблочков, который построил установку с последовательно соединенными индукционными катушками, вторичные обмотки которых питали им же изобретенные «свечи Яблочкова». Таким образом, индукционные катушки представляли по существу трансформаторы.

Вслед за этим трансформатор был усовершенствован русским изобретателем Н. Ф. Усагиным (1882 г.) и немецким инженером Дери (1885 г.).

Следующим этапом развития применения переменного тока было изобретение русским электротехником М.О. Доливо-Добровольским трехфазной системы переменного тока (1889 г.) и трехфазного трансформатора (1891 г.).

С этого времени благодаря найденным практическим решениям проблем — трехфазного электродвигателя и трансформирования переменного тока — начинается бурный рост использования электрической энергии в промышленности. Одновременно с этим стало увеличиваться значение мощности изготовляемых трансформаторов и росло напряжение, получаемое с их помощью.

Трансформаторы сами электрическую энергию не производят, а только ее трансформируют, т. е. изменяют величину электрического напряжения. При этом трансформаторы могут быть повышающими, если они предназначены для повышения напряжения, и понижающими, если они предназначены для понижения напряжения. Но принципиально каждый трансформатор может быть использован либо как повышающий, либо как понижающий в зависимости от его назначения, т. е. он является обратимым аппаратом.

Силовые трансформаторы обладают весьма высоким коэффициентом полезного действия (к. п. д.), значение которого составляет от 95 до 99,5%, в зависимости от мощности. Трансформатор большей мощности имеет соответственно и более высокий к. п. д.

1.Расчет основных электрических величин


Мощность одной фазы и одного стержня, кВА


S = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора


Где S –мощность трехфазного трансформатора, кВА; m – число фаз


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 250 кВА;


Номинальная линейные токи на сторонах ВН и НН, А


I =Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора,


Где U – номинальные линейное напряжение, В;


Iном. вн =Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 144,5 А

Iном НН = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 630,25 А


Фазные токи на сторонах ВН и НН, А


При схеме соединения «звезда» фазные токи равны линейным токам


I ф ВН = 144.5 А

Iф НН = 630,25 А


Фазные напряжения обмоток ВН и НН при схеме соединения «звезда» равны, В


Uф.ВН = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 1734,1 В

Uф НН = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 398.84 В

Выбор изоляционных расстояний


Выбор изоляционных расстояний


Выбираем испытательные напряжение по табл.5.1 «1» для обмотки: ВН Uисп. ВН =18 кВ; для обмотки НН Uисп.НН = 5 кВ.

По таблице 4.1 «1» выбираем тип обмоток. Обмотка ВН при напряжении 3кВ и токе 144,5 А – многослойная – многослойная цилиндрическая из медного прямоугольного провода; обмотка НН при напряжении 0.69 кВ и токе 630.25 А – однослойная цилиндрическая из медного прямоугольного провода.

Для испытательного напряжения обмотки ВН Uисп. ВН =18 кВ по таблице 5.3 «1» находим изоляционные расстояния а12 = 0.9 см., hо =2 см,

а22 = 0,8; для обмоток НН Uисп.НН = 5 кВ по таблице 5.8 «1» находим

а01 = 1.5 см .


Расчет основных размеров трансформаторов


Определяем диаметр стержня, см;


Дo = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора,


Где ар – ширина приведенного канала расстояния трансформатора,


ар = а12 + (а1 +а2)/3

(а1 + а2)/ 3 . Кр . Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора,


Ккр – коэффициент канала расстояния, принимаем 0,8 табл. 6.3 «1».


(а1 + а2) / 3 = 0.8 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора =0,8 . 3,98 = 3,18 см

Ар = 0,9 + 3,18 = 4,08 см


Uр – реактивная составляющая короткого замыкания, %,


Uр = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора

Ua = Pk /10 . S = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора =0,33%

UP = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора =5,35 %


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора - отношения основных размеров, принимаем Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 1,2, табл. 6,1(1);

Кр – коэффициент приведения идеального поля расстояния к реальному полю, принимаем Кр = 0,95

КЗ – коэффициент заполнения сталью, принимаем Кз = 0,9;

Вс – магнитная индукция в стержне, принимаем Вс =1,65 Тл.


До = 16Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора=18,9 см


Принимаем нормализованный диаметр До = 20 см, где Пф.с = 278 см2

Пс по таблице 3.2(1) выбираем сталь марки 3405 толщиной: 0,3 мм с жаростойким покрытием с отжигом и коэффициентом заполнения сечения стержня (ярма) Кз = 0,96.

Определяем ЭДС витка, В


Uв = 4,44 . f . Вс . Пс . 10-4,


Где Пс - активное сечение стержня, см,


Пс = Пф.с . Кз = 278 . 0,96 = 266,9 см2

Uв = 4,44 . 50 . 1,65 . 266,9 . 10-4 =9,78 В.


Определим высоту обмотки, см,


Но = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора Д12 / Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора,


Где Д12 –средний диаметр между обмотками,


Д12 = аср. . До


аср. – для медных проводов аср. = 1,35 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора 1,4 принимаем 1,4


Д12 = 1,4 . 20 = 28 см

Но =Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 73,27 см.

3. Расчет обмоток


3.1 Расчет обмоток НН


3.1.1 Число витков на одну фазу обмотки НН,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн = Uф.нн / Uв. = 398,84 / 9,78 = 40,78, принимаем 41.


3.1.2 Уточняем ЭДС одного витка, В


Uв. = Uф.нн / Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн = 2398,84 / 41 =398,84 В


3.1.3 Действительная индукция в стержне, Тл,


Вс = Uв . 104 / 4,44 . f . Пс = 9,78 . 104 / 4,44 . 50 . 266,9 = 1,65 Тл


3.14 Рассчитаем ориентировочное сечение витка, мм


Пв.нн = Iф.нн / Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора



Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора


Рис.1 Основные размеры трансформатора.


ГдеПроект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора-средняя плотность тока,принимаем Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора=2,8 А/мм2 по табл.7.1(1)


Пнн = 630,25 / 2,8 = 225,09 мм2


3.1.5 Определим число витков в одном слое,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн = 41


3.1.6 Ориентировочный осевой размер витка, см


hв = Но / (Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. +1) = 73,27 / (41 + 1) =1,74 см


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора
Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора
Рис.2 Определение осевого размера витка и радиального размера для витковой обмотки: а – одноходовой; б –двухходовой.


Выбираем по табл.7.2(1) провод для многослойной цилиндрической обмотки прямоугольного сечения:


ПБПроект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора3Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатораПроект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = 3 . 75,64 мм2 = 226,92 мм2, т.е. три провода в витке

Пв.нн = 226,92 мм2


3.1.7 Уточняем плотность тока, А/мм2


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора
Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора
Рис.3 Определение радиальных размеров обмотки.


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн = I ф.нн /Пв.нн 630,25 / 226,92 А/мм2.


3.1.8 Уточняем высоту обмотки, см


Но = hв (Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. + 1) +1 1,74(41 + 1) + 1 =74,08 см.


3.1.9 Определяем радиальный размер обмотки, см,


а1 = а/ = 4,25 см.


3.1.10 Внутренний диаметр обмотки, см,


Д/1 = До + 2а1 =18,9 + 2 . 4,25 = 27,4 см.


3.1.11 Наружный диаметр, см,


Д//1 = Д/1 + 2а1 = 27,4 + 2 . 4,25 = 35,9 см.


3.2 Расчет обмотки ВН


3.2.1 Число витков на одну фазу обмотки ВН на основном ответвлении,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн . Uф.вн / Uф.нн = 41 . 1734,1 / 398,84 = 178,26 = 178.


3.2.2 Число витков на одной ступени регулирования,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторар = 2,5Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн / 100 = 2,5 . 178 / 100 = 4,45 =5.


3.2.3 Число витков на ответвлениях,


+ 5% Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторан.вн + 2Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторар = 178 + 2 . 5 = 188

+ 2,5% Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторан.вн + Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторар = 178 + 5 = 183,


Номинальное напряжение


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторан.вн = 178

- 2,5% Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторан.вн - Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторар = 178 – 5 = 173

-5% Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторан.вн - 2Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторар = 178 – 2 . 5 =168.


3.2.4 Ориентировочная плотность тока А/мм2,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = 2Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора- Iнн = 2 . 2,8 – 2,8 = 2,8 А/мм2


3.2.5 Ориентировочное сечение витка, мм2,


Пв.вн = Iф.вн / Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = 144,5 / 2,8 = 51,6 мм2,


Выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода по табл.5.2(2)


ПБ аПроект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторав = 14,0 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора 5,6.


3.2.6 Полное сечение витка, мм2,


Пв = ппр.Ппр,


Где nпр. – число параллельных проводов;

Ппр. – сечение одного провода, табл.5.2 (2),


Пв = 3. 14,0 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора 5,6 = 3 . 78,4 = 235,2 мм2.


3.2.7 Уточняем плотность тока, А/мм2,

Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн = Iф.вн / Пв = 144,5 / 235,2 = 0,6 А/мм2.


3.2.8 Вычислим число витков в слое,


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. = Но / (nпр. . d/) – 1 = 73,27 / (3 . 5,6) – 1 = 4,6 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора5.


3.2.9 Определим число слоев в обмотке,


nсл. = Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторавн / Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. =178 / 41 = 4,34, принимаем 5.


3.2.10 Рабочее напряжение двух слоев, В,


Uм сл. = 2Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторасл. . Uв = 2 . 41 . 9,78 = 801,96 В


Межслойную изоляцию по табл.5.5 (1) выбираем в два слоя кабельной бумаги – 0,12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 1 см на одну сторону.

3.2.11 Радиальный размер обмотки, см,


а2 = d/сл. + Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторам сл.(nсл. – 1),


где Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторам сл.- число слоев и толщина кабельной бумаги, табл.5.5 (1),


а2 = 5,6 . 5 + 0,012 . 2(5 -1) =28,096 см Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора28 см.


3.2.12 Внутренний диаметр обмотки, см,


Д/2 = Д//1 + 2а12 = 35,9 + 2 .0,9 = 37,7 см.


3.2.13 Наружный диаметр обмотки, см


Д//2 = Д/2 + 2а2 = 37,7 + 2 . 28 = 93,7 см.

4. Определение параметров короткого замыкания


4.1 Определение потерь короткого замыкания


4.1.1 Основные потери обмотки НН, Вт,


Росн. НН = 2,4 Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн .Мм нн ,


Где Мм нн – масса металла обмотки НН, кг,


Мм нн =28 . с .Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора. Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн . Пв нн . 10-5 = 28 . 3 . Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора . 41 . 226,92 . 10-5 =247,35 кг. Росн НН = 2,4 . 2,82 . 247,35 = 4654,14 Вт.


4.1.2 Основные потери обмотки ВН, Вт,


Росн ВН = 2,4Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторанн . Мм вн

Мм вн = 28 . 3 . Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора . 178 . 235,2 . 10-5 = 2310,48 кг

Росн вн = 2,4 . 0,62 . 2310,48 = 1996,25 Вт.


4.1.3 Добавочные потери в обмотке НН,


Кд нн = 1+ 0,095Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторад2 . а4 . (h2 -0,2),

Где Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторад= bm Кр / Но


b –размер проводника, парралельный направлению линий магнитной индукции осевой составляющей поля рассеивания,

m – число проводников в обмотке,

Кр –коэффициент приведения поля рассеяния, Кр = 0,95


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора= Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатораПроект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора0,22


а – размер проводника, перпендикулярный направлению линии магнитной индукции осевой составляющей поля рассеяния,

n – число проводников обмотки,


Кд.нн = 1+ 0,095 . 0,222 . 0,454(3 – 0,2) = 1,001.


Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора
Рис.4 а- к расчету массы обмоток; б – к определению добавочных потерь в обмотках.


4.1.4 Добавочные потери в обмотке ВН


Кд вн = 1 + 0,044 . Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторад12 . d4 . n2,

Где Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформатора = bm .Кр /Но, d – диаметр проводника;

Проект трехфазного масляного двухобмоточного трансформаторад1 = 14 . 5. 0,95 / 73,27 = 0,26

Кд вн

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: