Проектирование трёхфазных силовых трансформаторов (стр. 1 из 15)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ТРЕХФАЗНЫХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Пособие

к курсовому проектированию

Новочеркасск 2008

УДК 621.313. (076.5)

Рецензент канд. техн. наук Е.А. Попов

Составители: Р.В. Ротыч, Л.Ф. Коломейцев, О.А. Васин.

Проектирование трехфазных силовых трансформаторов. Пособие к курсовому проектированию./Южно-Российский гос. тех. ун-т (НПИ).-Новочеркасск: ЮРГТУ 2008

Пособие предназначено для выполнения курсового проекта студентами очного обучения, изучающих дисциплины: «Электрические машины», «Конструкции, расчет, проектирование, потребительские свойства электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей»

ã Южно-Российский государственный

технический университет (НПИ), 2008

ã Ротыч Р.В., Коломейцев Л.Ф., О.А. Васин

Задание

Тип трансформатора ТМ-1600/35.

Мощность трансформатора S =1600 кВ∙А;

число фаз m = 3;

частота f = 50 Гц.

Номинальные напряжения обмоток:

первичное – 35000 В;

вторичное – 690 В.

Схема и группа соединения Y/Δ – 11.

Переключение ответвлений без возбуждения (ПБВ).

Режим работы – продолжительный;

Установка – наружная.

1. Расчет основных электрических величин

1.1 Определение линейных и фазных токов и напряжений ВН и НН

Символы величин обмотки НН обозначаются с индексом “1”, обмотки ВН – с индексом “2” (обмотка НН размещается на стержнях магнитной системы, обмотка ВН - снаружи).

Мощность одной фазы и одного стержня

кВ∙А

Номинальные (линейные) токи на сторонах

НН

ВН

Фазные токи при соединении Y/Δ

Фазные напряжения обмоток

1.2 Определение активной и реактивной составляющих напряжений U_к%.

По методике [1] следует задаться потерями короткого замыкания P_к и напряжением короткого замыкания U_к%, которые выбираются из табл. П.1 и табл. П.2.

Вт,

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

Реактивная составляющая

1.3 Определение испытательных напряжений обмоток.

Испытательные напряжения обмоток по табл. П.3

для обмотки ВН U_исп = 85 кВ;

для обмотки НН U_исп = 5 кВ.

2. Определение основных размеров трансформатора

2.1 Выбор конструкции магнитной системы

Согласно указаниям [1] выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на средних стержнях. Для мощности 1600 кВА согласно табл. П.5 число ступеней в стержне принимаем 8, коэффициент заполнения круга к_кр=0,928, число ступеней в ярме меньше на 2 и равно 6. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты, ярма прессуются профильными стальными балками (табл. П.4). Изоляция пластин — нагрево-стойкое изоляционное покрытие, с коэффициентом заполнения k_з= 0,97.

Коэффициент заполнения сталью k_с =k_кр∙k_з =0,928 ∙ 0,97 =0,9.

Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 4, на прямом 3.

Материал магнитной системы — холоднокатаная текстурированная рулонная сталь 3404 толщиной 0,35мм.

2.2 Определение диаметра и высоты стержня магнитной системы

м,

где β рекомендуется выбирать в интервале 1,8 ÷ 2,4 (например β = 1,9);

м.

Значение а₁₂ определить из табл.П.8 для U_исп = 85 кВ.

Значение k по табл. П.9.

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному k_р

0,95;

Индукция в стержне (предварительная) B_c по табл. П.10.

По табл. П.12 принимаем стандартный диаметр d = 0,26 м.

Активное сечение стержня

м².

2.3 Выбор конструкции обмоток и изоляционных промежутков главной изоляции

Выбираем типы обмоток по табл. П.6 для ВН при напряжении 35 кВ и токе

26,4 А – непрерывная катушечная из прямоугольного медного провода; для обмотки НН при напряжении 0,69 кВ и токе 773 А – цилиндрическая многослойная из прямоугольного медного провода.

Средний диаметр обмоток НН и ВН

м,

где а выбирается в зависимости от значения напряжения обмотки ВН:

при 35 кВ принять а = 1,4 [1].

Рис. 1. Основные размеры трансформатора

Высота обмоток (предварительная)

м.

По испытательному напряжению обмотки ВН U_исп = 85 кВ находим из табл. П.8 изоляционные расстояния (рис. 1):

мм,

мм.

Для обмотки НН при U_исп = 5 кВ по табл. П.7 находим

мм.

3. Расчет обмоток

3.1 Расчет обмотки НН

Конструкция обмотки НН определяется мощностью и напряжением согласно рекомендациям табл. П.6. Выбрана цилиндрическая многослойная конструкция из прямоугольного медного провода. Обмотка НН расположена ближе к стержню магнитопровода, т.е. является внутренней и расчет всегда начинается с неё.

ЭДС одного витка

В.

Число витков обмотки НН

. Принимаем w₁= 40 витков.

Напряжение одного витка

U_В = 690/40 = 17,25 В.

Средняя плотность тока в обмотках

МА/м²,

где k_Д из табл. П.14.

Сечение витка ориентировочно

м² = 213,5 мм².

По полученному ориентировочному значению

выбираем по табл. П.13 сечение витка из N = 6 параллельных проводов марки ПБ класса нагревостойкости “В” с намоткой на ребро (для провода марки ПСД и ПСДК см. табл. П.15, для круглого провода марки ПБ см. табл. П.17). Рекомендуется число N выбирать минимальным.

Для прямоугольного провода марки ПБ

(в числителе размеры провода без изоляции, в знаменателе с изоляцией рис. 2 и 3).

сечением 37,2·10^{-6 м2} каждого провода (по табл. П.15);

Для круглого провода

, по табл. П. 17, рис. 3.

Общее сечение витка из прямоугольного провода

м².

Общее сечение витка из круглого провода

Осевой размер витка из N параллельных проводов:

для прямоугольного провода

м.

для круглого провода

Число витков в слое

Число слоев обмотки

Плотность тока

МА/м².