Розрахунок силового трифазного двохобмоткового масляного трансформатора (стр. 1 из 10)

Зміст

1. Завдання на курсовий проект

2. Реферат

3. Загальна конструктивна схема трансформатора

4. Конструкція магнітної системи

5. Система обмоток

6. Визначення основних електричних величин

7. Вибір конструкції магнітопроводу

7.1. Вибір конструкції обмоток

8. Розрахунок обмоток трансформатора. Загальні положення

8.1. Розрахунок обмоток НН. Розрахунок циліндричної обмотки

8.2. Розрахунок обмоток ВН. Неперервна катушечна обмотка

9. Розрахунок втрат короткого замикання

9.1. Розрахунок параметрів короткого замикання

9.2. Розрахунок напруги короткого замикання.

10. Остаточний розрахунок магнітної системи

10.1. Визначення розмірів магнітної системи

10.2. Визначення втрат холостого ходу

10.3. Розрахунок струму холостого ходу

11. Тепловий розрахунок і розрахунок систем охолодження

11.1. Перевірочний тепловий розрахунок обмоток

11.2. Тепловий розрахунок бака

12. Визначення маси основних матеріалів

1.Завдання на курсовий проект

Розрахувати трьохфазний двохобмотковий трансформатор з наступними технічними даними:

Тип трансформатораТМН

Повна потужність трансформатора S, кВА 6300

Число фаз m 3

Частота f, Гц 50

Номінальна лінійна напруга

обмоток високої напруги U1, кВ 35

обмоток низької напруги U2, кВ 11

Напруга кз, Uк, % 7,5

Струм неробочого ходу I,% 0,9

Втрати

короткого замикання Рк, кВт46,5

неробочого ходу Рх, кВт 8

Матеріал обмотокмідь

Вид перемикання обмотокРПН

Схема та групи з’єднання обмотокУ/Д-11

Спосіб охолодження трансформаторарідинний

Характер навантаженнятривалий

2.Реферат

Дані технічні умови розповсюджуються на силовий трифазний двохобмотковий масляний трансформатор, призначений длязагального промислового використання. Розрахунок проводиться для понижуючого трансформатора стержневого типу з концентричними обмотками, з регулюванням напруги без збудження, для помірного та помірно-холодного типу клімату із зовнішнім встановленням. Охолодження масляне з дуттям та природною циркуляцією масла. Клас напруги – 35 кВА. Вимоги до трьохфазних масляних силових трансформаторів загального призначення потужністю 1000 – 80000 кВА з верхньою межею номінальної напруги до 35 кВ затверджені ГОСТ 11920-66.

Для обмотки використовується мідний обмоточний провід марки АПБ з ізоляцією із кабельного паперу класу нагрівостійкості А (гранично допустима температура +105оС) із загальною товщиною 0,55 – 0,62 мм на дві сторони.Умовне позначення трансформатора - ТМН-1600/35.

3.Загальна конструктивна схема трансформатора

У відповідності з ГОСТ 16110-82 трансформатором називається статичний електромагнітний пристрій, який має дві або більше індуктивно зв’язаних обмоток й призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції одної або ж декількох систем змінного струму в одну або декілька інших систем змінного струму. Силовим називається трансформатор, призначений для перетворення електричної енергії в мережі енергосистем та споживачів електроенергії. Конструктивною та механічною основою трансформатора є його магнітна система, яка називається осердям. Осердя разом з усіма конструкціями та деталями, призначеними для кріплення його окремих частин, називається остовом трансформатора. На остові встановлюються обмотки й кріпляться провідники (відводи), з’єднуючі обмотки з вводами – прохідними фарфоровими ізоляторами або іншими пристроями, що слугжать для приєднання зовнішньої мережі до обмоток. Остов з обмотками та іншими деталями встановлюється на донну частину баку, а потім накривається баком й заливається маслом. На кришці монтуються відводи, розширювальний бак та теплообмінники. Магнітна система утворена стиковим осердям стержневого типу, складається з трьох вертикальних стержнів та двох горизонтальних ярм, затиснутих пресуючими балками. Трансформатор на кожному зі стержнів осердя має по дві концентричні обмотки круглої форми: обмотка НН – всередині, ВН – ззовні.

До допоміжних систем відноситься:

система охолодження, яка складається з розширювального бака, охолоджуючі вентилятори з індивідуальним приводом, системи трубопроводів та радіаторів, регуляторів температури масла;системи контролю та захисту, яка складається з газового реле, реле тиску та температури масла, реле захисту від перевантажень та перенапруг, короткого замикання; пристрою регулювання напруги. Охолодження трансформатора базується на відборі тепла від осердя та обмоток маслом та віддачі його у навколишнє середовище через зовнішні радіатори. Циркуляція масла відбувається внаслідок конвекції, а температура підтримуєтьсь шляхом зміни кількості вентиляторів, увімкнених в роботу.

4. Конструкція магнітної системи

Конструктивною та механічною основою трансформатора є його магнітна система (магнітопровід), призначена для локалізації в ній основного магнітного поля трансформатора. Магнітна система являє собою комплект пластина або других елементів із електротехнічної сталі або іншого феромагнітного матеріалу, зібраних у визначеній геометричній формі. Осердя трансформатора утворює магнітну систему й складається зі стержнів – тих її частин, на яких розміщуються обмотки, і ярма – частин без обмоток, які призначені для замикання магнітного кола. Ярма зазвичай стягуються між пресуючими балками, осердя пресуються охоплюючими стержень бандажами зі стальної стрічки, має поздовжні канали. Орієнтовний діаметр стержня d = 60 – 75 мм, з кількістю ступенів 15, коефіцієнтом Ккр=0,91 – 0,92.

Осердя набране зі сталі марки Э330А по ГОСТ 802-58 з товщиною листів 0,35 мм, рулонної холоднокатаної текстурованої з питомими втратами при індукції 1,5 тл – 1,1 вт/кг.

Ярма та стержні при зборці встановлюються встик, з косими стиками.

4.3.1 Першим завданням при проектуванні трансформатора є вибір його конструктивної схеми. Просторові магнітні системи, дозволяючі зменшити витрати сталі і втрати холостого ходу, вимагають спеціальне обладнання й застосовуються тільки для трансформаторів потужністю до 630 кВА. Ми обираємо простішу, плоску, магнітну систему, але повинен бути вибраний план шихтування пластин і найменші втрати й струм холостого ходу отримуються при шихтуванні з косими стиками пластин в шести кутах. Простіша технологія з косими стиками в чотирьох та прямими в двох кутах призводить до дещо більших втрат й струму короткого замикання, але ми зупинимось на середній за складністю та параметрами холостого ходу схемі з косими стиками в чотирьох та комбінованим ‘напівкосим’ у двох кутах:

4.3.2 Поперечний переріз стержня у стержневих магнітних системах зазвичай має вигляд симетричної ступінчастої фігури, вписаної в коло. Ступінчастий переріз стержня (ярма) утворюється перерізами пакетів пластин. При цьому пакетом називається стопа пластин одного розміру. Чистий переріз сталі в поперечному перерізі стержня або ярма називається активним перерізом стержня або ярма.

Збільшення кількості ступенів (кількості пакетів стержня в одній половині кругу) збільшує коефіціент заповнення площі кругу

, але ускладнює заготовку пластин й збірку магнітної системи. Отож, для потужності 6300 кВА з таблиці обираємо діаметр стержня d=0.38, з числом ступенів 8 та = 0,9 з пресуючою пластиною.

4.3.3 При діаметрі стержня від 0,36 мм і вище для забезпечення надійного охолодження внутрішніх частин стержня між його пакетами робляться охолоджуючі канали, поздовжні та поперечні. Поздовжні канали продовжуються й у ярмах, кількість приймається рівною 3, ширина каналу – 6 мм.

4.3.4 Коефіціент

заповнення кругу, рівний відношенню площини фігури стержня ,

і рівний 0,900. Коефіціент заповнення площини ступеневої фігури стержня сталлю, тобто відношення активного перерізу стержня

до площини ступеневої фігури , обираємо для рулонної сталі із жаростійким покриттям й одноразовим лакуванням при товщині листів 0,35 мм =0,965. Загальний коефіціент заповнення сталлю площини кола , описаного навколо перетину стержня, розраховується по формулі

4.3.5 Пресування стержнів здійснюється бандажами із скло стрічки, ярм – балками, стягнутими стальними напівбандажами. Необхідно, щоб форма перерізу ярма була з числом ступенів на одну-дві менше числа ступенів стержня – 6, коефіціент підсилення ярма – 1,025.

4.3.6 Відповідно рекомендаціям для сучасних трансформаторів застосовуєм холоднокатану текстуровану сталь марок Є330 або Є330А товщиною листів 0,35 мм. Індукція в стержнях трансформатора В=1,6 Тл.

Індукція в ярмі

Тл. Число зазорів в магнітній системі на косому стику 6, на прямому 2. Індукція в зазорі на прямому стику Тл.

Коефіціент, враховуючий відношення втрат в обмотках до втрат короткого замикання

, а також постійні коефіціенти для мідних обмоток й .