Расчет основных параметров трансформатора распределительных сетей (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Электрические машины и общая электротехника»

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСФОРМАТОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Электрические машины»

ИНМВ. 400016.000 ПЗ

Студент гр. 43 В

______

Руководитель –

доцент кафедры ЭМОЭ

______

Омск 2015

Задание

студенту гр. 43 В .

на курсовую работу по теме:

«Расчёт основных параметров трансформатора распределительных сетей»

Произвести ориентировочный расчёт основных параметров трехфазного двухобмоточного силового трансформатора, отвечающего заданным техническим условиям.

Магнитная система трансформатора плоская, с двумя прямыми и шестью косыми стыками.

Таблица 1 – Технические условия

Мощность , кВ∙А	Напряжение к. з. , %	Потери к. з. , Вт	Потери х. х. , Вт	Ток х. х. i0, %	Материал обмоток	Группы соединения	Высшее напряжение (ВН) обмотки U2, кВ	Низшее напряжение (НН) обмотки U1, кВ
630	6,5 ± 5%	7600 ± 15%	1600 ±20%	2,0 ±20%	Al	Y / Д -11	35	6,0

Выполнить эскизный чертёж трансформатора по расчетным размерам на листе формата А1 с указанием габаритных размеров.

Реферат

УДК 62.314.21001.63(075.8)

Курсовая работа содержит 37 страниц, 8 рисунков, 2 таблицы, 4 источника.

Трехфазный трансформатор, магнитная система, обмотка высокого напряжения, обмотка низкого напряжения, масляный бак, ввод трансформатора.

Цель данной курсовой работы заключается в развитии навыков решения реальных инженерных задач, связанных с выбором оптимального варианта и рациональной конструкции проектируемого трансформатора.

Объект исследования – трёхфазный трансформатор ТМ–160/35.

В ходе достижения поставленной цели был произведён расчёт трансформатора ТМ–160/35 путём выполнения следующих задач:

1) произведён выбор материала обмоток, типов обмоток, типа магнитной системы;

2) выполнен конструктивный расчёт обмоток, расчёт напряжения короткого замыкания, потерь х. х и к. з.;

3) описан принцип конструктивного расчёта магнитопровода плоской магнитной системы;

4) сделан тепловой расчёт, в ходе которого уточняются температуры масла и обмоток при работе трансформатора; определяется необходимая поверхность охлаждения и количество навесных радиаторов;

5) выполнен эскизный чертёж трансформатора.

Содержание

Введение. 5

1 Предварительный расчет основных размеров. 6

1.1 Выбор марки стали, индукции в стержне и конструкции магнитной системы 6

1.2 Расчет основных электрических величин. 6

1.3 Расчет основных размеров. 7

2 Расчет обмоток трансформатора. 11

2.1 Расчет обмотки НН.. 11

2.2 Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода для НН 12

2.3 Расчет обмотки ВН.. 14

2.4 Регулирование напряжения. 15

2.5 Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода для ВН 16

3 Расчет параметров короткого замыкания. 19

3.1 Определение массы обмоток. 19

3.2 Расчет потерь короткого замыкания. 19

3.3 Расчет напряжения короткого замыкания. 21

4 Расчет потерь и тока холостого хода. 22

4.1 Расчет массы стали. 22

4.2 Расчет потерь холостого хода. 23

4.3 Расчет намагничивающей мощности. 24

4.4 Расчет тока холостого хода. 25

5 Тепловой расчет трансформатора. 27

5.1 Расчет размеров бака. 27

5.2 Расчет плотности теплового потока. 28

5.3 Тепловой расчет обмоток. 28

5.4 Расчет необходимой и реальной поверхности охлаждения. 30

5.5 Расчет превышения температуры обмоток. 32

6 Расчет весовых данных трансформатора. 34

6.1 Полная рабочая масса трансформатора. 34

Заключение. 36

Список источников. 37

Введение

Основная задача выполнения курсовой работы заключается в закреплении теоретических знаний, развитии навыков решения реальных инженерных задач, связанных с выбором оптимального варианта и рациональной конструкции проектируемого трансформатора. При проектировании трансформатора должно быть обеспечено соответствие действующим стандартам, а также современным требованиям к электрической и механической прочности, нагревостойкости обмоток, экономичности работы трансформатора. Задача построения трансформатора, отвечающего приведённым требованиям, наиболее простого и дешевого в производстве, может быть решена путём рационального выбора конструкции, размеров и материала его отдельных частей, правильного выбора его основных электромагнитных нагрузок: индукции в стержнях трансформатора и плотности тока в его обмотках.

Таким образом, расчёт трансформатора тесно связан с его конструированием. Поэтому, прежде чем приступить к работе вообще и расчёту какого–либо узла в частности, следует подробно познакомиться с современными требованиями и тенденциями в области, достоинствами и недостатками того или иного решения.

1 Предварительный расчет основных размеров

1.1 Выбор марки стали, индукции в стержне и конструкции магнитной системы

Общий коэффициент заполнения активной сталью фактической площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры стержня:

(1.1)

Для расчетов трансформатора примем сталь марки 3405 с толщиной 0,35 мм, с индукцией в стержне Вс=1,5 Тл.

Конструкция плоской магнитной системы с шестью косыми стыками по углам и двумя прямыми в ярме (рисунок 1).

Рисунок 1 – Конструкция плоской магнитной системы.

1.2 Расчет основных электрических величин

Расчет обмоток производится по фазным напряжения и токам, которые определяются по схеме соединения соответствующей обмотки.

Номинальный линейный ток, А:

(1.2)

где Sн – номинальная мощность, кВ·А;

Uн – номинальное линейное напряжение, кВ;

i – номер обмотки.

А,

А.

Фазные токи при соединении Д, А:

, (1.3)

А.

Фазные токи при соединении Y равны линейным, А:

(1.4)

А.

Фазные напряжения при соединении Д, кВ:

кВ, (1.5)

кВ

Фазные напряжения при соединении Y, кВ:

(1.6)

кВ.

Активная составляющая напряжения к. з., %:

(1.7)

%.

Реактивная составляющая, %:

(1.8)

%.

1.3 Расчет основных размеров

Диаметр d окружности, в которую вписано ступенчатое сечение стержня является одним из его основных размеров (рисунок 2). Вторым основным размером трансформатора является осевой размер l (высота) его обмоток. Третьим основным размером трансформатора является средний диаметр витка двух обмоток, или диаметр осевого канала между обмотками d12, связывающий диаметр стержня с радиальными размерами обмоток а1 и а2 и осевого канала между ними а12.

Рисунок 2 – Основные размеры трансформатора

Допустимые изоляционные расстояния между элементами обмоток и заземленными деталями конструкции принимаем равными:

Одним из основных критериев, определяющих технико–экономические показатели трансформатора, является соотношение между средней длиной витка и высотой обмоток:

(1.9)

где d12 – средний диаметр канала между обмотками ВН и НН;

l– высота обмотки.

Условимся все величины, носящие предварительный характер и подлежащие уточнению в ходе дальнейшего расчета, обозначать верхним штрихом.

Ориентировочное значение ширины приведенного канала магнитного рассеяния, мм: