Расчет основных размеров трансформатора.

Выбираю рулонную холоднокатаную текстурованную сталь марки Э330А с толщиной листов 0,35 мм по ГОСТ 802-58. Прессовка стержней - расклиниванием с обмоткой; прессовка ярм - балками по [1] табл.2-3. Конструкция крепления и стяжки остова – без сквозных шпилек в стержнях и ярмах. Четыре крайних стыка стержней и ярм косые, на среднем стержне стыки прямые. В сечении стержня шесть ступеней без каналов. Сечение ярма повторяет сечение стержня. Изоляция пластин – жаростойкое покрытие с однократной лакировкой. Удельные потери при В=1,4 Т p=1,1 Вт/кг, по [1] табл.2-5. Выбираю индукцию в стержне Вс= = 1,43 Т по [1] табл.2-9; kр= 0.95.

Общий коэффициент заполнения: , где

kкр =0,92 по [1] табл.2-2; kЗ =0,93 по [1] табл.2-6;

Ширина приведенного канала рассеяния между обмотками НН и ВН. Для по [1], табл.4-15 ;

,

где К=0,8, по [1], табл.3-3.

Определение диаметра стержня:

Принимаю ближайший размер из нормативного ряда d = 12.5 (См)

Уточняем

Средний диаметр канала между обмотками:

, где

по [1] табл.4-16 ; по [1] табл.4-5 ;

Высота обмотки:

;

Полное сечение стержня по [1] табл.8-2 ;

Активное сечение

3. Расчёт обмотки НН.

Электродвижущая сила одного витка:

Число витков обмотки НН:

Средняя плотность тока в обмотках при по [1] табл.3-6

Для обмотки НН принимаем

Ориентировочное сечение витка:

По [1] табл.5-8 для заданных параметров S=2 50 кВА, , , выбираю конструкцию двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного провода марки ПБ (медный).

Число витков в слое:

Ориентировочная высота витка:

По [1],табл.5-2 выбираю три прямоугольных медных проводов размерами: с изоляцией из стекловолокна, марки АПСД, намотка на ребро(правая).

Сечение витка: ;

Плотность тока:

Высота витка:

Выбранные размеры провода проверяю по добавочным потерям по [1] табл.5-9. Для размера 0,56 см добавочные потери при двух слоях менее 5 %.

Радиальный размер провода проверяю также по плотности теплового потока на поверхности обмотки.

,

что ниже допустимого для внутренних обмоток значения – 280 Вт/м.

Осевой размер обмотки:

Радиальный размер обмотки: , где осевой канал между двумя слоями обмотки 0.8 мм принят по [1] табл. 9-2 для класса изоляции В, для 230<q<450 Вт/м.

Внутренний диаметр:

Наружный диаметр:

Масса металла:

По [1] табл. 5-5 находим увеличение массы провода за счёт изоляции марки АПСД (толщина изоляции на две стороны 0.4 мм) на 2.5 %.

4. Расчёт обмотки ВН.

Выбираем схему регулирования по типу представленную ниже на рисунке. Регулировочные ответвления выводят на доску зажимов. Регулирование напряжения без возбуждения (ПБВ) производится после отключения трансформатора от сети и от нагрузки, путём перестановки соединяющей пластины. Зажимы рассчитываются на рабочий ток 75,97 А. Наибольшее напряжение между зажимами двух фаз:

Рабочее 10 % ……………….38 В

Испытательное 20 % ………76 В

Для получения на стороне ВН различных напряжений необходимо соединить (2.5 %).

361 В -

370,5 В -

380 В -

389,5 В -

399 В -

Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении:

Число витков обмотки ВН на одной ступени регулирования:

Числа витков на ответвлениях:

Ступень 399 В -

Ступень 389,5 В -

Ступень 380 В -

Ступень 370,5 В -

Ступень 361 В -

Ориентировочная плотность тока:

Ориентировочное сечение витка:

По [1] табл. 5-8, по известным параметрам обмотки выбираю конструкцию многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода. По [1] табл.5-1 выбираю два медных круглых провода марки ПБ диаметром 4.7/5.1 мм с сечением П2 =17.35 мм и плотностью тока

ПБx2x4.7/5.1

Число витков в слое обмотки:

Число слоев:

Напряжение двух слоёв:

Осевой размер обмотки ВН:

Согласно [1], п.4-6 принимаю межслойную изоляцию из стеклоткани марки ЛСБ – два слоя по 0.15 мм. Выступ изоляции за конец слоя витков – 2.0 См. Распределение витков по слоям:

Один слой 35 витков = 35

Один слой 32 витков = 32

Всего 67 витков

Междуслойная изоляция по [1] табл.4-7: два слоя кабельной бумаги по 0.12 мм, выступ изоляции на торцах обмотки 1.0 См на одну сторону.

Радиальный размер обмотки:

Внутренний диаметр:

Наружный диаметр:

Поверхность охлаждения обмотки:

, где k- коэффициент, учитывающий закрытие части поверхности обмотки рейками и другими изоляционными деталями.

Масса металла обмотки:

Масса проводников обмотки по [1] табл. 5.1. Увеличение массы 1.5x2.1 = 3.15 %

Общая масса металла обмоток:

Общая масса провода:

5. Расчёт параметров короткого замыкания.

Основные потери:

Обмотка НН

Обмотка ВН

Добавочные потери:

В обмотке НН

В обмотке ВН

Потери в отводах НН. Длина отводов приближённо:

Масса металла:

Потери в отводах НН:

Для медного провода k = 2.4

Потерями в отводах ВН – пренебрегаем.

Полные потери К.З.

,

что на ниже заданной нормы.

Плотность теплового потока на поверхности обмотки:

Расчёт напряжения К.З.

Активная составляющая:

Реактивная составляющая:

Напряжение К.З.:

,

что на выше заданной нормы, при допуске + 5 %.

6. Расчёт магнитной системы.

Выбираю конструкцию плоской трёхфазной стержневой шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурной стали со стыками: Четыре крайних стыка стержней и ярм косые, на среднем стержне стыки прямые. В сечении стержня шесть ступеней без каналов. Сечение ярма повторяет сечение стержня, в котором объединяются два крайних пакета. Размеры пакетов по [1] табл.8-1.

Сечение пакетов в половине сечения стержня:

Общая толщина пакетов в половине сечения стержня:

Полное сечение:

Активное сечение:

Сечение пакетов в половине сечения ярма:

Полное сечение:

Активное сечение:

Ширина ярма:

Длина стержня:

Расстояние между осями соседних стержней:

Масса стали в ярмах:

Масса стали в стержнях:

7. Расчёт потерь холостого хода.

Магнитная система собирается из электротехнической тонколистовой рулонной холоднокатаной текстурованную сталь марки Э330А -0,35 по ГОСТ 802-58.

Индукция в стержне:

Индукция в ярме:

Индукция в косом стыке:

Для рассчитанных индукций по [1] табл.8-4 находится удельные потери:

Потери холостого хода:

что на ниже заданного значения.

8. Расчёт тока холостого хода.

По [1] табл. 8-11 находятся удельные намагничивающие мощности:

Для принятой конструкции и технологии изготовления магнитной системы с восстановительным отжигом рассчитываем по формуле, в которой примем коэффициенты:

В которой примем коэффициенты по [1] табл.8-10, 8-12:

Активная составляющая тока холостого тока:

Реактивная составляющая тока холостого тока:

Ток холостого хода: ,

что на меньше заданного значения.

9. Тепловой расчёт трансформатора.

Внутренние перепады температур:

Обмотка НН

Обмотка ВН ,

Где а – радиальный размер обмотки,

р – потери, выделяющиеся в общего объёма обмотки.

Для медного провода:

средняя теплопроводность обмотки

Перепады температур на поверхности обмоток:

Обмотка НН

Обмотка ВН

Полный средний перепад температуры от обмотки к охлаждающей среде.

Обмотка НН:

Обмотка ВН:

Заключение.

В данном курсовом проекте рассчитан силовой сухой трансформатор мощностью 50 кВА отвечающий требованиям ГОСТ 12022 – 66. Трансформатор, предназначен преобразования электрической энергии в сетях энергосистем потребителей электроэнергии, называется силовым. В ходе расчета были определены основные электрические величины, выбраны схема и конструкция магнитной системы; были полностью рассчитаны обмотки ВН и НН. Предварительный расчет трансформатора и выбор основных размеров с учетом заданных значений U_К,Р_К и Р_Х показал, что рассчитанные значения соответствуют заданным; погрешность не значительна. В ходе окончательного расчета магнитной системы, последняя была принята плоская трехфазная стержневая шихтованная с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на среднем стержне. Прессовка стержней осуществляется расклиниванием с обмоткой и балками, стянутыми шпильками вне ярма. Материал магнитной системы – холоднокатаная текстурованная сталь марки Э330А толщиной 0,35 мм. Следует отметить, что холоднокатаная сталь, обладая более высокими магнитными свойствами, является дорогим материалом. При экономической оценке применения холоднокатаной стали следует учитывать, что переход на эту сталь связан с повышением допустимой индукции и уменьшением массы активной стали и металла обмоток, а также существенным снижение потерь холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

Тепловой расчет проведен для установившегося теплового режима при номинальной нагрузке. Получение при этом расчете значения повышения температуры над окружающей средой не превышают предельных значений, регламентированных ГОСТом. Задача теплового расчета заключалась: в определении перепадов температур между обмотками и магнитной системой.

---

Дата добавления: 2015-08-18