регистрация / вход

Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением

Министерство образование и науки Российской Федерации Кафедра «ЭПП» Курсовой проект « Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансфор­матора с естественным масляным охлаждением ».

Министерство образование и науки Российской Федерации

Кафедра «ЭПП»

Курсовой проект

« Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансфор­матора с естественным масляным охлаждением ».

Вариант №49

Выполнил:

.

Проверил:

Содержание.

1. Условие и исходные данные курсовой работы 3 стр.

2. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний - 4 - 6 стр.

3. Определение основных размеров - 6 стр.

4. Расчет обмотки НН 7 – 9 стр.

5.Расчет обмотки ВН - 11 – 16 стр.

6. Расчет параметров короткого замыкания - 16 – 17 стр.

7 . Расчет напряжения короткого замыкания - 17 - 18 стр.

8. Расчет магнитной системы - 18 – 20 стр.

9. Расчет потерь и тока холостого хода - 20 – 22 стр.

10. Тепловой расчет трансформатор - 22 – 29 стр.

11.Список литературы - 30 стр.

1.Условие и исходные данные курсовой работы.

Рассчитать силовой трехфазный двухобмоточный трансфор­матор с естественным масляным охлаждением (теория вопроса, общая мето­дика расчета и справочный материал в виде таблиц, графических зависимо­стей и рисунков даются по книге «Расчет трансформаторов» автор П.М. Тихомиров М.: Энергоатомиздат, 1986). Исходные данные:

- полная мощность трансформатора S =400 кВА;

- число фаз m = 3;

- частота тока в сети f = 50 Гц;

- номинальное линейное напряжение обмотки высшего напряжения

(ВН) U = 20 кВ;

- номинальное линейное напряжение обмотки низшего напряжения

(HH) U2 H = 0,4 кВ;

ток холостого хода - i0 = 2,1 %,

потери холостого хода - Рх = 1,15 кВт,

напряжение короткого замыкания - Uк = 6,5 %,

потери короткого замыкания - Рк =5,5 кВт.

- способ регулирования напряжения, число ступеней и пределы регу­лирования - ПБВ 2 х 2,5% (переключением без возбуждения на сто­роне ВН, т.е. ручным переключением, 2 ступени каждая по 2,5%);

- схема и группа соединения обмоток - Y/Yн = 0;

- материал сердечника (магиитопровода) и обмоток - холоднокатанаятекстурованная рулоннаясталь 3404, медь;

- режим работы и способ охлаждения - длительный, естественный масляный, - характер установки - внутренняя (внутри помещения).

2. Расчет основных электрических величин и определение изоляционных расстояний.

Расчет проводится для трехфазного трансформатора с плоской шихтованной магнитной системой, с концентрическими обмотками из медного провода.

Определение основных электрических величин по § 3.2. Мощность одной фазы и одного стержня

S ф = S ' = S/m = 400 /3 = 133 кВА.

Номинальные токи: I = S/√3*U, где S - в кВА, U - в кВ

на стороне ВН

I 1 = 400/√3*20 = 11,55 А;

на стороне НН

I 2 = 400/√3*0.4 = 577 А

Фазные токи:

ВН I ф1= I 1 = 11,55 А ;

НН I ф2 = I 2= 577 А .

Фазные напряжения:

ВН U ф1 = U 1 /√3 = 20000/√3=11,56 кВ ;

НН Uф2 =U2 /√3 =0,231кВ.

Испытательные напряжения (см. табл. 4.1): обмотки ВН Uисп1 = 35 кВ; обмотки НН Uucn 2 = 5кВ.

По табл. 5.8 выбираем тип обмоток: обмотка ВН при напряжении 20 кВ и токе 11,55 А — выбрали цилиндрическую многослойную из кругового провода; обмотка НН при на­пряжении 0,4 кВ и токе 577 А — выбрали цилиндрическая двухслойная обмотка из прямоугольного провода.

Для испытательного напряжения обмотки ВН Uисп1 = 35 кВ по табл. 4.5 находим изоляционные расстояния (см. рис . ) a12 = 9 мм; l02 = 30 мм; а22 = 10 мм.

Для испытательного напряжения обмотки НН Uucn 2 = 5кВ по табл. 4.4 найдем а01 = 5 мм.

Определение исходных данных расчета. Мощность обмоток одного стержня S'=133 кВА.

Ширина приведенного канала рассеяния

ap = a 12 +( a 1 + а2 )/3;

12 )/3= k * S '^(1/4)*10-2 = 0,6*3,4*10-2 =0,02 м (см. табл. 3.3, прим. 1);

a р =0,0 09 +0,0 2 =0,029 м.

Активная составляющая напряжения короткого замыкания

ua = Pk /(10 S ) = 5500/(10*400) = 1,375 %.

Реактивная составляющая

up = √ 6,52 -1,3752 = 6,353%.

Согласно указаниям § 2.3 выбираем трехфазную стержневую ших­тованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и комбинированными «полукосыми» на среднем стержне по рис. 2.17, в. Прессовка стержней бандажами из стеклоленты — по рис. 2.18,6 и ярм— стальными балками по рис. 2.21, а. Материал магнитной системы — холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0,35 мм. Индукция в стержне ВС = 1,6 Тл (по табл. 2.4). В сечении стержня 6 ступеней, коэффициент заполнения круга kкр = 0,918 (см. табл. 2.5), изоляция пластин — нагревостойкое изоляционное покрытие, k3 = 0,965 (табл. 2.3). Коэффициент заполнения сталью kс =kкр *kз = 0,918*0,965 = 0,886. Ярмо многоступенчатое, число ступеней 5, коэффициент усиления ярма kя =1,015 (см. табл. 8.7). Индукция в ярме Вя = 1,6/1,015= 1,576 Тл. Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 6, на прямом 2. Индукция в зазоре на прямом стыке Вз ’’ =1,60 Тл, на косом стыке Bз = BC /√2 = 1,60/√2 = 1,131 Тл.

Удельные потери в стали рс = 1,295 Вт/кг; ря = 1,242 Вт/кг. Удельнаянамагничивающая мощность qc = 1,775 ВА/кг; qя =1,655 ВА/кг; для зазоров на прямых стыках q з = 23 500 В-А/м2 , для зазора на косых стыках q з =3000 В-А/м2 (табл. 8.10, 8.17).

По табл. 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение по­терь в обмотках к потерям короткого замыкания kд = 0,95 и по табл. 3.4 и 3.5 — постоянные коэффициенты для медных обмоток а= 1,33 и b = 0,42.

Принимаем kр = 0,95.

3.Определение основных размеров.(по § 3.6)

Диаметр стержня

d = A *β^(1/4)

,где β – соотношение размеров, выбирается по таблице 3.12. Я принимаю для своего расчета β = 2.

А = 0,507*((S'*ap *kp )/(f*up *Bc 2 *kc 2 ))^(1/4)

A =0,507*((133*0,029*0,95)/(50*6,353*1,62 *0,8862 ))^(1/4)=0,134

d = 0,134*2^(1/4) = 0,159 м.

Окончательно принимаем d = 0,16 м.

Средний диаметр обмоток НН и ВН

dl 2 = a * d

dl 2 = 1,33*0,16 = 0,2128 м.

Ориентировочная высота обмоток

l = π* dl 2 /Bc

l = 3.14*0,2128/1,6 = 0,42 м.

Активное сечение стержня по табл. 8.7

Пс = 0,785* kс * (A^2)

Пс = 0,785*0,886* ( 0,134 ^2) = 0,0178 м2 .

Напряжение одного витка предварительно

u в ==4.44* f * Bc * Пс

u в = 4,44*50*1,6*0,0178 = 6 ,32 В .

4.Расчет обмотки НН (п o § 6.3).

Число витков в обмотке НН

w 2 = U 2 /uв

w 2 = 231 /6 ,32 = 36,55

принимаем 37 витков.

Уточнение напряжения одного витка

u в = U 2 / w 2

u в = 231/37 = 6,243 В.

Уточнение индукцию в стержне

Вс = uв /(4,44 * f *Пс )

Вс = 6,243/(4,44*50*0,0178)

Средняя плотность тока в обмотках

Jcp = 0.746* k д *((Рк * u в )/(S*d12 ))*10^4

Jcp = 0.746*0.96*((5500*6,243)/(400*0.223))*10^4= 2,756 МА/м2

Окончательно принимаем 2,756 МА/м2

По табл. 5.8 S=400 кВА, номинальному току группы I2 = 577 А и напряже­нию 0,4 кВ выбираем цилиндрическую двухслойную обмотку из прямо­угольного медного провода. Размер радиального канала предварительно hк = 5 мм. Согласно § 5.1 число реек по окружности 8.


Рис. Двухслойная цилиндрическая об­мотка из провода прямоугольного сечения

Число витков в одном слое двухслойной обмотки

w сл2 = w 1 /2.

w сл2 = 37/ 2 = 18,5.

Ориентировочный осевой размер витка, м,

hв2 = l 2 /( w сл2 +1)

hв2 = 0,42 /(18,5+1)=0,021 м.

Ориентировочное сечение витка, м2 ,

(П'в )нн =Iф2 / Jcp

(П'в )нн = 577*10-6 /2,756 = 210 *10-6 м2 .

Посечению витка по табл. 5.2 выбираем четыре параллельных про­вода

сечением 53,1 мм2 .

МПБ 4х(3,35x16/3,85)x16,5 изоляция 0,5 мм на две стороны.

Сечение витка

П2 =4* 53,1 *10-6 = 212,4 *10-6 м2 .

Плотность тока в обмотке НН

J 2 = I ф2 2

J 2 = 577 / 212,4 *10^(-6)= 2, 7 МА/м2 .

Осевой размер обмотки, м,

l2 = h в2 ( w сл +1)+(0,005÷0,015)

l2 = 0,021*(18 ,5 +1)+0,005= 0,4145 м.

Радиальный размер обмотки (обозначения по рис. 6.2 и 6.3), м:

двухслойной

а2 = (2а'+ а22 )*10-3

а2 = (2*3+10)*10-3 = 0,016 м.


Внутренний диаметр обмотки, м,

D 2 = d + 2* a 01 * 10-3

D 2 = 0, 16 +2*5*10-3 =0,1 7 м.

Наружный диаметр обмотки, м,

D ’’ 2 = D 2 + 2

D ’’ 2 = 0,17+ 2*0,016 = 0,202 м.

Средний диаметр

D ср2 = ( D 2 + D ’’ 2 )/2

D ср2 = (0,1 7 + 0,2 02 )/2 = 0,186 м.

Масса метала

GM 2 = 28*103 *с* D cp 2 * w 2

где с- число активных стержней трансформатора.

GM 2 = 28*103 *3*0,186*37*210*10-6 = 121,4 кг.

Масса провода

G пр2 = к* GM 2

где к – коэффициент ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции по таблице 5.5 выбрали 1,05

G пр2 =1,05*1 21,4 = 127,47 кг.

Однослойная обмотка и двухслойная без охлаждающего канала между слоями имеют две охлаждаемые поверхности. Полная охлаждае­мая поверхность обмотки НН, м2 , для всего трансформато­ра в этом случае

П02 = с*kз *π*( D 2 + D ’’ 2 )*l2

П02 = 3*0,965*3,14*(0,17+0,202)*0,41= 1,712 м2 .

Основные потери короткого замыкания в НН

Росн2 =2,4*10-12 *J2 * GM

Росн2 =2,4*10-12 *2, 7 2 *1012 *1 21,4 = 2 124 Вт.

После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН (см. §7.1) следует найти плотность теплового потока, Вт/м2 , на поверхности обмотки

q 2 = (Росн2 * k д2 )/ П02

где kд2 = 1+0,095*10824 *n2

β = ( b * m / l )* kp

β= ( 16 *10-3 * 50 /0,42)*0 , 95= 1,8

kд2 = 1+ 0,095*108 *1,82 *(3,35*10-3 )4 *42 =1,065

где n— число проводников обмотки в направлении, перпенди­кулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; m— число проводников обмотки в направле­нии, параллельном направлению линий магнитной индук­ции поля рассеяния; а— размер проводника в направле­нии, перпендикулярном линиям магнитной индукции поля рассеяния; b— размер проводника в направлении, парал­лельном линиям магнитной индукции поля рассеяния; l — общий размер обмотки в направлении, параллельном на­правлению линий магнитной индукции поля рассеяния; kp — коэффициент при­ведения поля рассеяния (см. § 7.2).

q 2 = (2 124 *1,065)/ 1, 712 = 1284 Вт/м2 .

меньше допустимого (qдоп <= 1200÷1400 Вт/м2 ).

5.Расчет обмотки ВН (п o § 6.3).

Расчет обмоток ВН начинается с определения числа витков, необходимого для получения номинального напря­жения, для напряжений всех ответвлений. Число витков при номинальном напряжении определяется по формуле

w н1 = w 2 *(Uф1 / Uф2 )

w н1 = 37 *( 11560 / 231 ) = 1851 .

Число витков па одной ступени регулирования напря­жения при соединении обмотки ВН в звезду

w р = ∆ U /( u B *√3)

w р = (20000 * 0,025) / (6,32 * √ 3) = 45,66

принемаем

w р = 46

где ∆U — напряжение на одной ступени регулирования об­мотки или разность напряжений двух соседних ответвле­ний, В; uB — напряжение одного витка обмотки, В.

Обычно ступени регулирования напряжения выполня­ются равными между собой, чем обусловливается также и равенство числа витков на ступенях. В этом случае число витков обмотки на ответвлениях

На четырех ступенях:

верхние ступени напряжения .... w1 = w н1 +2 w р , wH 1 + wp ;

при номинальном напряжении: w н1

нижние ступени напряжения .... w н1 — w p , w н1 —2wр .

Напряжение, В число витков на ответвлениях

U н1 +2*0,025* U н1 w1 = w н1 +2 w р

U н1 +0,025* U н1 w1 = wH 1 + wp

U н1 w1

U н1 - 0,025* U н1 w1 = wH 1 - wp

U н1 - 2*0,025* U н1 w1 = w н1 -2 w р

напряжение, В Число витков на ответвлениях
21000 1943
20500 1897
20000 1851
19500 1805
19000 1759

Для трехфазного трансформатора или однофазного с параллельным соединением обмоток двух стержней най­денное число витков w1 = w н1 +2 w р или w1 = w н1 -2 w р является чис­лом витков на один стержень.

Осевой размер обмотки ВН l1 принимается равным ра­нее определенному осевому размеру обмотки НН l2 .

Плотность тока, А/м2 , в обмотке ВН предварительно оп­ределяется по формуле

J 1 = 2* JCP J 2

J 1 = 2* 2,756 *106 – 2, 7 *106 = 2,812 *106 А/м2 .

Сечение витка обмотки ВН, мм2

(П'в )вн =Iф1 / ( Jcp *10-6 )

(П'в )вн = 11,55/ 2,756=4,2 мм2

По таблице 5,8 — выбрали цилиндрическую многослойную из кругового провода (S= 400 kBA; I1= 11,55 A; Uн1=20000 B; П'1 =4,2 мм2)

Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода.

П 1 =(П'в )вн / n в1 = 4,2/1 =4,2 — сечение одного провода, мм2 . Окончательно принимаем П 1 = 4,375 мм2 . По этому сечению и сортаменту обмоточного про­вода для трансформаторов (см. табл. 5.1) подбирается провод подходящего сечения или в редких случаях два параллельных одинаковых провода с диаметрами провода без изоляции d2 и провода в изоляции d” 2 , мм. Подобран­ные размеры провода записываются так:

d1
d''1

Марка провода xnв1 х

2,36
4,19

ПБ х 1 х

где nв1 — число параллельных проводов,

Полное сечение витка, м2 ,

П1 = n в1 * П 1 *10-6

П1 = 1 * 4,375 * 10-6 = 4,375 *10-6 м2

где П 1 — сечение одного провода, мм2 . Полученная плотность тока, А/м2 ,

J 1 = I Ф1 1

J 1 = 11,55 / 4,375 *10-6 = 2,64 *10 - 6 А/м2 .


Рис. Многослойная цилиндриче­ская обмотка из провода круглого се­чения.

Число витков в слое

wc л1 = l 1 / d” 2 где l 1 в мм

wc л1 = 420 / 4,19 = 100

Число слоев в обмотке

n сл1 = w1 / wc л1

n сл1 = 1851/ 100= 18,51=19

( nсл1 округляется до ближай­шего большего числа).

Рабочее напряжение двух слоев, В,

U мсл = 2*w c л1 * u в .

U мсл = 2*100* 6,32= 1264 В.

По рабочему напряжению двух слоев по табл. 4.7 в соответствии с указаниями § 4.5 выбираются число слоев и общая толщина δмсл кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями обмотки ( 3* δмсл =0,12 мм). Минимальная ширина масляного канала между катуш­ками а22 выбирается по табл. 9.2.

Радиальный размер обмотки, м: две катушки без экрана

а1 = 3* d” 2 +2*1 мм

а1 =3*4,19+2= 14 , 5 7 мм

В обмотках классов напряжений 20 и 35 кВ под внут­ренним слоем обмотки устанавливается металлический экран — незамкнутый цилиндр из алюминиевого листа толщи­ной 0,5 мм. Экран соединяется электрически с линейным концом обмотки (начало внутреннего слоя) и изолируется от внутреннего слоя обмотки обычно междуслойной изо­ляцией. Такая же изоляция экрана устанавливается со сто­роны масляного канала.

При наличии экрана радиальный размер обмотки опре­деляется по формуле

а2экр = а1 +(δэкр + 2*δмсл )*10-3

а2экр = 0,0 145 7+(0,5+ 3*0,12)*10-3 = 0,0 1 5 4

где δэкр = 0,5 мм; δмсл но табл. 4.7.

Для рабочего напряжения 35 кВ можно принять допол­нительное увеличение радиального размера обмотки за счет экрана и двух слоев междуслойной изоляции на 3 мм. Минимальный радиальный размер а 12 , мм, осевого ка­нала между обмотками НН и ВН и толщина изоляцион­ного цилиндра выбираются по испытательному напряже­нию обмотки ВН согласно § 4.5. (а 12 = 9 мм )

а12экр =( а 12 + δэкр + 2*δмсл )*10-3

а12экр = ( 9 + 0,5+ 0,12)*10-3 = 0,00998 м.

Внутренний диаметр обмотки (при наличии экрана — до его внутренней изоляции), м,

D '1 = D 2 + 2 a 12

D '1 = 0,2 02 +2*9*10-3 = 0,22 м.

Наружный диаметр обмотки: с экраном

D 1 = D '1 + 2 * а2экр

D 1 = 0,2 2 + 2*0,0 1 54 3 = 0,25 м.

Поверхность охлаждения, м2 ,

По1 = с* n * k *π*( D '1 + D 1 )*l

где с — число активных стержней магнитной системы.

Для двух катушек по рис. 5.22, д n= 2; k = 0,8.

По1 = 3* 2* 0,8*3,14*(0,2 2 +0,25)*0,4 2 = 2 , 975 м2 .

Средний диаметр

D ср1 = ( D 1 + D ’’ 1 )/2

D ср1 = ( 0, 22 +0,25 )/2 = 0,235 м.

Масса метала

GM 1 = 28 * 103 * с * D cp 1 * w н1 * П1

где с- число активных стержней трансформатора.

GM 1 = 28 * 103 * 3 * 0,2 3 5 * 1851 * 4,375 * 10-6 = 160 кг.

Масса провода

G пр1 = к* GM 1

где к – коэффициент ориентировочное увеличение массы прямоугольного медного провода в процентах за счет изоляции по таблице 5.4 выбрали 1,12

G пр1 =1,12*1 60 = 179 кг .

Основные потери короткого замыкания в НН

Росн1 =2,4*10-12 *J2 * GM 1

Росн1 =2,4*10-12 *2 ,64 2 *1012 *1 60 = 2676 Вт.

После определения потерь короткого замыкания для обмотки НН (см. §7.1) следует найти плотность теплового потока, Вт/м2 , на поверхности обмотки

q 1 = (Росн1 * k д1 )/ П01

где kд1 = 1+0,095*108 1 2 * d 4 *n2

β 1 = ( d * m / l )* kp

β = ( 2, 36*10-3 *52/0,42)*0,95= 0,278

kд = 1+ 0,095*108 *0,2782 *(2,36*10-3 )4 *42 =1,003

где n— число проводников обмотки в направлении, перпенди­кулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния; т — число проводников обмотки в направле­нии, параллельном направлению линий магнитной индук­ции поля рассеяния; l — общий размер обмотки в направлении, параллельном на­правлению линий магнитной индукции поля рассеяния; d— диаметр круглого проводника; kp — коэффициент при­ведения поля рассеяния (см. § 7.2).

q 2 = ( 2676 *1,003)/3,48= 771 ,5 Вт/м2 .

меньше допустимого (qдоп <= 1200÷1400 Вт/м2 ).

6. Расчет параметров короткого замыкания.

Основные потери в отводах:

отводы НН

общую длину проводов для соединения в звезду

l отв2 = 7,5 * l

l отв2 = 7,5*0,42= 3,15

масса металла проводов отводов можно

G отм2 = l отв 2 * П2 * γ

где γ – плотность металла отводов для меди 8900 кг/м3

G отм2 =3,15 *212,4*10^(-6) * 8900 = 5,95 кг.

Ротв2 = k * G отм2 * J 2 2

где k выбирается в зависимости от металла отводов для меди выбрали 2,4*10-12

Ротв2 = 2,4 * 10-12 * 5,95 *(2,7 * 106 )2 = 104 Вт;

отводы ВН

общую длину проводов для соединения в звездой

l отв1 = 7,5 * l

l отв1 = 7,5 * 0,42= 3,15 м;

масса металла проводов отводов можно

G отм1 = lотв1 * П1 * γ

где γ – плотность металла отводов для меди 8900 кг/м3

G отм1 = 3,15 * 4,375 * 10^(-6) * 8900 = 0,1226 кг.

Ротв1 = k * G отм1 * J 12

где k выбирается в зависимости от металла отводов для меди выбрали 2,4*10-12

Ротв1 = 2,4 * 10-12 * 0,1226 *(2,64 * 106 )2 = 2,1 Вт;

Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем приближенно по (7.25) и К находим по табл. 7.1 принимаем для нашего расчета К = 0,015

Рб = 10 * К * S

Рб = 10 * 0,0 1 5 * 4 00 = 6 0 Вт.

Полные потери короткого замыкания

Рк ном = Росн1 *kд1 + Росн2 *kд2 + Ротв2 + Ротв1 + Рб

Рк ном = 2676 * 1,003 + 2124 * 1,065 + 104 + 2,1 + 60 = 5 112 ,16 Вт,

((Ркк ном )/ Рк ) * 100

((5500 - 5 112 ,16) / 5500 ) * 100 = 7 , 05 %

7. Расчет напряжения короткого замыкания (по § 7.2 ).

Активная составляющая

u а = Рк ном /(10* S)

u а = 5112, 16/(10 * 400 ) = 1,278 %.

Реактивная составляющая

up = (( 7,92 * f * S * β * ap * kp ) / uв 2 ) * 10-3

up = (( 7,92 * 50 *133 * 1,9 * 0,029 * 0,95)/ 6,322 ) *10-3 = 6,9 %.

Напряжение короткого замыкания

uk = √ u а 2 + up 2

uk = √ 1,2782 + 6,92 = 7,01 %

или(( uk з - uk ) / uk з )* 100

(( 6 ,5 - 7 , 0 1 )/ 6 ,5) * 100 = - 7,8 %

Установившийся ток короткого замыкания в обмотке ВН по (7.38) и табл. 7.2.

Iky = (100 * I ном ) /( uk * ( 1 + (( 100* S ном ) / ( uk * Sk ))))

Iky = ( 100 * 11,55 ) / ( 7,04 * (1 + (( 100*400) / ( 7,04 * 2500000)))) = 163,7 A

где Sk - выбирается по таблице 7.2.

Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания

ikmax =1,41 * k м * Iky

где при uр / uа = 6,9 / 1,278 = 4,96 по табл. 7.3 kM √2 = 2,09.

ikmax = 2,09 * 163,7 = 342 A .

Радиальная сила по (7.43)

Fp = 0,628 ( ikmax * w )2 * β * k Р *10-6

Fp = 0,628 ( 342* 1851 )2 * 1,9 * 0 ,95 * 10-6 = 454257 Н.

Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН по (7.48) и (7.49)

σp = Fp / ( 2 * π * w 1 * П1 )

σp = 454257 / ( 2 * 3,14 * 1851 * 4,375 * 10-6 ) = 8,93 МПа.

Среднее сжимающее напряжение в проводах внутренней обмотки

σp = Fp / ( 2 * π * w 2 * П2 )

σp = 454257 / ( 2 * 3,14 * 37 * 212,4 * 10-6 ) = 9,204 МПа.

8. Расчет магнитной системы ( по § 8.1 – 8.3 ).

Выбираем конструкцию плоской трехфазной магнитной системы, собираемой в переплет (шихтованной), с четырьмя косыми стыками и комбинированными «по­лу косыми» на среднем стержне. Стержень прессуется бандажами из стеклоленты, ярма — балками и стальными полубандажа­ми. Обмотки прессуются прессующими коль­цами. Сечение стержня с 6 ступенями без прессующей пластины, размеры пакетов по табл. 8.5. Сечение ярма повторяет сечение стержня, три последних пакета ярма объе­динены в один; в ярме 5 ступеней. В Стержне и ярме два продольных канала по 3 мм.

Полное сечение стержня

Пфс = 183,5 см2 (табл. 8.6).

Активное сечение

Пс = kз * Пфс

Пс = 0,965 * 183,5 = 177 см2 .

Полное сечение ярма

Пфя = 188,3 см2 .

Активное сечение ярма

Пя = kз * Пфя

Пя = 0,965 * 188,3= 181,7 см2 .

Общая толщина пакетов в половине сечения стержня (по таблице 8.5)

7 + 7 + 7 + 10 + 23 + 20 = 74 мм.

Ширина ярма

b я = 2 * 7,4 = 14,8 см.

Длина стержня при наличии нажимного кольца по (8.3)

lc = ( l + 2 * l 0 ) * 10-3

lc = (420 + 2 * 30) * 10-3 = 0,48 м.

Расстояние между осями соседних стержней

С = D 1 + а22

С = 0, 25 + 0,01 = 0,26 м.

Объем угла по табл. 8.7 Vy =2470 см3 , γc т = 7650 кг / м3 .

Масса стали угла по (8.6)

Gy = k 3 * Vy * γc т * 10-6

Gy = 0,965* 2470 * 7650 * 10-6 = 18,2 кг.

Масса стали стержней в пределах окна магнитной системы по ( 8.12)

G c = c * Пс * l c * γc т

G c = 3 * 177 * 10-4 * 0,4 8 * 7650 = 195 кг .

Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма по (8.13)

G " c = c * ( Пс * а * γст * 10-3 – G y )

G " c = 3 * ( 177 * 10-4 * 0,175 * 7650 * 10-3 — 18,2 ) = 16,47 кг.

Масса стали стержней

Gc = G ' c + G " c

Gc = 195 + 1 6,47 = 211,47 кг .

Масса стали в ярмах по (8.8) — (8.10)

G я = 2 * ( с -1) * С * Пя * γc т

G я = 2 * (3— 1) * 0, 26 * 181,7 * 10-4 * 7650 = 145 кг ;

G ’’ я = 2 * Gy

G ’’ я = 2* 18,2 = 36,4 кг ;

Gя = G я + G ’’ я

Gя = 1 45 + 36,4 = 181 ,4 кг .

Полная масса стали трансформатора

G ст = Gc + Ся = 211,47 + 181 ,4 = 392 ,87 кг .

9. Расчет потерь и тока холостого хода (по § 8.2).

Магнитная система шихтуется из электротехническом тонколистовой рулонной холоднока­таной текстурованной стали марки 3404 толщиной 0,35 мм.

Индукция в стержне

Вс = uв / ( 4,44 * f * Пс )

Вс = 6 , 3 2 / ( 4,44 * 50 * 177 *10-4 ) = 1,6 Тл.

Индукция в ярме

Вя = uв / ( 4,44 * f * Пя )

Вя = 6,32 / ( 4,44 * 50 * 181 ,7 *10-4 ) = 1,5 6 Тл.

По табл. 8.10 находим удельные потери:

при Вс = 1,6 Тл; рс = 1,295 Вт/кг; р з , с = 645 Вт/м2 (шихтовка в одну пластину);

при Вя =1,56 Тл; ря = 1,207 Вт/кг;

при Вз = 1,6 /√ 2= 1,12 Тл; рз = 360 Вт/м2 .

По тексту гл. 8 и табл. 8.13 находим коэффициенты для стали 3404 толщиной 0,35 мм при наличии отжига: kп,я = 1,0; kп,р = 1,05; kп,з =1,0; kп, л = 1,0; kп, ш =1,02;

kп,п =l,03; kп, y = 9,38.

Число косых зазоров 5, прямых— 1.

Px = ( k п , р * k п , з * ( рс * Gc + ря * G я – 4 * ря * Gy + (( рс + ря ) / 2) * k п , у * Gy ) +

+ Σ рз * n з * Пз ) * k п,я * kп,п * k п, ш

Px = ( 1,05 * 1 * ( 1,295 * 211,47 + 1,207 * 1 45 – 4 * 1,207 * 18,2 + (( 1,295 + 1,207 ) / 2 ) *

* 9,38 * 18,2 ) + 645 * 1 * 177/√2 * 10-4 + 360 * 5/√2 * 177 * 10-4 ) * 1,0 * 1,03 * 1,02 = 725 Вт

Потери холостого хода Px = 725 Вт, или (( 1150 – 725) / 1150) *100 = 37 %.

Потери холостого хода на 37% лучше заданной нормы

По табл. 8.17 находим удельные намагничивающие мощности:

при Вс = 1,6 Тл; qс = 1,8 ВA/кг; qз , с = 24000 ВA/м2 (шихтовка в одну пластину);

при Вя =1,56 Тл; qя = 1,576 ВA/кг;

при Вз = 1,6 /√ 2= 1,12 Тл; qз = 3500 ВA/м2

По тексту гл. 8 и табл. 8.12, 8.20 и 8.21 находим коэффициенты: kт,р = l,18; kт,з =l,0 (при наличии отжига пластин); kт,у =35,2; kт,пл = 1,2; kт,я = 1,0; kт,п =1,05; kт,ш =1,02.

Qx = ( kт,р * kт,з * ( qс * Gc + qя * G я – 4 * qя * Gy + (( qс + qя ) / 2) * kт,у * kт,пл * Gy ) +

+ Σ qз * n з * Пз ) * kт,я * kт,п * kт,ш

Qx = ( 1,18 * 1,0 * ( 1,8 * 211,47 + 1,576 * 1 45 – 4 * 1,576 * 18,2 + (( 1,8 + 1,576) / 2) * 35,2 * 1,2 * 25,6 ) + 24000/√2 * 1 * 177 * 10-4 + 3500/√2 * 5 * 177 * 10-4 ) * 1,0 * 1,05 *

* 1,02 = 3577 ВА

Относительное значение тока холостого хода

i 0 = Qx / (10 * S )

i 0 = 3577 /(10 * 400) =0,894 %,

или ((2,1 – 0,894)/ 2,1) *100 = 57 %.

Активная составляющая тока холостого хода

i оа = Px / ( 10 * S )

i оа =725 / ( 10 * 400) = 0,18 %.

Реактивная составляющая

iop = √ i 0 2 i 2 оа

iop = √ 12 — 0,182 = 0 ,9 8 %.

Ток холостого хода (для обмотки НН)

Ix = Qx / ( m * U ф2 )

Ix =3577 /(3 * 400) = 2,98 А

Активное составляющая тока холостого хода, фазное значение,

Ixa = Рх / ( m * U ф2 )

Ixa =725 /(3 * 400) = 0,6 А;

Реактивная составляющая

Ix р = √ Ix 2 - Ixa 2

Ix р = √ 2,982 - 0,62 = 2,92 А

Коэффициент полезного действия трансформатора

η = ( 1- ((Рк ном + Px ) / ( S + Рк ном + Px ))) * 100

η = ( 1 – (( 5565,16 + 725) / ( 400 * 103 + 5565,16 + 725))) * 100 = 98,45

11.Список литературы

1) Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов»; Москва, 1986

2) Сапожников В.А. «Конструирование трансформаторов»; Москва, 1684

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий