Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 28 Августа 2012 в 17:23, курсовая работа

Краткое описание

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)

Содержание работы

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.

Содержимое работы - 1 файл

Моя работа.doc

— 559.00 Кб (Скачать файл)

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

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

D'1 = D2 + 2a12

D'1 = 0,202+2*9*10-3 = 0,22 м.

Наружный диаметр  обмотки: с экраном

D1 = D'1 +2*а2экр

D1 = 0,22 + 2*0,01543 = 0,25 м.

Поверхность охлаждения, м2,

По1 = с*n*k*π*( D'1+ D1)*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*(0,22+0,25)*0,42 = 2,975 м2.

Средний диаметр

Dср1 = (D1+ D’’1 )/2

Dср1 = (0,22+0,25)/2 = 0,235 м.

  Масса метала

GM1 = 28 * 103 * с * Dcp1* wн1 * П1

где с- число  активных стержней трансформатора.

GM1  = 28 * 103 * 3 * 0,235 * 1851 * 4,375 * 10-6 = 160 кг.

Масса провода 

Gпр1= к* GM1

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

Gпр1=1,12*160 = 179 кг.

Основные потери короткого замыкания в НН

Росн1 =2,4*10-12*J2*GM1

Росн1 =2,4*10-12*2,642*1012*160 = 2676 Вт.

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

q1 = (Росн1*kд1)/ П01

где kд1 = 1+0,095*10812*d4*n2

β1= (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).

q2 = (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

lотв2 = 7,5 * l

lотв2 = 7,5*0,42= 3,15

 масса металла проводов отводов можно

Gотм2 = lотв2* П2* γ

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

Gотм2 =3,15 *212,4*10^(-6) * 8900 = 5,95 кг.

Ротв2 = k * Gотм2 * J22

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

lотв1 = 7,5 * l

lотв1 = 7,5 * 0,42= 3,15 м;

   масса металла проводов отводов можно

Gотм1 = lотв1* П1* γ

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

Gотм1 = 3,15 * 4,375 * 10^(-6) * 8900 = 0,1226 кг.

Ротв1 = k * Gотм1 * J12

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 * 0,015* 400 = 60 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 = 5112,16 Вт,

((Ркк ном )/ Рк ) * 100

((5500 - 5112,16) / 5500 ) * 100 = 7,05 % 

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

  Активная  составляющая

uа = Рк ном/(10* S)

uа = 5112,16/(10 * 400) =1,278 %.

  Реактивная составляющая

up= (( 7,92 * f * S * β * ap * kp) / uв2) * 10-3

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

  Напряжение короткого замыкания

uk = √ uа2 + up2

uk = √ 1,2782 + 6,92 = 7,01 %

или                                            ((u- uk  ) / u)* 100

                                          ((6,5 - 7,01 )/ 6,5) * 100 = - 7,8 % 

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

Iky = (100 * Iном ) /( uk * ( 1 + (( 100* Sном) / ( 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 * kм * 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 * kР *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 * w1 * 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 * w2 * 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

bя = 2 * 7,4 = 14,8 см.

  Длина стержня при наличии нажимного кольца по (8.3)

lc = ( l + 2 * l0) * 10-3

lc = (420 + 2 * 30) * 10-3 = 0,48 м.

  Расстояние между осями соседних стержней

С = D1 + а22

С = 0,25 + 0,01 = 0,26 м.

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

   Масса стали угла по (8.6)

Gy = k3 * Vy * γ * 10-6

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

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

Gc =c * Пс * lc * γ

Gc = 3 * 177 * 10-4 * 0,48 * 7650 = 195 кг.

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

G"c= c * ( Пс * а * γст * 10-3 – Gy)

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 + 16,47 = 211,47 кг.

  Масса стали в ярмах по (8.8) — (8.10)

Gя = 2 * ( с -1) * С * Пя * γ

Gя = 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 = Gя + G’’я

Gя = 145 + 36,4 = 181,4 кг.

  Полная масса стали трансформатора

Gст = 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.

Информация о работе Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением