49815

ИЛОВОЙ ТРЕХФАЗНЫЙ МАСЛЯНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ 1400кВ·А

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более, индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Русский

2014-01-10

5.2 MB

8 чел.

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ, МОЛОЖЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ

“КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ”

Кафедра электрических станций

СИЛОВОЙ ТРЕХФАЗНЫЙ МАСЛЯНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ОБЩЕГО  НАЗНАЧЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ 1400кВ·А

ЭТ01.060412.002

Объяснительная записка к курсовому проекту

по курсу “Электрические машины”

Руководитель курсового проекта                       Выполнил: студент 2-го курса

________________________                                             ФЭА, гр. ЭТ-01

Кандидат технических наук,

доцент - Давыдов А.Н.                                                     

          Клименко С.И.

                                                                                             _______________________________

Допущено к защите:                                                           Зачетная книжка: ЭТ-0106

“_________________”

“___”________2012 г.

Защищено с оценкой:                                                

“_________________”

“___”________2012 г.

КИЕВ-2012 г.

Содержание

Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

1. Основные параметры и технические требования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

2. Выбор и описание конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.1. Общая конструкция трансформатора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

2.2. Конструкция магнитной системы. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3. Система обмоток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .23

2.4. Вспомагательная система. . . . . . . . . . . . . . .  .. . . . . . . . . . . . . . . . 26

3. Основные расчёты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.1. Расчёт основных электрических величин. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2. Выбор изоляционных промежутков. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.3. Расчёт основных размеров.. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.4. Расчёт винтовой обмотки НН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3.5. Расчёт цилиндрической обмотки ВН. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.6. Расчёт потерь и напряжения короткого замыкания. . . .. . . . . . . . 38

3.7. Расчет  механических сил в обмотках НН и ВН. . . . . . . . . . . . . . .40

3.8. Расчёт магнитной цепи. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .43

3.9. Расчёт рабочих характеристик. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 46

         3.10. Тепловой расчёт. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

4. Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

5. Список использованной литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

Введение

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более, индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования  электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

С помощью трансформаторов можно повышать или понижать напряжение , изменять число фаз, а в некоторых случаях преобразовывать частоту переменного тока.

Назначение силовых трансформаторов - преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

В зависимости от конфигурации магнитной системы трансформаторы подразделяют на стержневые, броневые и тороидальные.В зависимости от способа охлаждения трансформаторы бывают:с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы ), с масляным охлаждением и охлаждаемые жидким негорючим диэлектриком.

Сегодня трансформаторы  используют для следующих целей:     

  1.  Для передачи и распределения электрической энергии.
  2.  Для обеспечения нужной схемы включения вентелей в преобразовательных устройствах и согласования напряжений на входе и выходе преобразователя.
  3.  Для различных технологических целей.
  4.  Для питания различных цепей радио- и телевизионных аппаратуры, устройств связи, автоматики и телемеханики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств, для согласования напряжений и т.д.
  5.  Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов.

В этой курсовой работе я изучал и проектировал силовой трехфазный трансформатор. Силовой трехфазный трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической цепи. Передача электрической энергии на большие расстояния требует повышения и понижения напряжения в несколько раз.

Поэтому при конструировании трансформатора нужно учитывать ряд условий:

  •  снижение стоимости при изготовлении;
  •  высокое значение коэфициента полезного действия (КПД) при эксплутации;
  •  обеспечение надежной и экономичной передачи и распределения электроэнергии.

Силовые трехфазные трансформаторы общего назначения используются для приема, передачи и распределения электрической энергии в линиях электропередач и электрических сетях. Для режима их работы характерны неизменная частота переменного тока и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений.

Необходимость применения  трансформаторов такого типа обусловлена требованием экономичной передачи электроэнергии от мест производства до мест потребления. Трансформаторы позволяют передавать энергию на повышенных напряжениях, уменьшая потери в линиях электропередач и электрических сетях, снижая металлоемкость и их стоимость. Поэтому в целом снижается и стоимость транспортировки энергии.

Проектирование и производство серий силовых трансформаторов позволяет снизить трудозатраты на изготовление, повысить производительность и объем производства за счёт унификации, нормализации геометрии и технологических процессов, выполнения требований стандартов. Снижению стоимости изготовления трансформаторов способствуют разработки новых конструкций, применение новых активных и изоляционных материалов, усовершенствование систем охлаждения, использование новейших технологий. Эти мероприятия способствуют снижению металлоёмкости, габаритов и затрат времени на изготовление.

Так же необходимо как можно больше сократить потери . В силовых трансформаторах различают такие потери:

  •  короткого замыкания, Рк.
  •  холостого хода,  Po.
  •  добавочные потери.

Надёжная работа трансформаторов обеспечивается защитой обмоток от атмосферных коммутационных напряжений, применением разрядников на вводах, экранов и крайних катушек обмоток с усиленной изоляцией. Защита от токовых перегрузок осуществляется с помощью пробивных предохранителей, устройств токовой и дифференциальной защит. Обязательной является оценка (расчётная и экспериментальная) электродинамических усилий, действующих на обмотки при внезапном коротком замыкании.

Для обеспечения экономной работы сетей и надлежащего качества энергии, отпускаемой потребителям, то есть для поддержания постоянства напряжения, обмотки высокого напряжения (ВН) выполняются со ступенчатым регулированием  количества витков. Количество регулировочных витков в ступени зависит требуемого диапазона и шага регулирования. Переключение с одной ступени на другую может осуществляться: переключением без возбуждения (ПБВ), когда трансформатор обесточен с обеих сторон; регулированием под напряжением (РПН).

Целью данного курсового проекта является: углубленное изучение методики проектирования и конструктуирования с учетом основных проблем электротрансформаторостроения,  знакомство с основными типами конструкции современных трансформаторов, умение составлять технические условия, получение навыков проектирования и оформления конструкторской документации на примере силового трехфазного трансформатора  общего применения мощностью  1400 кВ·А.

Курсовой проект можно разделить на несколько этапов:

  •  изучение основных тенденций развития трансформаторостроения;
  •  составление технических условий на проектируемый трансформатор;
  •  выбор и описание конструкции трансформатора (общая характеристика конструкции, конструкция магнитиной системы и системы обмоток);
  •  выполнение ряда электромагнитного и других расчетов;
  •  выполнение экономического расчета;
  •  конструктивная разработка общего вида и основных узлов конструкции спроектированного трансформатора.

РЕФЕРАТ

В курсовом проекте составлены технические условия, выбрана конструкция и приведены электромагнитный и тепловой расчёты трехфазного двухобмоточного силового масляного трансформатора общего назначения со следующими номинальными данными:

- номинальная мощность 1400 кВ·А;

- номинальное напряжение обмотки ВН 10 кВ;

- номинальное напряжение обмотки НН 0,525 кВ;

- схема и группа соединения обмоток Y/D-11;

- потери холостого хода  2,344 кВт;

- потери короткого замыкания 14,33 кВт;

- ток холостого хода 0,455 %;

- напряжение короткого замыкания 5,264 %;

- регулирование напряжения  ПБВ,  42,5%;

- частота питающей сети  50 Гц;

- число фаз  3;

- естественное масляное охлаждение (М);

- климатическое исполнение для умеренного климата (У);

- категория размещения 1 (на открытом воздухе);

- режим работы длительный (S1).

    Расчётные параметры соответствуют требованиям межгосударственных стандартов   ГОСТ 11677-75 и ГОСТ 11920-73Е.

   Курсовой проект состоит из пояснительной записки на листах А4. Общий вид трансформатора показано на чертеже А1.

  1.  Технические условия

Настоящие технические условия распространяются на силовой трёхфазный двухобмоточный трансформатор общего назначения мощностью 1400 кВ·А, предназначен для приема, передачи и распределения электрической энергии в линиях электропередач и электрических сетях.

  1.  Технические требования

Трёхфазный силовой трансформатор мощностью 1400 кВА должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и комплекта документации согласно ЭТ01.060412.002

     1.1.1 Основные параметры и размеры

     1.1.1.1 Основные параметры приведены в табл. 1.1. 

   Таблица 1.1

Основные параметры

Условное

обозначение

Единица

Измерения

Величина

Полная мощность трансформатора

S

КВ·А

1400

Номинальное линейное напряжение

UЛ1

КВ

10

Номинальное линейное напряжение

UЛ2

КВ

0,525

Схема и группа соединения обмоток

Y/D-11

Число ступеней регулирования

ПБВ

ступ.

4

Пределы регулирования

%

±2·2,5

Потери холостого хода

РО

КВт

2,2

Потери короткого замыкания

РK

КВт

14

Напряжение короткого замыкания

UK

%

5,5

Ток холостого хода

IO

%

1,4

Частота питающей сети

F

Гц

50

Число фаз

M

3

Характер нагрузки

SI

Способ охлаждения

M

Категория размещения

1

    

      1.1.1.2 Габаритные и установочные размеры

     Значения параметров трансформатора устанавливаются по результатам приемочных испытаний.

     Расстояние между средними линиями гладких катков - 1594 мм.

      1.1.2 Характеристики

1.1.2.1 Трансформатор должен соответствовать требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 11920-85 и рабочим чертежам, утверждённым в установленном порядке

1.1.2.2 Согласно требованиям стандарта ГОСТ 11677-85 в готовом трансформаторе отклонения от заданных величин не должны превышать:

- плюс-минус 10 процентов для напряжения короткого напряжения;

- плюс 10 процентов для потерь короткого замыкания;

- плюс 15 процентов для потерь холостого хода;

- плюс 30 процентов для тока холостого хода.

    При проектировании допускается отклонения в половину от указанных выше.

1.1.2.3 Трансформатор должен соответствовать следующим показателями надёжности: вероятность безотказной работы за наработку 8800 часов – не менее 0,995; срок службы до первого капитального ремонта не менее 12 лет; полный срок службы – не менее 25 лет.

1.1.2.4 Трансформатор должен быть рассчитан на продолжительный режим работы при нагрузке обмоток  1,05·Imax , при условии, что напряжение обмотки на ответвлении соответствует номинальному.

1.1.2.5 Допустимые продолжительные нагрузки, а также систематические аварийные перегрузки и их длительность в зависимости от графика нагрузки, температуры окружающей среды, должны соответствовать требованиям стандарта ГОСТ 14209-76.

1.1.2.6 Трансформатор должен выдерживать без повреждений внешние внезапные короткие замыкания при любом ответвлении при испытаниях по стандарту ГОСТ 20243-74.

    1.1.2.7 Регулирование напряжения должно осуществляться переключением витков обмотки ВН без возбуждения (трансформатор обесточен с обеих сторон) – ПБВ; две ступени по 2,5 %.

1.1.2.8 Трансформатор должен допускать параллельную работу с двухобмоточными трансформаторами.

1.1.2.9 Активная часть трансформатора должна помещаться в баке, герметически закрытом крышкой и заполненном трансформаторным маслом, по физико-техническим показателям соответствующий требованиям стандарта ГОСТ 10121-76.

1.1.2.10 Бак трансформатора должен выдерживать избыточное давление 35 кПа.

1.1.2.11 К стенкам бака крепятся радиаторы, оси фланцев которых должны отстоять от дна и крышки бака не менее чем на 15 см.

1.1.2.12 На стенках бака должна располагаться арматура для слива и отбора пробы масла, причём последняя должна находиться в нижней части бака на высоте не более 10 мм от дна бака.

1.1.2.13 Для регенерации масла трансформатор должен иметь термосифонный фильтр, который крепится к стенкам бака.

1.1.2.14 На стенках бака должны быть предусмотрены крюки для подъема трансформатора.

1.1.2.15 На крышке бака должны располагаться: вводы, расширитель, выхлопная труба и другая вспомогательная арматура (защиты, очистки и залива масла, т.п.).

1.1.2.16 Расположение вводов должно соответствовать требованиям стандарта ГОСТ 11920-85, рисунок 1.1

Рис. 1.1

1.1.2.17 Конструкция вводов должна допускать демонтаж и смену их без съёма крышки бака, выемки активной части из бака и слива масла ниже прессующих колец.

1.1.2.18 Расширитель должен сообщаться с баком трубой, заканчивающейся внутри расширителя выше его дна, чтобы исключить попадание осадков масла в бак.

1.1.2.19 В нижней части расширителя должна быть предусмотрена пробка для слива масла.

1.1.2.20 Ёмкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нём масла при всех режимах работы трансформатора от отключённого состояния до номинальной нагрузки, для чего должен быть маслоуказатель.

1.1.2.21 На маслоуказателе или расширителе должны быть нанесены контрольные метки для температур масла: минус 45; плюс 15; плюс 45 градусов Цельсия для климатического исполнения У по ГОСТ 15543-70. При этом среднесуточная температура воздуха не более 30 °C и среднегодовая температура воздуха не более 20 градусов Цельсия.

1.1.2.22 Расширитель должен быть снабжён воздухоосушителем с масляным затвором.

1.1.2.23 Трансформатор должен иметь газовое реле, реагирующее на повреждения внутри бака, сопровождающиеся выделением газа или резким увеличением скорости движения масла в газовом реле.

1.1.2.24 Установка газового реле должна обеспечивать отсутствие ложных срабатываний от вибраций и тряски.

1.1.2.25 Полости трансформатора, в которых могут скапливаться газы, должны соединяться с коллектором, отводящим газ в газовое реле.

1.1.2.26 Предохранительная (выхлопная) труба должна располагаться вблизи расширителя и сообщаться с последним патрубком.

1.1.2.27 Предохранительная труба должна быть герметически закрыта мембраной, которая выбрасывается при избыточном давлении в баке трансформатора.

1.1.2.28 Металлические поверхности внутри бака, расширителя и защитных устройств должны иметь маслостойкое покрытие.

1.1.2.29 Трансформатор должен быть окрашен снаружи светлой краской без металлических наполнителей, стойкой к атмосферным воздействиям.

1.1.2.30 Трансформатор должен быть снабжён устройствами для крепления к фундаменту и передвижения.

 1.1.3 Комплектность

1.1.3.1 В комплект трансформатора должны входить следующие составные части:

- активная часть в рабочем баке;

- расширитель с указанием уровня масла;

- предохранительная труба;

- поворотные каретки;

- радиаторы;

- коробка зажимов для присоединения контрольных и силовых кабелей по ГОСТ 11577-85;

- газовое реле;

- воздухоосушитель;

- вводы НН и ВН;

- фильтры;

- комплект запчастей.

1.1.3.2 К трансформатору прилагают следующую техническую документацию:

- паспорт трансформатора;

- паспорт комплектующих изделий;

- инструкция по эксплуатации и ремонту трансформатора;

- инструкция по транспортировке, хранению, монтажу и вводу в    эксплуатацию;

- чертежи габаритный, установки важнейших составных частей, схемы заземления и контроля.

    1.1.4 Маркировка

1.1.4.1 Маркировка зажимов для внешнего присоединения должна быть нанесена способом, обеспечивающим её долговечность и стойкость к атмосферным воздействиям.

1.1.4.2 Трансформатор должен быть снабжён прикреплённой на видном месте табличкой, на которой указывают следующие данные:

- товарный знак предприятия-изготовителя;

- заводской номер;

- условное обозначение типа;

- год изготовления;

- условное обозначение схемы и группы соединения обмоток;

- номинальную частоту в герцах;

- номинальный режим;

- номинальную мощность в киловольт-амперах;

- номинальные токи обмоток;

- напряжение короткого замыкания;

- полная масса трансформатора;

- масса масла;

- транспортная масса.

   1.2 Правила приёмки

1.2.1 Трансформатор должен подвергаться предприятием-изготовителем приёмно-сдаточным испытаниям.

1.2.2 Программа приёмно-сдаточных испытаний должна содержать:

- наружный осмотр и проверку на соответствие чертежам;     

-проверку коэффициента трансформации и группы соединения обмоток;

- испытание пробы масла из бака;

- испытание электрической прочности изоляции одноминутным испытательным напряжением промышленной частоты;

- проверку потерь и тока холостого хода;

- проверку потерь и напряжений короткого замыкания;

- испытание бака на плотность;

- испытание устройств переключения ответвлений обмоток.

1.3 Методы контроля

1.3.1 Наружный осмотр произвести визуально.

1.3.2 Установочные и габаритные размеры трансформатора проверять с помощью  измерительного инструмента, обеспечивающего точность измерений в пределах допусков, указанных на чертежах.

1.3.3 Проверку коэффициента трансформации обмоток и группы соединения - по ГОСТ 3484-77.

1.3.4 Проверка потерь и тока холостого хода, потерь и напряжения короткого замыкания проводится - по ГОСТ 3484-77.

1.3.5 Проверка потерь короткого замыкания - по ГОСТ 3484-65.

1.3.6 Испытание устройства переключения ответвлений-по ГОСТ 3484-65

1.3.7 Испытание бака на плотность должно проводиться столбом масла высотой 1,5+0,3 м.

1.3.8 Определение пробивного напряжения при испытании трансформаторного

масла - по ГОСТ 6581-66.

1.3.9 Испытание электрической прочности изоляции напряжением промышленной частоты с измерением частичных разрядов – по ГОСТ 20074-74.

1.3.10 Испытание внутренней изоляции грозовыми импульсами  напряжения - по ГОСТ 1516-73.

1.3.11 Испытание на нагрев - по ГОСТ 3484-65.

1.3.12 Испытание на стойкость при коротком замыкании – по  ГОСТ 20243-74.

1.3.13 Безопасное проведение испытаний обеспечивать выполнением требований "Правил техники эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

1.4 Транспортирование и хранение

1.4.1 Трансформатор должен транспортироваться высушенным и заполненным маслом.

1.4.2 Комплектующие съёмные составные части и детали - реле, термометр и т.д. - должны быть упакованы в тару, обеспечивающую их сохранность в процессе транспортирования, хранения и монтажа.

1.4.3 Крупногабаритные демонтированные части - радиаторы, расширители, фильтры и т.д. - следует транспортировать без упаковки, но защищенные от попадания влаги и пыли во внутрь в процессе транспортирования и хранения до монтажа на месте установки.

1.4.4 Крепление трансформатора при транспортировании должно быть надёжным и не должно допускать перемещений трансформатора на платформе.

1.4.5 Условия хранения трансформатора - по группе условий хранения 3 ГОСТ 15150-69.   

1.4.6 Условия хранения демонтированных и запасных частей – по группе условий хранения 5 ГОСТ 15150-69 на допустимый срок сохранности в консервации и упаковке изготовителя один год.

    1.5 Указания по эксплуатации

1.5.1 Высота установки трансформатора над уровнем моря – не более 1000 м.

1.5.2 Эксплуатацию трансформатора производят в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

1.5.3 Форма кривой напряжения, подводимого к трансформатору, должна быть практически синусоидальной, а система фазных напряжений - практически симметричной.

1.5.4 Трансформатор допускает параллельную работу при условии, что ни одна из обмоток не будет нагружена токами, превышающими допустимый ток для данной обмотки.

1.5.5 Магнитопровод трансформатора и массивные металлические конструктивные элементы должны иметь надёжное металлическое соединение с баком, который снабжается заземляющимся контактом, имеющего обозначение "Земля" несмываемой надписью.

1.5.6 Месту установки трансформатора должен быть придан уклон, если об этом есть указание в эксплуатационной документации изготовителя.

1.5.7 Указатель уровня масла, газовое реле и кран для отбора масла на пробу должны быть расположены с учётом возможности наблюдения и доступа к ним.

1.5.8 До первого капитального ремонта трансформатора подпрессовку обмоток не производить.

1.5.9 Техника безопасности при эксплуатации трансформатора - по ГОСТ 12.2.007.2-85 и согласно ПТБ и ПУЭ электроустановок.

 

2.  Описание конструкции трансформатора

В качестве конструктивного прототипа в курсовом проекте выбрана конструкция современного серийного силового  двухобмоточного трехфазного  трансформатора ТМ- ТМ-2500/6

Такое решение позволяет применить в спроектированном трансформаторе ряд элементов конструкции серийного трансформатора, то есть  осуществить наиболее экономически выгодный вид стандартизации – унификацию. При этом существенно снизятся затраты на изготовление спроектированного трансформатора за счет применения оборудования и технологических процессов, которые используют для серийно выпускаемых трансформаторов.

На рис. 2.1 приведена принятая в проекте конструкция трансформатора.

Рисунок 2.1

2.1 Общая характеристика конструкции

Конструкцию трансформатора, обычно, представляют в виде трёх систем:

- магнитной;

- обмоток;

- вспомогательной.

Магнитная система предназначена локализации (канализации) основного магнитного потока, участвующего в преобразовании энергии, а также служит  механической основой, на которой располагается обмотка и ряд других конструктивных элементов. Величины индукции в магнитной системе и геометрические размеры ее конструкции определяют величину потерь и тока холостого хода.

Система обмоток необходима для осуществления процесса преобразования энергии, а плотность тока и геометрические размеры обмоток влияют на величину потерь и напряжения короткого замыкания.

Вспомогательная  система включает приспособления и устройства, конструкция которых необходима для обеспечения надежной работы трансформатора (например, система охлаждения), регулирования, защиты, контроля и т.п.

2.2 Конструкция магнитной системы

По расположению стержней, которые охватывают обмотки, различают пространственные (рис. 2.2) и плоские (рис2.3) магнитные системы.

Рисунок 2.2 - Пространственные магнитные системы

а) стыковая, стержни собраны из плоских пластин, ярмо-витое;

б) навитая, неразрезная, состоит из трех навитых колец

Рисунок 2.3 - Плоский стержневой магнитопровод.

           1-стержень; 2-верхнее ярмо; 3-нижнее ярмо

В проекте принята плоская трех стержневая магнитная  система (рис.2.1), которая состоит из трех стержней 23 и соединяющих их верхнего 15 и нижнего 30 ярем.

Поперечное сечение стержня имеет вид ступенчатой фигуры, вписанной в окружность (рис.2.4). Размеры ступеней стержня (пакетов) выбраны из условия наибольшего заполнения площади круга  площадью ступенчатой фигуры (наибольший коэффициент круга, Ккр ).

Диаметр стержня (т.е. диаметр описанной окружности вокруг ступенчатой фигуры) является основным размером с точки зрения проектирования.

Такая форма сечения стержня позволяет:

  •  снизить расход материала обмоток;
  •  избежать резких перегибов витков обмоток, что не нарушает изоляции проводников;
  •  равномерно распределить по длине витка электродинамические усилия;
  •  упростить изготовление обмоток, наматываемых на поверхность изоляционных цилиндров.

С целью уменьшения индукции (потерь в стали) ярма выполнены с большим сечением за счет объединения нескольких стержней (рис.2.5)

В проекте принято для стержня -  8    ступеней, а для ярма - 6.

Пакеты набираются (шихтуются) из электротехнической анизотропной холоднокатаной стали 3404 толщиной 0,35 мм. Шихтовка электротехнической сталью (в стали имеется присадка кремния) снижает потери от вихревых токов в магнитопроводе.

                                

         Рисунок 2.4 -  Сечение стержня                      Рисунок 2.5 - Сечение  ярма

Влияние воздушных зазоров  в местах стыка отдельных пластин ослабляют применением такой последовательности укладки (плана), при котором последующий слой пластин перекрывает стыки предыдущего. Стыки (углы) пластин могут быть прямыми (рис.2.6), косыми (рис.2.7) и комбинированными (рис.2.8). Применение таких  планов шихтовки позволяет снизить величину тока намагничивания, а косые углы, выполнение которых технологически более сложно, уменьшают потери в углах и дополнительно снижают ток намагничивания трансформатора.

Рисунок 2.6 - План шихтовки магнитной системы с прямыми стыкам

Рисунок 2.7 - План шихтовки магнитной системы с косыми стыками

Рисунок 2.8 - План шихтовки магнитной системы с комбинированными стыками

В спроектированном трансформаторе выбраны углы с комбинированными стыками (рис.2.8)

В собранном виде шихтованный магнитопровод (рис.2.3) прессуется. Под прессом на стержни накладывают бандажи из стеклоленты 20 (рис.2.1) на подложки из электротехнического картона. Расстояние между бандажами 15…20 см.

На ярма накладывают с двух сторон ярмовые балки 12, 31, и  хомуты 10 (рис.2.1). Ярмовые балки скрепляются выносными за ярма шпильками, а хомуты охватывают ярма по середине окна (рис.2.9).

Рисунок 2.9 - Прессовка ярма

1-ярмовая балка; 2-стяжная шпилька; 3-ярмо магнитопровода; 4-стальные полубандажи

Усиление механической связи верхних и нижних ярем с помощью прессующих (стержень) пластин или стяжных (ярем) шпилек позволяет избежать возможность расшихтовки верхнего ярма при транспортировке полностью собранного и скрепленного магнитопровода. В таком виде его называют остовом.

Для усиление механической связи верхних и нижних ярем в проекте приняты прессующие (стержни) пластины.

Остов после проверки на соответствие его заданным потерям и току намагничивания поступает на участок сборки активной части (остов с обмотками). На этом участке расшихтовывают верхние ярмо и подготавливают стержни для насадки изготовленных обмоток.

2.3 Система обмоток

В спроектированном трансформаторе принято концентрическое расположение обмоток относительно стержня. На каждом стержне обмотка НН 22 располагается ближе к стержню, а обмотка ВН 21 охватывает обмотку НН (рис.2.1).

По расположению проводников витка и витков относительно стержня наиболее распространенными типами обмоток являются:

- цилиндрические из круглого провода;

- цилиндрические из прямоугольного провода;

- винтовые (одно- и многоходовые);

- непрерывные спиральные катушечные.

В проекте для НН выбрана винтовая обмотка, а для стороны ВН – цилиндрическая обмотка.

Обе обмотки выполнены из прямоугольных алюминиевых проводников с бумажной изоляции типа АПБ.

Выбранная изоляция проводников обеспечивает класс нагревостойкости А (допустимый перегрев обмотки относительно окружающего воздуха 650 С, при наибольшей его температуре 400С). Этому классу (не ниже) соответствует остальные изоляционные материалы.

Обмотки намотаны на цилиндрах  выполненных  из электротехнической бумаги и пропитанные бакелитовым лаком.

Для обеспечения одновременно изоляции и надежного охлаждения обмотки выполняются с осевыми (вертикальными) и радиальными (горизонтальными) каналами, по которым естественным способом перемещается трансформаторное масло. Осевые каналы формируются с помощью вертикальных прокладок – реек (рис.2.10), а радиальные каналы – с помощью реек и прокладок (рис.2.11) .

Рисунок 2.10 - Различные формы поперечных сечений реек

Рисунок 2.11 - Расположение реек и междукатушечных прокладок

1-бумажно-бакелитовый цилиндр; 2-обмотка; 3-рейка; 4-прокладка

Между слоями, спаренными витками и катушками применяют в качестве изоляции кабельную бумагу К-120 толщиной 0.12 мм, или шайбами  из электротехнического картона толщиной 1 или 2 мм.

В проекте для обмоток использованы:

- рейки для обмотки НН и ВН;

- шайбы для обмотки НН - электротехнический картон марки Б;

- кабельную бумагу для междуслоевой изоляции в обмотке ВН- бумагу К-120 толщиной 0.12 мм

Обмотка ВН каждой фазы выполнена с отпайками от четырех секций (катушек), каждая из которых имеет 2,5% от витков, соответствующих требуемому коэффициенту трансформации. Общее (суммарное) количество витков составляет 105% от требуемого коэффициентом трансформации.

Отпайки в обмотке ВН служат для регулирования напряжения путем переключения витков. Переключение осуществляется без возбуждения – ПБВ, т.е. трансформатор отключен полностью от сети.

Перед насадкой обмоток на стержни (верхнее ярмо 15 расшихтовано, рис.2.1) на нижнем ярме и ярмовых балках располагают уравнительную изоляцию 25. Она выполняется из дерева (бука) и образует вместе с наибольшим выступом пакета ярма горизонтальную площадку. На этой горизонтальной площадке располагают изоляционную шайбу 24 из прессованного электрокартона. На шайбе имеются выступы, на которые упираются обмотки в НН и  ВН. Эти выступы позволяют маслу проходить между ними в вертикальные и горизонтальные каналы обмоток, обеспечивая охлаждение последних перемещающимся  маслом.

Далее обмотки располагают на стержнях. Сверху на обмотки накладывают эти же шайбы с выступами, но с разворотом на 1800, что позволяет охлаждающему маслу (на уже нагретому) выходить из обмоток в бак. На шайбы накладывают прессующие кольца, зашихтовывают верхнее ярмо 15, стягивают его ярмовыми балками 12, а затем прессующими болтами 19 (рис.2.1), которые крепятся к ярмовым балкам, подпрессовывают обмотки для придания обмоткам монолитности. Таких прессующих болтов- 12 штук.

После пайки к концам обмоток отводов к вводам и переключателю витков эту часть трансформатора называют активной. Далее она поступает на участок окончательной сборки трансформатора.

2.4 Вспомогательная система

Основные элементы конструкции вспомогательной системы трансформатора изображены на общем виде (рис.2.1).

Над активной частью расположен переключатель витков 11. Рукоятка привода переключения витков располагается на стенке бака или на крышке бака.

Активную часть трансформатора вместе с переключателем витков располагают в баке 8, на дне которого кладут деревянные бруски 26. Бруски лежат  вплотную к стенке бака, их крепят к нижним ярмовым балкам 31. Такая конструкция позволяет снизить добавочные потери в стенках бака от потоков рассеивания третей гармоники (увеличив немагнитный зазор между ферромагнитным дном бака и нижним ярмом 31), а также предотвращает смещение активной части по дну бака.

На верхних ярмах выполняют упорные болты 17, которые, упираясь в стенки бака, исключают наклон активной части к стенкам бака при транспортировке и монтаже.

К наружным стенкам бака крепятся сварные радиаторы 29, увеличивающие площадь охлаждения, табличка 1 с паспортными данными, термосифонный фильтр, коробка выводов от контролирующих и сигнализирующих устройств, краны для заливки, слива и подключения установки для регенерования трансформаторного масла.

Сверху бак герметически закрывают крышкой 14. Герметичность обеспечивают прокладкой из маслобензостойкой резины 16 и соединением крышки с баком болтами 18.

Бак 8 с активной частью полностью заполняют трансформаторным      маслом 6.

На крышке бака крепят расширитель 3, который должен:

  •  поддерживать постоянное заполнение бака маслом при "тепловом дыхании";
  •  снизить вероятность попадания в масло влаги и пыли, что сохраняет электрическую прочность масла бака;
  •  уменьшить зеркало соприкосновения масла с воздухом, т.е. окисление и снижение электрической прочности.

Для контроля уровня масло в расширителе 3 служит указатель 5.

Сообщение расширителя с окружающим воздухом осуществляется через подсоединение к нему воздухоосушителя, имеющего маслянный замок и селикагелевое наполнение.

С баком расширитель соединяется через патрубки и газовое реле 7, которое предохраняет разрушение бака при резком возрастании давления внутри него. Например, при "пожаре в железе", когда наличие к.з. контуров в магнитной системе приводит к выделению больших потерь, нагреву масла с переходом в газообразное состояние. В таких случаях трансформаторное масло резко перемещается в расширитель, способствует замыканию контактов балончика, заполненного ртутью. Подается команда на отключение трансформатора от сети.

Полностью снизить давление внутри бака после отключения не удается из-за инерции теплового процесса. Однако повышенное давление одновременно выдавливает мембрану 2, герметически закрывавшую выхлопную трубу 4, через отверстия которой выбрасывается масло и газы, снижая давление в баке до атмосферного.

На крышке бака располагается вводы обмоток НН и ВН 13, которым подсоединяются отводы обмоток с некоторым запасом по длине (петля – температурный компенсатор).

Для передвижения трансформатора в продольных и поперечных направлениях к дну бака привариваются поворотные катки 28.

Конструкция, габаритные размеры и расстояния между катками трансформатора соответствует требованиям, заданным и в техническом условии.

  1.  ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ

Исходные данные:

Sн=1400000BA;   Uвн=10000B;   Uнн=525B;   

Uкн=5,5%;   m=3 ;   f=50 Гц;   

Pо= 2200Вт;   Pк=14000Вт;   io=1,4%;   

соединение Y/D-11

3.1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

 3.1.1. МОЩНОСТЬ НА ОДНУ ФАЗУ

Sф=Sн/m=1400000/3=466666,667   В А;   

 3.1.2. НОМИНАЛЬНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ ТОКИ НА СТОРОНАХ ВН(2) И НН(1)

Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=1400000/(1,73*10000)=80,829   А;

Iл1=Sн/(sqr(3)*Uнн)=1400000/(1,73*525)=1539,601   А;

 3.1.3. ФАЗНЫЕ ТОКИ НА СТОРОНАХ ВН И НН

Iф2=Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=1400000/(1,73*10000)=80,829   А;

Iф1=Iл1/sqr(3)=1539,600717839/1,73=888,889   А;

3.1.4. ФАЗНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА СТОРОНАХ ВН И НН

Uф2=Uвн/sqr(3)=10000/1,73=5773,503   В;

Uф1=Uнн=525,000   В;

3.1.5. АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ НАПРЯЖЕНИЯ КЗ

Uка=(Pк/Sн)*100=(14000/1400000)*100=1,000%;   

3.1.6. РЕАКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ НАПРЯЖЕНИЯ КЗ

Uкр=sqr(Uк^2-Uка^2)=sqr(30,25-1)=5,408%;

3.1.7. ПРОВЕРКА

НН:   S1=m*U1ф*Iф1=3*525*888,888888888889=1400000,000Вт;   

ВН:   S2=m*U2ф*Iф2=3*5773,50269189626*80,829=1399999,347Вт;

 3.1.8. ВЫБОР ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ИСХОДЯ ИЗ НОМИНАЛЬНЫХ ЛИНЕЙНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ТАБЛ.4.1.[1]  

Uисп.вн=35000 B;   

Uисп.нн=5000 B;   

 3.2. ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПРОМЕЖУТКОВ

Выбор проведен согласно рекомендации[1] (см. табл.4.4. табл.4.5 [1]), изоляционные промежутки показаны на Рис. 3.1

а01=0,015 м   -расстояние между стержнем и обмоткой НН;

a12=0,02 м   -расстояние между обмоткой НН и ВН;

a22=0,018 м   -расстояние между  обмотками ВН;

Lс1=0,018 м   -выступ цилиндра над обмоткой  НН;

Lс2=0,02 м   -выступ цилиндра над обмоткой  ВН;

ас1=0,006 м   -расстояние между цилиндром и обмоткой НН;

L02=0,05 м   -расстояние между  обмоткой ВН и ярмом;

B12=0,004 м -толщина цилиндра под обмоткой ВН;

B01=0,004 м  -толщина цилиндра под обмоткой НН;

 3.3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

Принято:

Покрытие  нагревостойкое .

Марка стали - 3404.

Толщина листов = 0,35 мм.. Материал обмоток - аллюминий.

Kкр=0,929 - коэффициент заполнения круга .

A=35000A/m  - линейная нагрузка.

B=1,58Тл  - индукция в стержне .

K=0,5

beta=1,5

J=1800000A/м^2  - плотность тока .

Kcu=0,22 - коэффициент заполнения окна медью.

alfa=2,9

lamda=0,9

Kз=0,97

Kc=Kкр*Kз=0,9011

3.3.1. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ ПОСТОЯННОЙ АРНОЛЬДА

1).ПОСТОЯННАЯ АРНОЛЬДА

Ca = (2*Sqr(2))/(m*pi^2*Kc*A *B)=(2,828)/(3*9,870*0,9011*35000*1,58)= 0,000002м^3/Дж.

2). УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ АКТИВНОЙ ЧАСТИ

V = Ca * Sн / f =0,000002*1400000/50=0,054 м^3.

3). ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ

Da = (V / alfa) ^ (1 / 3)=(0,0537/2,9)^(0,3333333)=0,265 м.

4). ВЫСОТА ОБМОТКИ

La = Da * alfa=0,265*2,9=0,767 м.

3.3.2. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ПОСТОЯННОЙ

1). УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПОСТОЯННАЯ

CS = ((4*SQR(2))/(PI^2*KC*KCU*J*B))^(1/ 4)= ((5,657/(9,870*0,9011*0,22*1800000*1,58))^(0,25)=0,031753  М/ДЖ^(1/4).

2). ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ

Ds = Cs*(Sн/(alfa*m*lambda*f))^(1/ 4)= 0,032*(1400000/(2,9*3*0,9*50))^0,25=0,246 м.

3). ВЫСОТА ОБМОТКИ

Ls = Ds * alfa=0,246*2,9=0,712 м.

3.3.3. РАСЧЕТ ПО МЕТОДУ [1]

Kр=0,95 -коэффициент Роговского

1).ПРИВЕДЕННАЯ ШИРИНА ДВУХ ОБМОТОК

a123 = K*((Sф/1000) ^ (1/4))*10^(-2)=0,5*((466666,667/1000)^(1/4))*10^(-2)= 0,023 м.

2). ШИРИНА ПРИВЕДЕНОГО КАНАЛА РАССЕИВАНИЯ

aр = a12 + a123=0,02+0,0232=0,043 м.

3). ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ

D1 = 0.507 * (((Sф / 1000) * ar * beta * Kr) / (f * Ukr * B ^ 2 * Kc ^ 2)) ^ (1 / 4)=0,507*(((466,67*0,04*1,50*0,95)/(50,00*6,13*2,50*0,81))^(1/4)=0,235 м.

4). СРЕДНИЙ ДИАМЕТР КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ

d12 = D1 + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,2352+0,03+0,0651+0,02=0,350 м.

где

a1 = k1 * a123=1,4*0,0232=0,033 м.

k1=1,400

5). ВЫСОТА ОБМОТКИ

L1 = pi * d12 / beta=3,141592654*0,3502/1,5=0,734 м.

6).РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТРЕМЯ МЕТОДАМИ

Ca

Cs

[1]  

D(м)  

0,265  

0,246  

0,235

L(м)  

0,767  

0,712  

0,734

3.3.4. ПРИНЯТЫЕ ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ

Диаметр стержня

D=0,245 м.

Высота обмотки

L=0,8м

3.3.5. УТОЧНЕНИЕ

1). СРЕДНИЙ ДИАМЕТР КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ

d12 = D + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,360 м.

где

a1 = k1 * a123=1,4*0,0232=0,033м.

a123 = K * ((Sф / 1000) ^ (1 / 4)) * 10 ^ (-2)=0,023 м.

2). ВЫСОТА ОБМОТКИ

L = pi * d12 / beta=3,141592654*0,3601/1,5=0,754 м.

3). АКТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ СТЕРЖНЯ

Пc = (Kc * pi * D ^ 2) / 4=(0,9011*3,141592654*0,060025)/4=0,042 м^2.

4). ЭДС ВИТКА

Eв = 4.44 * f * B * Пc=222*1,580*0,0425=14,901 B.

3.3.6. ВЫБОР ТИПА ОБМОТОК

Выбор типов обмоток НН и ВН промзведен согласно рекомендациям Тихомирова.

Принято:

тип обмотки НН-винтовая;

тип обмотки ВН-цилиндрическая;

Напряжение одного витка

Uв=pi*SQR(2)*f*Bc*((pi*D^2)/4)*Kc=3,14*1,41*50,00*1,58*((3,14*0,06)/4)*0,90=14,91  B.

3.4. РАСЧЕТ ВИНТОВОЙ ОБМОТКИ НН

Эскиз обмотки приведен на Рис.3.2

Рисунок 3.2 -  обмотка НН

3.4.1. КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ

W1=U1ф/Uв=525,00/14,91 = 35,21 витк.

Принятое число витков     W1= 35,00

3.4.2. УТОЧНЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИНДУКЦИИ

B1=U1ф/(4.44*f*((pi*D^2)/4)*Kc*W1=525,00/(4.44 *50,00((3,14*0,25^2)/4)*0,90*35,00)=1,59 Тл.

 3.4.3. УТОЧНЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВИТКОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Uв=U1ф/W1=525,00/35,00 = 15,00 B.

3.4.4. ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ВЫСОТА ВИТКА

-проверка на одноходовую

hв=L/(W1+4)=800,00/(35,00+ 4) = 20,51 мм..

-проверка на двухходовую

hв=L/(W1+1)=800,00/(35,00+ 1) = 22,22 мм..

-проверка на четырёххходовую

hв=L/(W1+1)+hk=800,00/(35,00+ 1)+5 = 27,22 мм..

(для одноходовой высота витка должна быть (hв <=18 мм), для двухходовой  (18 > hв <= 36 мм.), для четырёхходовой (36 > hв <= 72 мм.)

3.4.5. ВЫБОР ТИПА ВИНТОВОЙ ОБМОТКИ

принят тип винтовой обмотки -  двухходовая со спареными ходами

3.4.6. УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ ВИТКА

hв=L/(W1+1)=800,00/(35,00+1)=22,22 мм..

3.4.7. РАЗМЕР ГОЛОГО ПРОВОДНИКА

hг=hв / 2  - 0.5* (hк+бпр) - 2б =22,22/ 2 - 0.5 * (5,00+2,00)-0,50 = 7,11 мм..

где

hk=5,00мм.  - высота радиального канала

бпр = 2,00мм.. - прокладка

2б =0,50 мм.  - изоляция.

3.4.8. ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ВИТКА

Пв1=I1ф/J=888,89/1,80=493,827166666667 мм.^2

 3.4.9. ВЫБОР МАРКИ ПРОВОДА

Принято число элементарных проводников

n=14 шт.

Принято число элементарных проводников

n=16 шт.

Выбран провод АПБx n x (a x b)/(a' x b')= 16x(4x7,5)/(4,5x8)

где

a'=a+2б

b'=b+2б

2б=0,5

Ппр=29,1 мм.^2

3.4.10. УТОЧНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТОКА И СЕЧЕНИЯ ВИТКА

Пв=Ппр*n=29,1*16=465,6 мм.^2

J1=Iф1/(Пв) =888,89/465,60= 1,91  A/мм.^2

3.4.11. УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ ОБМОТКИ

обмотка -  двухходовая со спареными ходами

L1=2*b'*(W1+1)+K*(hk*W1+(W1+1)*бпр)=16,00*(35,00+1)+0,90*(5,00*35,00+(35,00+1))*2,00 ) = 798,30 мм.

3.4.12. РАДИАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ОБМОТКИ

a1=a'*n/2=4,50*16,00/ 2  = 36,00 мм.

 3.4.13. ВНЕШНИЙ И ВНУТРЕННИЙ ДИАМЕТРЫ ОБМОТКИ НН

D1'=D+2*a01=245,00+ 2*15,00 = 275,00 мм.

D1''=D1'+2*a1= 275,00+2*36,00 = 347,00 мм.

 3.4.14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ОБМОТКИ

G1=C*0,0000847*Пвит*W1*Dср=3,00*0,0000847*465,60*35,00*31,10 = 128,78 кг

где

C=3- число стержней

0,0000847- коэффициент для выбранного металла провода [Al]

Dср=31,1 cм - средний диаметр обмотки

3.4.15. ПОТЕРИ В ОБМОТКЕ

Pобм1=K*G1*J1^2 = 12,75*128,78*1,91^2 =5984,46 Вт

12,75 -коэффициент для выбранного металла провода [Al]

3.4.16. ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ

Похл1=C*Kз*2*pi*Dср*a1*W1=3,00*0,75*2*3,14160*0,31*0,04*35,00 = 5,54 м^2

3.4.17. УДЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК

q1=Pобм1*Кд/Похл =5984,46 * 1,03/5,54 = 1107,2738843 Вт /м^2

где Побм в Ваттах.

Kд=1,025- коэффициент добавочных потерь

3.5. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБМОТКИ ВН.

Эскиз обмотки приведен на Рис.3.4

Рисунок 3.4 – Многослойная цилиндрическая обмотка

принятая плотность тока для обмотки ВН =1600000 А/м^2

3.5.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ВИТКОВ

W2=U2ф/Uв=5773,50/15,00=384,90 вит.

Принято   W2=385 вит.

Wр=0,025*W2= 0,025*385=9,625витков

окончательно принятое число витков с учетом регулирующих

W2=W2+2*Wр=385,00+ 2*10,00 = 405,00 витков.

где

Wр =10- принятое число регулировочных витков.

 3.5.2.  ВИТКОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Uв2=Uв1=15,00 B.

3.5.3.УТОЧНЕНИЕ ИНДУКЦИИ В СТЕРЖНЕ

B2=(4*Uв2)/(pi*f*Sqr(2)*pi*D^2*Kc)= (4*15,00)/(3,14*50,00*1,41*3,14*0,06*0,90)=1,59  Тл.

 3.5.4. ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ СЕЧЕНИЕ ВИТКА

Пв2=I2ф/J2=80,83/1600000,00=0,000050518125 м^2

Принято число элементарных проводников

n=1 шт.

Выбран провод АПБx n x (a x b)/(a' x b')= 1x(3x18)/(3,5x18,5)

где

a'=a+2б

b'=b+2б

2б=0,5

Ппр=53,1 мм.^2

3.5.5. УТОЧНЕННОЕ СЕЧЕНИЕ ВИТКА

Пв=n*Ппр=1*53,1=53,1 мм.^2

3.5.6. УТОЧНЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА

J2=Iф2/Пв=80,83/53,10=1522203,39A/мм.^2

3.5.7. КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ В СЛОЕ

Wсл = L / ( n*b') - 1=800,00/(1,00*18,50)-1=42,24 шт.

Принято      Wсл=42

3.5.8. КОЛИЧЕСТВО СЛОЕВ

nсл=W2/Wсл=405,00/42,00=9,64

принято  nсл=9,00

9,00 слоев по - 42,00 витков.

1 слой с 27,00 витками.

 3.5.9. ТОЛЩИНА ИЗОЛЯЦИИ МЕЖДУ СЛОЯМИ

определяется по межслоевому  напряжению   Uм.сл.=2Uв2*Wсл

Uм.сл.= 2*15,00*42,00=1260,00 B

бмсл=N*бсл=4*0,12=0,48 мм..

где

N=4- число слоев изоляционной бумаги

бсл=0,12 мм.. - толщина слоя

 3.5.10. РАДИАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ОБМОТКИ:

a2=nсл*a'+(nсл-1)*бмсл+aк2*nк=10,00*3,50+(10,00-1)*0,48+5,00*0,00=39,32 мм.

где

aк2=0(мм.) - размер  каналa

nк=0-число каналов

3.5.11. УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ ОБМОТКИ

L2=n*b'*(Wсл+1)+(5...15)=1,00*18,50*(42,00+1)+4,5 = 800,00 мм.

На разбухание принято 4,5 мм.

3.5.12. ВНУТРЕННИЙ ДИАМЕТР ОБМОТКИ ВН

D2'=D1''+2*a12'=347,00+2*24,0000=395,00 мм.

где

a12'= a12 + a' =0,02+4=24 мм.

 3.5.13. ВНЕШНИЙ ДИАМЕТР ОБМОТКИ ВН

D2''=D2'+2*a2=395,00+2*39,32=473,64 мм.

3.5.14. МАССА ОБМОТКИ

G2=c*k*((D2'+D2'')/2)*W2*Пв =3,00*0,000084700000*(43,43)*405,00*53,10=237,34 кг

где

C=3-число стержней

k=0,0000847-коеффициент для выбранного металла провода [Al]

3.5.15. ПОТЕРИ В ОБМОТКЕ ВН

Pк2=koef*(J2^2)*G2 = 12,75*(2,32*237,34=7011,64 Вт

где  J2 = 1,52 A/мм.2

koef = 12,75- коэффициент для выбранного металла провода [Al]

 3.5.16. ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ

Похл2 = c * k * pi * (D2' + D2'') * L2 * n = 3,00*0,80*3,14*(395,00+473,64) *800,00*1,00 = 5239497,52 мм.^2

Похл2 =5,23949752 м^2

где с = 3

k = 0,8 - коэффициент закрытия

n = 1

3.5.17. ТЕПЛОВОЙ ПОТОК

q2=Kд*Pк2/Похл2 = 1,02500*7011,64/5239497,52 = 0,0013716830 Вт/мм.^2

q2=1371,6830426136 Вт/м^2

где  Кд=1,025 - коэффициент добавочных потерь.

В результате расчета обмоток получили следующие значения высот обмоток

L1=798,30 мм.

L2=800,00 мм.

3.6. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ И НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.6.1. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ КЗ

3.6.1.1. ПОТЕРИ В БАКЕ ТРАНСФОРМАТОРА

Pб=10*K*Sn= 10*0,04*1400,00=560,00 Вт

где

K=0,04

Sn=1400 кВт

3.6.1.2. ПОТЕРИ В ОТВОДАХ ОБМОТКИ НН

Pотв1=K*J1^2*Gотв = 12,75*1,91^2*14,05 = 652,91 Вт

где

К = 12,75

J1=1,9091256443299 A/м

Gотв=Lотв*Потв*gamma =11,176*0,0004656*2700,00=14,05 кг

Lотв1=14*L1=11,1762 м - соединение Треугольник

Потв=0,0004656м^2

gamma=2700

3.6.1.3. ПОТЕРИ В ОТВОДАХ ОБМОТКИ ВН

Pотв2=K*J2^2*Gотв = 12,75*1,52^2*0,86 = 25,41 Вт

где

К = 12,75

J2=1,5222 А/м

Gотв=Lотв*Потв*gamma =6,00*0,0000531*2700,00=0,86 кг

Lотв1=7.5*L2=6 м  - соединение Звезда

Потв=0,0000531м^2

gamma=2700

3.6.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ОБМОТКИ НН

Kдоб1=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2) * (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,455*1677897,393*0,00*(64,00- 0.2)=1,034584

где

beta = (b*m*Kр)/L1 =(8,00*70,*0,962)/798,30=0,675

b=8 мм.

a=0,0045  м

Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L1) = (20,00+36,00+39,32) / (3,142*798,30) =0,038

Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,038*(1-0,00) =0,962

ро=0,0386 - для аллюминия

 3.6.1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ОБМОТКИ ВН

Kдоб2=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2) * (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,888*1677897,393*0,00*(92,99- 0.2)=1,03588

где

beta = (b*m*Kр)/L2 =(18,50*42,*0,97)/800,00=0,942

b=18,5 мм.

a=0,0035  м

Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,03*(1-0,00) =0,97

Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L2) = (0,00+36,00+39,32) / (3,142*800,00) =0,03

ро=0,0386 - для аллюминия

3.6.1.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ КЗ ОБЩИХ

Pк=Кдоб1*Рк1+Кдоб2*Рк2о+Ротв1+Ротв2+Рб =1,03*5984,464258+1,04*6661,057+652,91+25,41+560,00=14329,772 Вт

где

Pк2о=Pк2-0.05*Pк2=7011,6389 - 0.05*7011,6389=6661,057 Вт

Отклонение от заданого значения Pк составляет2,35551356747725 %

3.6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.6.2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ КЗ

Uка = Pк/(100*Sн) =14329,77/(*.01*1400000,00)=1,024 %

 3.6.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ КЗ

Uкр=(7.92*f*S'*beta*aр*Kр)*0.001/(Uv^2)= (7.92*50,00*466,67*1,44*4,51*0,97)*0.001/225,00 = 5,16 %

где

aр=a12+(a1+a2)/3 = 20,00+(36,00+39,32)/3 = 45,107 мм.

aр=4,511 см

beta=pi*(D+2*a01+2*a1+a12)/L=3,142*(245,00+2*15,00+2*36,00+20,00) /799,15=1,443

 3.6.2.3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КЗ

Uк=SQR(Uкa^2+Uкр^2) =SQR(1,05+26,66)=5,264 %

Отклонение от заданого значения Uкз составляет-4,29350735015305 %

3.7. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ В ОБМОТКАХ НН И ВН

3.7.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕГО УСТАНОВИВШЕГОСЯ И УДАРНОГО ТОКА КЗ

Iку1=100*Iф1/(Uк*(1+(100*Sн)/(Uк/Sк)))= 100*888,89/(5,26*(1+(100*1,40)/(5,26*500,00)))=16033,76 А

Iку2=100*Iф2/(Uк*(1+(100*Sн)/(Uк/Sк)))= 100*80,83/(5,26*(1+(100*1,40)/(5,26*500,00)))=1457,99 А

где

Sк =500  МВА

3.7.1.1. НАИБОЛЬШЕЕ МГНОВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ТОКА КЗ

Iкм1=SQR(2) * Kmax * Iку1 =1,41*1,54*16033,76 =34839,40 A

Iкм2=SQR(2) * Kmax * Iку2 =1,41*1,54*1457,99 =3168,04 A

где

Kmax = 1+EXP(-pi * Uка / Uкр ) = 1 + EXP( -3,14*1,02/5,16) =1,54

- коэффициент учитывающий максимально возможную апереодическую составляющую тока КЗ

- индексы 1 и 2 указывают на обмотки НН и ВН соответственно

 3.7.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ В ОБМОТКЕ

 3.7.2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ СИЛ ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОБМОТКУ

Fр=0.628* (Iкм1 * W1)^2 * beta * Kр * 10^(-6) =0.628*(34839,40*35,00)^2 * 1,22*0,00*10^(-6) =1103988,49 H

где

beta =pi* (D1'+D1'')/(2*L1) = 3,14(347,00+275,00)/(2*798,30)=1,22

 3.7.2.3. ПРОВЕРКА ОБМОТОК НА РАЗРЫВ И СМЯТИЕ

Fc=Fр/(2*pi) =1103988,49/(2*3,14)=175704,82 H

Gсждоп =15МПа - допустимое радиальное усилие сжатия

Gсж1= Fс/(W1*Пв1)=175704,82/(35*465,60)=10,78 МПа

Gсж2= Fс/(W2*Пв2)=175704,82/(405*53,10)=8,17 МПа

где

Пв1 = 465,60 мм.^2

Пв2 = 53,10 мм.^2

3.7.2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ УСИЛИЙ СЖАТИЯ

Fос' = Fр*aр/(L1+L2) = 1103988,495*45,107/(798,30+800,00) =31156,402 Н

где

aр=a12+(a1+a2)/3=20,00+ (36,00+39,32)/3=45,107 мм.

Fос'' =0

Fсж1=Fос' =31,16кН

Fсж2=Fос' =31,16кН

Gсждоп = 20 МПа - допустимое осевое усилие сжатия

Gсж1=Fсж1*10^(-3) / (a1*0.06*n) = 31,16*10^(-3)/(0,036* 0.06 *8) =1,803 МПа

где a1- радиальный размер соответствующей катушки(в метрах )

n =8-число прокладок по окружности обмотки

(0,06) - ширина прокладки в метрах

Gсж2=Fсж2*10^(-3) / (pi*(D2''- a2)*a2) = 31,16*10^(-3)/(3,1416* (0,4736-0,0393)*0,0393 ) =0,581 МПа

где a2- радиальный размер обмотки ВН(в метрах )

(D2''-a2) =0,43432 м. среднтй диаметр катушки

 На Рис.3.5 показано распределение сжимающих осевых сил

а – равновысокие обмотки

б – не равновысокие обмотки

Рисунок 3.5 – Распределение сжимающих осевых сил для различных случаев взаимного расположения обмоток

3.7.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ УСЛОВНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТКИ

Vканн = (670*4/(5.5*(Uк/(J1))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 5,26/(1,91))^2 - 4 )+90 =160,88 С

Vкавн = (670*4/(5.5*(Uк/(J2))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 5,26/(1,52))^2 - 4 )+90 =133,39 С

где

4 - наибольшая продолжительность КЗ

90 С - начальная температура обмотки

J1 и J2 - плоность тока в обмотках НН и ВН соответственно

Класс изоляции  - А

3.7.4.ВРЕМЯ  ДОСТИЖЕНИЯ  ОБМОТКАМИ ПРЕДЕЛЬНОДОПУСТИМЫХ ТЕМПЕРАТУР

tкнн = 0.79*(Uк/J1)^2 = 0.79 * (5,264/1,91)^2 =6,01 c

tквн = 0.79*(Uк/J2)^2 = 0.79 * (5,264/1,52)^2 =9,45 c

Допустимая обмоточная температура = 200 гр. цельсия

 3.8. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной

системы. Её конструкция показана на Рис.3.6. Стержни магнитной

системы скреплены бандажами из стеклоленты, ярма прессуются

ярмовыми балками. Размер пакетов выбран по Табл.8.3.[1].

Без прессующих пластин

.

Рисунок 3.6 – Трёхфазная плоская шихтованная магнитная система

|_d(м)_|_nc_|_Kкр_|aя(мм.)|      a = |240| 220 | 200 | 180 | 155 | 140 | 120 | 100 |

| 0,25   07,00   00,91   06,00        b = |035| 024 | 016 | 012 | 011 | 006 | 006 | 005 |

где

ая - ширина крайнего наружного пакета ярма

nc - число ступеней в сечении стержня

nя - число ступеней в сечении ярма

Площадь сечения стержня Пфс и ярма Пфя приняты по Табл.8.7.[1].

Пфс = 446,2      см^2

Пфя = 452,6      см^2

Объем углов магнитной системы приняты по Табл.8.7.[1].

Vу = 9392       см^3

3.8.1. АКТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ СТЕРЖНЯ И ЯРМА И РЕАЛЬНЫЙ ОБЪЕМ УГЛОВ

Пс = Пфс*Кз =446,2*10^(-4)0,97 = 0,0432814 м^2

Пя = Пфя*Кз =452,6*10^(-4)0,97 = 0,0439022 м^2

Vу = Vу*Кз =9392*10^(-6)0,97 = 0,00911024 м^3

Пз=sqr(2)*Пс =1,41*0,04=0,061м^2

3.8.2. ВЫСОТА ОКНА МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ LC И РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ОСЯМИ СТЕРЖНЕЙ (С)

lc =L+(lo'+lo'')= 0,80+(0,05+0,05)=0,90 м

C = D''+a22 =0,47364+0,018=0,49164 м

3.8.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ СТЕРЖНЕЙ ЯРЕМ И УГЛОВ

Gy=Кз*Vя*7560=67,60253592кг

Gя=Gя'+Gя''=795,6778466448кг

Gс=Gc'+Gc''=929,56366044кг

где

Kз=0,97

Gя'=2*(c-1)*C*Пя*7650 = 2*(3-1)*0,492*0,044*7650 =660,47 кг

Gя''=2*Gу =2*67,60=135,21 кг

Gc'=c*Пс*lc*7650=3*0,04*0,90* 7650 =893,98 кг

Gc''=c*(Пс*a1я*7650-Gу))=3*(0,04*0,24*7650-67,60))=35,59 кг

где

a1я - максимальная ширина пакета ярма

3.8.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА

Индукция в стержне, ярме и местах косых стыков

Bc = Uв/(4.44*f*Пс)=15,00/(4.44*50,00*0,0433)=1,56 Тл

Bя = Uв/(4.44*f*Пя)=15,00/(4.44*50,00*0,0439)=1,54 Тл

Bкос = Bc/sqr(2)=1,56/1,41=1,10 Тл

Удельные потери для стали ярем, стержней и стыков по Табл.8.10.[1] для выбраной стали

Pc=1,150Вт/кг  ; Pсз =615       Вт/м^2;

Pя=1,110Вт/кг  ; Pяз =600       Вт/м^2;

Pкос=265       Вт/кг  ;

Пз=6,12091428784949E-02м^2

На основаниии пар.8 и Табл.8.12.[1] приняты коэфициенты

Кпя =1,0-коэф. увиличения потерь, зависит от формы ярма

Кпп =1,01-учитывает влияние прессовки на потери ХХ

Кпр =1,02-учитывает увиличение удельных потерь в стали в связи с резкой

Кпз =1-коэфициент заусенцев

Кпш =1,01-коэфициент перешихтовки

Кпу =8,58-учитывает увиличение потерь в углах магнитной системы

Pxx(заданые)=2200,00

Pхх=[Kпр*Кпз*(Рс*Gc+Pя*Gя'4*Pя*Gу+(Pc+Pя)*Кпу*Gу/2)+6*Pкос*Пз] *Kпя*Kпп*Kпш=[1,02*1*(1,150*929,56++1,110*660,474*1,110*67,60+ (1,150*1,110)* 8,58*67,60/2 )+6*265*0,0612]*1,0*1,01*1,01=2344,0591 Вт

Отклонение потерь от заданого значения =6,5481409090909%

3.8.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

По пар.8.3. и Табл.8.17.[1] находим намагничивающие мощности

qc=1,447ВА/кг  ; qсз =13104ВА/м^2;

qя=1,376ВА/кг  ; qяз =12261,6ВА/м^2;

qкк=702А/м^2  ;

На основаниии пар.8 и Табл.8.12.[1] и 8.21[1]  приняты коэфициенты

Ктр =1,18-учитывает влияние резки полосы рулона на пластины

Ктз =1,0-учитывает влияние срезания заусенцев

Кпл =1,35-учитывает ширину пластин в углах магн. системы

Ктя =1,0-учитывает форму сечения ярма

Ктш =1,05-учитывает перешихтовку верхнего ярма

Ктп=1,05-учитывает прессовку магнитной системы

Кту=27,95-учитывает увиличение намагничивающей мощности в углах м.с.

Мощность холостого хода

Qx=[Kтр*Ктз*(qc*Gc+qя*Gя'-4*qя*Gя+(qc+qя)*Кту*Ктш*Gу/2)+6*qкк*Пз] *Ктя*Ктп*Ктш=[1,18*1,0*(1,447*929,56++1,376*660,47-41,37667,60+ (1,447+1,376)*27,95*1,05*67,60/2)+6*702*0,06]*1,0*1,05*1,05 = 6375,51 ВА

определение тока Х.Х.

Заданое значение тока холостого хода составляет  1,40%

Ixx=Qx/(Sн/100)=6375,51/(1400000,00/100)=0,45539%

Отклонение тока Х.Х. от заданного значения составляет -67,4719065415265 %

Ixxa=Px/(Sн/100)=2344,0591/(1400000,00/100)=0,167%

Ixxр=SQR(Ixx^2 - Ixxа^2)= SQR(0,207383065-0,02803374)=0,42349655%

3.9. РАСЧЕТ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1). Зависимомть КПД от нагрузки получена по формуле

КПД=1-(Кнг^2*Pк+Po)/(Кнг*Sн*cos(fi2)+Кнг^2*Pк+Po);

где

Pк=14329,7719Вт

Po=2344,0591Вт

Sн=1400000Вт

cos(fi2)=0,8;1,0

Кнг=0;0,25;0,5;0,75;1,0;1,25 - коэфициент нагрузки

Расчеты сведены в таблице 3.9.1

Таблица 3.9.1

Кнг

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

Cos=0,8

0

0,9885621

0,9895278

0,9877652

0,9853310

0,9826393

Cos=1

0

0,9908287

0,9916046

0,9901881

0,9882303

0,9860631

Значение коэфициента нагрузки Кнг, соответствующее максимальному КПД

Кнг.м=SQR(Po/Pк)=0,164;

Номинальный КПД (при Кнг=1) равен

КПДном.=0,9853(при cos(fi)=0.8)

КПДном.=0,9882 (при cos(fi)=1.0)

Характеристика ККД=f(Кнг) построена на рис.5

Рис.5

2). Зависимость вторичного напряжения трансформатора от Кнг строится по формуле

U2=U2н - deltaU

deltaU=Кнг*(Uка*cos(fi2)+Uкр*sin(fi2))

где

U2н- принято равным 100 %

Uка=1,0236 %

Uкр=5,1634 %

cos(fi2)=0.8;1.0

Кнг=0;0.25;0.5;0.75;1.0;1.25

Расчеты сведены в таблице 4.2

Таблица 4.2

Кнг

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

Cos=0,8

1

0,9902000

0,9804000

0,9706000

0,9608000

0,9510000

Cos=1

1

0,9974000

0,9949000

0,9923000

0,9898000

0,9872000

Характеристика U=f(Кнг) построена на рис.6

Рис.6

3.10. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

3.10.1. ВНУТРЕНИЙ ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ

-обмотка НН

Тэта01=q1*б/ lиз =1107,27*0,00025 / 0,17 =1,628 град.

где

q1=1107,2739 Вт  - плотность теплового потока на поверхности обмотки

б=0,00025 (м) - толщина изоляции провода на одну сторону

lиз=0.17 Вт.(м*град.С) - теплопроводность бумажной, пропитаной маслом изоляции провода

-обмотка ВН

Tэтa02=(2/3)*(p*a^2)/(8*Liamdaср)= (2/3)*(481,20201*0,00155)/(8*0,3415) = 0,182 град.

где

p=3,44*(J2^2*a*b*10^(-8))/(a'+бмс)*b'=3,44*(1522200,0^2*0,0030,018*10^(-8))/(0,0035+0,48)*0,0185 = 481,202007835211 Вт/м^3

- потери выделяющиеся в 1м^3 общего объема обмотки.

J2=1522200A/м - плотность тока в обмотке BН

a=0,003м. - размер провода без изоляции

b=0,018м. - размер провода без изоляции

a'=0,0035м. - размер провода c изоляцией

b'=0,0185м. - размер провода c изоляцией

бмс=0,48м. - толщина межслоевой изоляции

ar=0,0393 м. -радиальный размер катушки

Liamdacp=(liamda*0.17*(a'+бмс))/(Liamda*бмс+0.17*a')=(0,00039627*0.17*(0,0035+0,48))/(0,00039627*0,48+ 0.17*0,0035)=0,3415  Вт/м*град

- средняя теплопроводность обмотки

где

0.17 - УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ИЗОЛЯЦИОННОЙ БУМАГИ(ВТ/(М*ГРАД))

liamda=0.17*(b*a')/(b'-b)*b=0.17*(0,018*0,0035)/(0,0185-0,018)*0,018 =0,00039627

- СРЕДНЯЯ УСЛОВНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ОБМОТКИ.

3.10.2. ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ОБМОТОК

- обмотка НН

Тэта01м1=k1*k2*k3*0,35*q1^(0,6)=1*1,1*1*0,35*1107,27^(0,6)=25,82 град.

где

k1=1 - естественное масляное охлаждение

k2=1,1 - для внутренней обмотки НН

k3=1 - нет горизонтального канала

- обмотка ВН

Тэта02м2=k1*k2*k3*0,35*q2^(0,6)=1*1*1,1*0,35*1371,68^(0,6)=29,36 град.

где

k1=1 - естественное масляное охлаждение

k2=1 - для наружной обмотки ВН

k3=1 - есть горизонтальный канал

3.10.3. ПОЛНЫЙ СРЕДНИЙ ПЕРЕПАД ТЕМПЕРАТУРЫ ОТ ОБМОТКИ К МАСЛУ

- НН

Тэта ом ср1 = Тэта01+Тэта01м1=27,45 град

- ВН

Тэта ом ср2 = Тэта02+Тэта02м2=29,55 град

3.10.4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ БАКА

По табл.9.4.[1]  выбрана конструкция гладкого бака с радиаторами и прямыми трубами

Внутренние размеры бака

S1=S2=28мм.  - расстояния от обмотки до отводов ВН и от отводов ВН до стенки бака

S3=25мм. - расстояние от обмотки до отвода НН

S4=22мм. - расстояние от  отвода НН до стенки бака

S5=67мм. - расстояние от обмотки ВН до стенки бака

d1=20мм. - диаметр  отвода НН

d2=20мм. - диаметр  отвода ВН

Ширина бака B, высота бака H  и его длина A

B=(D2'' +S1+S2+d1+S3+S4+d2)/1000=(473,64+28+20+25+22+20)/1000=0,617 м

A=2*C+(D2''+2*S5)/1000=2*0,492+(473,64+2*67)/1000=1,591 м

Hач=(lc+2*hя+50)/1000=(900,00+2*240,00+50)/1000=1,43 м

Hяк=160 мм.

H=Hяк+Hач=1,58999999642372м

Принято

B=0,62м

A=1,59м

H=1,59м

3.10.5.  ДОПУСТИМОЕ ПРЕВЫШЕНИЕ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА ДЛЯ НАИБОЛЕЕ НАГРЕТОЙ ОБМОТКИ НН

Тэта мв= 65 - Тэта ом ср1=65 -27,4517644804632=37,55 град.

3.10.6.  ПРЕВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА В ВЕРХНИХ СЛОЯХ

Тэта мвв =1,2*Тэта мв=1,2*37,5482355195368=45,06 град.

3.10.7.  СРЕДНЕЕ ПРЕВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОЙ СТЕНКИ БАКА НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

Принимая предварительно перепад температуры на внутреней поверхности стенки бака

Тэта мб=5 град., и запас 2 град.

Тэта бв = Тэта мв - Тэта мб=37,5482355195368- 5- 2 =30,55 град.

3.10.8.  РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ КОНВЕКЦИИ ГЛАДКОЙ СТЕНКИ БАКА

Пкгл=H*2*(A+B)=1,59*2*(1,59+0,62)=7,03 м^2

3.10.9. ПОВЕРХНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ (ОРИЕНТИРОВОЧНО)

Пи= k*Пкгл = 1,5*7,0278=10,54 м^2

где  k=1,5 - для бака с радиаторами

3.10.10. ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ НЕОБХОДИМАЯ ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ ДЛЯ ЗАДАНОГО ЗНАЧЕНИЯ (ТЭТА БВ)

Пк=[(Pк+Pх)*1,05]/[2,5*Тэтавб^1,25]-1,12*Пи=[(14329,77+2344,06)*1,05] /[2,5*30,55^1,25]-1,12*10,54=85,70 м^2

3.10.11.  ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ КРЫШКИ

Пккр=0,5*A*B=0,5*1,59*0,62=0,49 м^2

3.10.12.  ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ РАДИАТОРОВ

Пкр(s)=Пк-Пкгл-Пккр=85,70-7,03-0,49=78,18 м^2

Выбран радиатор со следующими  размерами

Пктр=29,36 м^2 - поверхность теплоотдачи труб

Ap=1,1 м -расстояние между осями фланцев

Bp=1,89 м - длина радиатора

Ep=0,644 м - ширина радиатора

3.10.13. ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ РАДИАТОРА ПРИВЕДЕННАЯ К ГЛАДКОЙ  СТЕНКЕ БАКА

Пкр'=Пктр*1,26 = 29,360*1,26 =36,994 м^2

3.10.14. НЕОБХОДИМОЕ ЧИСЛО РАДИАТОРОВ

np=Пкр(s)/Пкр' =2,113

Принято 2 радиаторов

3.10.15. ПОВЕРХНОСТЬ КОНВЕКЦИИ БАКА

Пк=np*Пкр' +Пкгл+Пккр=2*36,9936+7,0278+0,4929=81,5079 м^2

3.10.16. ПОВЕРХНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ

Pи= (B + B) + (Ep + Bp + Ep + Abs((A - Bp))) * 2=8,196м^2

Пи=H*Pи=1,59*8,196=13,0316м^2

где Pи- периметр поверхности излучения

3.10.17. СРЕДНЕЕ ПРЕВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЫ НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

Тэта бв = [(1,05*(Pк+Px)/(2,8*Пи+2,5*Пк) ]^0,8=[(1,05*(14329,77+2344,06) /(2,8*13,03+2,5*81,51)]^0,8=30,91 град.

3.10.18. СРЕДНЕЕ ПРЕВЫШЕНИЕ  ТЕМПЕРАТУРЫ  МАСЛА ВБЛИЗИ  СТЕНКИ НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ  ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ  СТЕНКИ ТРУБЫ

Тэта мб = 0,165*[(1,05*(Pк+Px))/(np*Пкр'+Пкгл+0,5*Пккр)]^0,6=0,165* [(1.05*(14329,77+2344,06)/(2,00*36,99+7,03+0,5*0,49)]^0,6=4,14 град

3.10.19.  ПРЕВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

Тэта мв=Тэта мб+Тэта бв=4,145+30,906=35,050 град.

3.10.20. ПРЕВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА В ВЕРХНИХ СЛОЯХ НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

Тэта мвв=1,2*Тэта мв=1,2*35,050=42,060 град

3.10.21. ПРЕВЫШЕНИЕ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОБМОТОК НАД ТЕМПЕРАТУРОЙ ВОЗДУХА

-НН

Тэта ов1=Тэта ом ср1+Тэта мв=27,452+35,050=62,502 град.

-ВН

Тэта ов2=Тэта ом ср2+Тэта мв=29,545+35,050=64,596 град.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Спроектированный трансформатор удовлетворяет требованиям, предъявленным стандартом ГОСТ 11920-73Е; значение потерь и напряжения короткого замыкания, а также потерь и тока холостого хода находятся в допустимых пределах. Их заданные и расчетные значения приведены в табл.1

Табл.1

Величины

Параметры

Задано

Расчет

Отклонение

Потери холостого хода, Po, ВТ

2200

2344,0591

6,54%

Потери  замыкания,Pk, ВТ короткого

14000

14329,772

2,355%

Ток холостого хода,Io, %

1,4

0,455

-67,4719%

Напряжение короткого замыкания, Uk, %

5,5

5,264

-4,293%

 

 Требования, предъявляемые к трансформатору в целом, в полной мере относятся к обмоткам. Поэтому на выбор типа обмотки, наиболее полно отвечающей требованиям эксплуатации и в то же время простой и дешёвой в производстве, следует обращать особое внимание.

Отклонение потерь холостого хода на 6,54% и тока холостого хода на      -67,4719% от заданных величин свидетельствует о том, что увеличился вес магнитопровода. Однако в результате использования марки стали с низким удельными потерями, по сравнению с маркой стали, применяемой в прототипе, произошло снижение потерь холостого хода.

При проектировании мы стремимся уменьшить потери холостого хода и короткого замыкания, увеличить коэффициент заполнения, и уменшить, не в ущерб электрической прочности трансформатора, изоляционные расстояния главной изоляции обмоток.

Отклонение потерь короткого замыкания от нормы составляет 2,355 % , что лежит в пределах допустимых норм.Это указывает на то, что это влияет на КПД трансформатора, а также возможно, была принята другая плотность тока, немного меньше от базисной величины. Отклонение напряжения короткого замыкания составило -4,293% , что также лежит в пределах нормы.

Напряжение короткого замыкания зависит обратно пропорционально высоте обмотке, а увеличение последней уменьшает значение теплового потока. В связи с этим выбрано значение высоты обмотки, при котором напряжение короткого замыкания отличается от заданного в допустимых нормах, а тепловые потоки находятся в допустимых пределах.

Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха составляет 62,502°С и 64,596°С, что удовлетворяет нормы и свидетельствует о том, что тепловой расчет обмоток был проведен правильно. В процессе теплового расчета было выбрано 2 радиатора.

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. - М.:Энергоатомиздат,

         1986. - 528 с.

  1.  Расчет и конструирование трансформаторов: Учебник для техникумов.

        - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 236 с.

  1.  Сапожников А. В. Конструирование трансформаторов. – М.:

         Госэнергоиздат, 1939. – 390 с.

    4. Вольдек А.И.Электрические машины.-Л.Энергия, 1974.-840с


ЭТ01.060412.002

55

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

10

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

28

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

33

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

29

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

2

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

39

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

38

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

40

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

36

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

41

ЭТ01.060412.002

Н. Контр.

Реценз.

Давыдов А.Н.

Провер.

Клименко С.И.

Разраб.

ЭТ01.060412.002

48

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

52

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

49

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

47

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

9

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

35

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

43

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

46

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

51

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

54

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

56

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

53

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

НТУУ «КПИ» ФЭА

56

Листов

Лит.

Силовой трехфазный масляный трансформатор общего  назначения мощностью 1400кВ·А

Утверд.

ЭТ01.060412.002

27

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

2

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

42

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

ЭТ01.060412.002

13

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

12

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

30

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

8

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

17

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

23

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

ЭТ01.060412.002

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

37

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

34

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

ЭТ01.060412.002

ЭТ01.060412.002

11

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

31

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

44

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

45

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

ЭТ01.060412.002

50

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

54430. Моральні норми і правила співжиття у людському суспільстві 44 KB
  Нагадайте будь ласка що таке етикет Памятаєте я вам розповідала що у часи Людовіка ХІУ етикетками називали картки на яких писали основні правила поведінки та роздавали придворним. Скажіть про які обовязкові правила етикету нагадала дівчинці королева Які з правил етикету виконуються й зараз а які вже є застарілими Діти відповідають. З часом деякі норми змінюються ми вже не робимо реверанси але головні правила спілкування зостаються тими ж що в Аристотеля і Декарта вихованість ввічливість...
54431. РЕПРЕЗЕНТАЦІЯ ОБРАЗУ МОРЯ У ТВОРАХ УКРАЇНСЬКИХ ПИСЬМЕННИКІВ ЯК ЗАСІБ ЕКСПРЕСИВНОГО ВПЛИВУ, ФОРМУВАННЯ СВІДОМОСТІ СУЧАСНОГО СТУДЕНТА, ЙОГО ІНТЕЛЕКТУАЛЬНО-ЕСТЕТИЧНОГО СМАКУ І СВІТОСПРИЙНЯТТЯ 109.5 KB
  Це і мариністичні мотиви і образи в народній класичній і сучасній літературах; жанри морського роману й мариністичної лірики образи мореплавців першовідкривачів піратів та морських фантастичних істот у художніх творах. Не можна оминути й прислів’їв та приказок пов’язаних з морем рибалками риболовлею. Море Нащо в море воду лити коли й так море повне. І море починалося з краплі.
54432. Бачу пейзаж неозорого моря 122.5 KB
  Діти посміхаються. Що за вивіска така Музей Діти читають. Паличка торкається до стрічки і вона опускається падає і діти заходять в картинну галерею. Портретдіти декламують вірші Якщо бачиш на картині В безкозирці моряка Чи принцесу в кринолині Чи сусідського Вітька Як зображено людину А не вазу чи букет Всім відомо цю картину Називаємо портрет.
54433. Комплексная система заданий по развитию творческих способностей учащихся по теме «Морфология» 145 KB
  Я уверена, что вы хорошо усвоили изученную тему. Но если хотите проверить свои знания, творческие способности, умение использовать их в нестандартных ситуациях, предлагаю вам выполнить задания разных видов и выразить своё отношение к ним.
54434. ВЕСІЛЛЯ МОРКОВИНКИ 74.5 KB
  Діти співають пісню Вже настала осінь Дід Панас: Дорогі гості Сьогодні в наш край завітала ОСІНЬ ЗОЛОТАВКА встелила килимами землю навкруги.Жовтий лист під ноги пада Осінь Осінь Золотисту стелить постіль Осінь Осінь 2. Сидить осінь на горбрчку вишиває лісові сорочку Наче золоті пташенята Злітають у дерев листки.
54435. Пояснювальна записка до інтегрованого уроку (англійська, німецька мови, інформатика) 115 KB
  Тема: Die Brücke vom Herzen zum Herzen The Bridge from Hert to Hert Міст від серця до серця Мета уроку: 1 практична: розвивати навички монологічного та діалогічного мовлення; стимулювати інтерес учнів до теми уроку активізуючи використання вивченого лексичного матеріалу з теми; повторити правила утворення ступенів порівняння прикметників тренувати їх вживання; розвивати навички читання пошуку потрібної інформації в тексті; повторити географічні назви країн та...
54436. Мотивація навчальної діяльності учнів 58.5 KB
  Мотивація навчальної діяльності учнів Найважливіший сенс учительської праці навчити учнів так щоб вони не розгубилися в бурхливому вирії сучасного життя. Треба зацікавити учнів не лише конкретним предметом а й процесом отримання знань. За словами французького письменника вчитись треба тільки весело; щоб переварити знання треба поглинати їх з апетитом Саме тому однією з моїх методичних тем є проблема Мотивація навчальної діяльності учнів Будь яка діяльність людинив тому числі і навчання підкоряється загальній схемі: 1. Навіщо...
54437. Мотивація - один і з структурних елементів інтерактивного навчання 68.5 KB
  Використовую різноманітні прийоми мотивації: Мотивація навчальної діяльності шляхом бесіди Шляхом створення проблемної ситуації Шляхом використання технології мозкова атака Шляхом опрацювання тексту періодичних видань За технологією незакінчене речення Шляхом виготовлення саморобних наочних посібників Шляхом використання творчих завдань Шляхом використання художньої та науковопопулярної літератури Шляхом створення ситуацій успіху На основі діяльнісного підходу до навчання За допомогою екстраполяції прогнозування...
54438. Die Ukraine − unsere Heimat 49.5 KB
  Die Ukrine − unsere Heimt Мета. Мовна зарядка Welche Tg ist heute Der wievielte ist heute Sind lle Schen in Ordnung Ist die Tfel suber 3. Де ви живете Ви живете в Києві Ми живемо на вулиці Шевченка 12 Konjugiert die folgenden Verben im Präsens sprechen wohnen leben. Die Hupstdt der Ukrine heißt Kyjiw.