76052
Расчет трансформатора ТМ–25/10
Курсовая
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
С целью минимального расхода электротехнической стали и достижения максимального уровня заполнения пространства внутри обмоток, выбираем плоскую шихтованную магнитную систему стержневого типа с вертикальным расположением стержней, и сечением стержней в форме ступенчатой фигуры вписанной...
Русский
2015-01-28
167.97 KB
44 чел.
Липецкий государственный технический университет
Кафедра Электрооборудования
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по Электрическим машинам
Расчет трансформатора ТМ25/10
Вариант 1
Студент Боровских А. Д.
Группы ЭО111
Руководитель
Доцент Костина И. И.
Липецк 2013 г.
Оглавление
Задание на курсовую работу |
3 |
1 Расчёт классическим методом |
6 |
1.1 Расчет первого этапа классическим методом |
6 |
1.2 Расчет второго этапа классическим методом |
10 |
1.3 Построение графика зависимости |
13 |
2 Расчёт операторным методом |
14 |
2.1 Сравнение результатов расчёта и оценка погрешности |
15 |
3 Исследование переходного тока через обмотку электромагнита, включаемого на синусоидальное напряжение |
17 |
4. Расчет цепи четырехполюсника |
22 |
Заключение |
25 |
Список источников |
26 |
Задание на курсовую работу
Для расчета возьмем трансформатор ТМ25/10. Исходные данные для расчета трансформатора:
1 Расчет основных электрических величин, линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН.
Обмотка высшего напряжения трансформатора соединена в «звезду» с изолированной нейтралью.
Номинальный линейный ток обмотки ВН равен:
Фазный ток обмотки ВН трансформатора равен линейному току:
IФ = I = 1,44 А.
Фазное напряжение обмотки ВН трансформатора равно:
.
Обмотка низшего напряжения трансформатора соединена в «звезду» с выведенной нейтралью.
Номинальный линейный ток обмотки НН равен:
.
Фазный ток обмотки НН трансформатора равен линейному току:
IФ = I = 2,41 А.
Фазное напряжение обмотки НН трансформатора равно:
.
2 Определение основных размеров трансформатора.
С целью минимального расхода электротехнической стали и достижения максимального уровня заполнения пространства внутри обмоток, выбираем плоскую шихтованную магнитную систему стержневого типа с вертикальным расположением стержней, и сечением стержней в форме ступенчатой фигуры вписанной в окружность диаметром равным внутреннему диаметру катушек обмоток.
Для данного трансформатора выбираем электротехническую холоднокатаную анизотропную тонколистовую сталь марки 3404 (ГОСТ 21427.1-83) толщиной 0,3 мм с термостойким электроизоляционным покрытием листов. Индукцию в магнитопроводе трансформатора примем равной 1,6 Тл.
Для трансформатора данной мощности и класса напряжения рекомендуемым проводниковым материалом обмоток является алюминий. Выберем конструкцию обмотки высшего напряжения.
Среднюю плотность принимают, на основании материала обмоток и мощности трансформатора, равной 1,6 А/мм2.
Ориентировочное сечение витка равно:
мм2.
Из таблицы пределов применения типов обмоток, по току обмотки, номинальному напряжению, мощности трансформатора и сечению витка выбираем тип обмотки ВН непрерывная катушечная из прямоугольного провода.
Выберем конструкцию обмотки низшего напряжения.
Средняя плотность также равна 1,6 А/мм2.
мм2.
Выбираем тип обмотки НН непрерывная катушечная из прямоугольного провода.
2.1 Выбор конструкции и размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.
Согласно классу напряжения обмоток трансформатора по ГОСТ 1516.1-76 и ГОСТ 2069.0-75 выбираем конструкцию и размеры основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток:
От НН до ярма 50 мм;
От НН до стержня 15 мм;
От ВН до ярма 50 мм;
Между ВН и НН 20 мм;
Междуфазное расстояние 18 мм.
Для предотвращения пробоя изоляции при воздействии на обмотку импульсных перенапряжений между обмотками ставят изолирующие цилиндры толщиной:
Между НН и стержнем 4 мм;
Между ВН и НН 4 мм.
Причем расстояние от НН до цилиндра, расположенного между нею и стержнем должно быть не менее 6 мм.
Выступы цилиндров по высоте с каждой стороны обмотки
Между НН и стержнем на 18 мм;
Между ВН и НН на 20 мм.
Изолирующий цилиндр в междуфазном промежутке, а также изоляционные шайбы и прокладки между обмотками и ярмом у данного трансформатора могут не применяться.
Достаточной между катушечной изоляцией являются масляные каналы высотой принятой для охлаждающих каналов.
Определение диаметра стержня, высоты обмотки и активного сечения стержня. Диаметр стержня определяется по формуле:
, (6.139)
Мощность на один стержень:
кВА.
Ширина приведенного канала рассеяния определяется по формуле:
. (6.140)
Размер определяют по формуле:
(6.141)
Значение коэффициентов канала рассеяния для обмоток из алюминиевых проводов берется из таблицы 3.7.
см.
Коэффициент соотношения размеров β приближенно равно 1,4. Коэффициент Роговского равен kp = 0,95.Частота f = 50, Гц. Активная составляющая напряжения короткого замыкания равна:
,%.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания равна:
%.
Индукция в стержне В = 1,6 Тл. Коэффициент заполнения сталью kc = 0,9. Подставляем значения в формулу диаметра стержня:
мм.
Полученный диаметр округляем до ближайшего по нормализованной шкале СЭВ, получаем диаметр D0=1 см.
Средний диаметр осевого канала D12 равен:
D12 = aср·D0=1,45·1=1,45 см.
Высоту обмотки трансформатора определяем по формуле:
м.
Примем H0=3,25 м.
Определим активное сечение стержня
м2.
2.2 Выбор окончательной конструкции обмоток и их расчет
Учитывая предварительные расчеты и данные параметры трансформатора, выбираем тип обмотки:
ВН непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения марки АПБ с толщиной изоляции на две стороны с учетом допусков 0,5 мм;
НН непрерывная катушечная из провода прямоугольного сечения марки АПБ с толщиной изоляции на две стороны с учетом допусков 0,5 мм.
Рассчитаем напряжение одного витка:
В.
Предварительная плотность тока в проводе обмоток j равна:
A/м2.
Рассчитаем обмотку низшего напряжения. Определим сначала число витков, приходящихся на одну фазу обмотки НН трансформатора:
.
Полученное значение должно быть целым, поэтому его следует округлить до ближайшего целого значения 14.
Определим площадь сечения провода:
мм2.
По сортаменту провода (таблица 3.11) Выбираем провод АПБ73,4 мм2 со сторонами а=5,5 мм и b=13,5 мм, толщиной изоляции 0,45 мм на две стороны, с допусками толщина изоляции 0,5 мм.
Получаем размеры провода: a'= 6 мм, b'= 14 мм.
Действительная плотность тока равна:
А/мм2.
Проверим провод по плотности теплового потока на охлаждающей поверхности. В масляных трансформаторах с естественной циркуляцией масла он не должен превышать 12001400 Вт/м2.
см,
где 172 коэффициент для алюминиевого провода.
Для непрерывной катушечной обмотки охлаждающие промежутки.
Число катушек определяем по формуле:
.
где hкан достаточная электроизолирующая ширина канала.
Число катушек должно быть целым четным числом, поэтому принимаем nкат=130 катушки.
Число витков в катушках будет равно:
.
Число витков также следует принять целым, т.е. 128 катушки по 2 витков и 2 катушки по 1 витка с заполнение недостающего витка прокладкой из электроизоляционного картона.
Определим действительную высоту обмотки:
мм.
где k коэффициент усадки изоляции равный 0,95.
В данном расчете имеем 65 изоляционно-охлаждаыщих канала шириной 1 мм, и 64 по 2 мм. Большие каналы расположены в центре обмотки, а меньшие по краям обмотки.
Проверяем конструкцию на действительную плотность теплового потока:
,
где j плотность тока в А/мм2;
b' высота изолированного провода в см;
арад длина канала в см;
kохл коэффициент охлаждения поверхности обмотки 0,50,75;
kд коэффициент добавочных потерь, для данного провода:
.
где β коэффициент соотношения размеров обмотки, без каналов;
n количество проводов в катушке в радиальном направлении;
а ширина провода в см.
Вт/м2.
Величина не превышает допустимого значения.
Внутренний диаметр обмотки равен:
м.
Ширина обмотки равна:
м.
Внутренний диаметр обмотки равен:
м.
Средний диаметр обмотки, равен:
м.
Для расчета активной массы обмотки используем формулу:
кг.
Масса изоляции провода составляет порядка 1,5 % от массы провода.
Рассчитаем обмотку высшего напряжения. Определим число витков, приходящихся на одну фазу обмотки ВН:
.
Полученное значение следует округлить до ближайшего целого значения 346.
Определим площадь сечения провода:
мм2.
Выбираем провод АПБ46,4 мм2 со сторонами а=5,5 мм и b=8,6 мм, с учетом толщины изоляции получаем: a'= 6 мм, b'= 9,1 мм.
Действительная плотность тока равна:
А/мм2.
Проверим провод по плотности теплового потока
; (6.144)
см;
см.
Следовательно, выбираем обмотку со сдвоенными катушками с прокладкой между ними из электроизоляционного картона, 2 шайбы толщиной по 0,5 мм каждая, и каналами охлаждения через две катушки.
Определим число катушек обмотки:
.
Берем число катушек равным 64 с целью возможного увеличения средних каналов, возможности регулировки реактивного сопротивления трансформатора, а значит регулирования реактивной составляющей напряжения короткого замыкания.
Для регулирования напряжения в обмотке ВН делаются отводы на -5%, -2,5%, 0%, +2,5%, +5% от номинального напряжения.
Напряжения ступеней будут равны:
5%: кВ;
2,5%: кВ;
0%: кВ;
+2,5%: кВ;
+5%: кВ.
Число витков на средней ступени регулирования:
.
Действительное напряжение одного витка равно:
В.
Число витков одной ступени регулирования равно:
.
Число витков одной ступени регулирования округлим до величины равной 9 витков.
Витки в катушках распределим следующим образом:
52 катушки по 6 витков;
8 регулировочных катушек по 4,5 витков;
4 катушки с усиленной изоляцией по 4 витка.
Количество витков по ступеням регулирования:
5%: ;
2,5%: ;
0%: ;
+2,5%: ;
+5%: .
Для соответствующей ступени регулирования в обмотку ВН будут включены: при 5%: 0 катушек регулирования;
при 2,5%: 2 катушки регулирования;
при 0%: 4 катушки регулирования;
при +2,5%: 6 катушек регулирования;
при +5%: 8 катушек регулирования.
Регулировочные катушки и катушки с усиленной изоляцией (по 1 мм на 2 стороны) необходимо дополнить прокладками из электроизоляционного картона до размера 6 витков обычной катушки.
Действительная длина обмотки будет равна:
см.
Обмотка имеет 2 канала по 8,5 мм; 2 канала по 7 мм; 2 канала по 17,5 мм; 1 канал 30 мм; 24 канала по 4 мм; 30 спаренных катушек и 2 спаренные катушки с усиленной изоляцией; 32 междукатушечные шайбы 2х0,5 мм. Обыкновенные и регулировочные катушки не отличаются между собой по толщине.
Действительную плотность теплового потока при арад=а2=0,036 м и двойных катушках:
, (6.145)
где kохл коэффициент охлаждения поверхности обмотки 0,75; kд коэффициент добавочных потерь, для данного провода:
;
Вт/м2.
Что не превышает допустимого значения.
Внутренний диаметр обмотки равен:
м.
Ширина обмотки равна:
м.
Внутренний диаметр обмотки равен:
м.
Средний диаметр обмотки, равен:
м.
Для расчета активной массы обмотки используем формулу:
кг.
Для проверки изолирующего междукатушечого пространства воспользуемся следующим соотношением:
, (6.146)
где n максимальное число витков в одной катушке n=6.
мм.
Список источников
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
80177. | Перевод энергоблока из состояния «Горячий останов» в состояние «Реактор критичен» | 157.5 KB | |
Вывод реактора в критическое состояние и на минимально контролируемый уровень мощности. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: состояние систем и оборудования ЭБ перед началом вывода РУ на МКУ; действия оператора при выводе реактора в критическое состояние; б уметь выполнять операции водообмена и подъема ОР СУЗ; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при его переводе в состояние Реактор критичен. Перевод ЭБ в состояние реактор критичен является важной технологической... | |||
80178. | Перевод энергоблока из состояния «Реактор критичен» в состояние «Работа на мощности» | 111.5 KB | |
Перевод энергоблока из состояния Реактор критичен в состояние Работа на мощности План лекции. Увеличение мощности реактора до 5 Nном. Увеличение мощности реактора до 2039 Nном. Увеличение мощности реактора до 7580 Nном. | |||
80179. | Эксплуатация энергоблока в состоянии «Работа на мощности» | 158.5 KB | |
В работе находятся вспомогательные системы обеспечивающие подачу масла запирающей воды промконтура и воды VB на соответствующие ГЦН. Работоспособны системы отвода генерируемого пара по второму контуру: все четыре БРУА; все четыре БРУК при наличии вакуума в конденсаторе; хотя бы один БРУСН и коллектор собственных нужд. TQ13 2333 Все три канала системы аварийного ввода бора TQ132333 работоспособны и готовы к работе. TQ14 2434 Все три канала системы аварийного впрыска бора высокого давления TQ142434 работоспособны и... | |||
80180. | Эксплуатация энергоблока при снижении и повышении нагрузки генератора | 147.5 KB | |
Организация выставления уставок по нейтронной мощности при изменении мощности энергоблока. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: действия оперативного персонала для снижения мощности генератора; действия оперативного персонала для повышения мощности генератора; б уметь выполнять действия для изменения мощности энергоблока; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при изменении нагрузки генератора. После получения распоряжения от НСС на снижение мощности ЭБ до нового уровня НСБ... | |||
80181. | Эксплуатация энергоблока с неполным числом петель первого контура | 78 KB | |
Подготовка вспомогательных систем ГЦН к работе. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: действия оперативного персонала при плановом отключении ГЦН; действия оперативного персонала при плановом запуске ГЦН; б уметь выполнять действия для останова и пуска ГЦН; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при работе с различным числом включенных ГЦН. Ситуации требующие отключения одного или двух ГЦН в процессе эксплуатации являются довольно частыми. Реакторная установка допускает... | |||
80182. | Перевод энергоблока из состояния «Работа на мощности» в состояние «Горячий останов» | 102.5 KB | |
Останов турбины со срывом вакуума. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы уменьшения мощности реакторной установки; действия оператора при останове турбины; б уметь выполнять уменьшение мощности реактора и турбогенератора; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при снижении его мощности. В процессе разгрузки РУ контролируется: синхронность движения ОР СУЗ рабочей группы; снижение номинального уровня в КД по мере снижения мощности реактора и средней... | |||
80183. | Перевод энергоблока из состояния «Горячий останов» в состояние «Холодный останов» | 143.5 KB | |
Расхолаживание 1го контура. Расхолаживание 1го контура системой TQ122232 . Окончательное расхолаживание 1го контура и перевод РУ в состояние Холодный останов. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы расхолаживания реакторной установки; действия оператора при расхолаживании реакторной установки; б уметь выполнять расхолаживание реакторной установки; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при расхолаживании 1го контура. | |||
80184. | Перевод энергоблока в состояние «Останов для ремонта» и «Останов для перегрузки» | 110 KB | |
Дренирование первого контура и консервация ПГ. В результате изучения материала лекции студенты должны: а знать: возможные способы консервации оборудования ЭБ; мероприятия проводимые при подготовке ЭБ к ремонту; б уметь выполнять дренирование 1го контура; в быть ознакомленными с физическими основами процессов протекающих на ЭБ при его переводе в состояние Останов для ремонта. Дренирование первого контура и консервация ПГ Подготовка к дренированию первого контура . Концентрация НзВОз в теплоносителе первого контура доведена до... | |||
80185. | Нарушения нормальной эксплуатации, обусловленные несанкционированным изменением реактивности | 123.5 KB | |
Несанкционированное движение вверх регулирующей группы ОР СУЗ. Нештатное положение ОР СУЗ и действия персонала в случае застревания ОР СУЗ при срабатывании аварийной защиты. Данное нарушение может обусловливаться разными причинами: например обесточиванием УКТС АЗ и панелей аварийной защиты потерей питания панелей щита СУЗ ложными сигналами в цепях аварийных защит а также ошибочными действиями персонала не связанными с необходимостью аварийного останова блока путем принудительного срабатывания аварийной защиты. Падение ОР СУЗ . | |||