Расчет силового масляного трансформатора ТМГ 63\15 мощностью 63 кВА
Введение
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или болеe индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Рис 1
Трёхфазный трансформатор
- магнитопровод; 2 - обмотки низшего напряжения; 3 - обмотки высшего напряжения; 4 -пробка для спуска масла; 5 - бак; 6 - переключатель напряжения; 7- привод переключателя; 8- термометр; 9- вводы высшего напряжения; 10- вводы низшего напряжения; 13 - маслоуказатель;11- пробка для заливки масла; 12 - расширитель; 13 - маслоуказатель.
Трансформаторы малой мощности различного назначения используются в устройствах радиотехники, автоматики, сигнализации, связи и т. п., а так же для питания бытовых электроприборов. Назначение силовых трансформаторов - преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.
Силовые трансформаторы подразделяются на два вида
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети, и дальнейшее развитие трансформаторостроения определяется развитием электрических сетей.
Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка.
Современное трансформаторостроение - важная отрасль электротехнической промышленности. Оно играет важную роль в развитии энергетики. Трансформатор - сложная конструкция с сильными электрическими и магнитными полями, отдельные узлы и элементы конструкции подлежат воздействию больших электромеханических нагрузок и больших напряжений, в магнитопроводе выделяется большое количество тепла, следовательно, трансформатор должен включать устройства охлаждения обмоток и самого масла, а также большое число вспомогательных электрических и механических частей и приспособлений; в связи с этим конструкция играет важную роль.
Материалы, применяемые для изготовления трансформатора, разделяются на активные, т.е. сталь магнитной системы и металл обмоток и отводов; изоляционные, применяемые для электрической изоляции обмоток и других частей трансформатора, например электроизоляционный картон, фарфор, дерево, трансформаторное масло и др.; конструкционные, идущие на изготовление бака, различных крепежных частей и т.д., и прочие материалы, употребляемые в сравнительно небольших количествах.
Одним из основных активных материалов трансформатора является тонколистовая холоднокатанная электротехническая сталь. Эта сталь с определённой ориентировкой зёрен (кристаллов), имеющая значительно меньшие удельные потери и более высокую магнитную проницаемость по сравнению с горячекатаной сталью.
Одной из существенных особенностей холоднокатаной стали является анизотропия её магнитных свойств, т.е. различие этих свойств в различных направлениях внутри листа стали. Наилучшие магнитные свойства эта сталь имеет в направлении прокатки. Магнитные свойства существенно ухудшаются, если вектор индукции магнитного поля направлен под углом, отличающимся от 0°, к направлению прокатки, и становится наилучшем при угле, равном 55°.
Другой активный материал трансформатора - металл обмоток. Низкое удельное электрическое сопротивление, легкость обработки (намотки, пайки), удовлетворительная стойкость по отношению к корозии и достаточная механическая прочность электролитической меди сделали ее единственным материалом для обмоток трансформатора в течение ряда десятилетий.
Алюминий является вторым по значению (после меди) проводниковым материалом. Плотность алюминия - 2700 кг/м3. Таким образом алюминий примерно в 3,5 раза легче меди. Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами - как механическими, так и электрическими. Температура плавления 657°С, удельное сопротивление 0,5 мкОмÌм., предел прочности при растяжении ?Р=160-170 Мпа.
Главным изоляционным материалом в силовых трансформаторах является трансформаторное масло - жидкий диэлектрик, сочетающий высокие изоляционные свойства со свойствами активной охлаждающей среды и теплоносителя.
Кабельная бумага изготовляется из сульфатной небелёной целлюлозы и выпускается в рулонах шириной 500, 650, 670, 700, 750 и 1000 мм (±3 мм) при диаметре рулона от 450 до 800 мм. В трансформаторах применяется бумага главным образом марки К-120 толщиной 120 мкм для изоляции обмоточного провода; в виде полос разной ширины для междуслойной изоляции и в многослойных цилиндрических обмотках класса напряжения 6, 10 ,20 и 35 кВ; в виде полосок шириной 20-40 мм, наматываемых вручную, для изоляции отводов.
Все ссылки, используемые в составлении данной курсовой работы даны на учебник Тихомирова П.М. ''Расчёт трансформаторов'', издательство Москва, энергоатомиздат 1986 г.
1. Техническое задание
S , КВа63Uвн,кВ15Uнн,кВ0.4Группа соединения обмотокY/Д-11Uк,%4.7 %Pк , кВт1.47Р0 , кВт0.22I0 , %1.8Марка стали3404Способ охлажденияМасляное
2. Предварительный расчёт трансформатора
.1 Определение основных электрических величин
Мощность одной фазы и одного стержня:Ф=S/3=63/3=21 кВт
Номинальные токи:
на стороне ВН IВНЛ==2,425 А
на стороне НН IННЛ==92,647 А /
Фазные токи:
на стороне НН IННФ=IННЛ/54,498 А
на стороне ВН UВНФ==8,824 кB
Для испытательного напряжения обмотки ВН (UВНисп=35 кВ) находим изоляционные расстояния (по табл.4.5,стр184):
a'12, ммl'0, мма'22, мм275018
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
UA=PK/(10S)=1470/(10×63)=2,3%
Реактивная составляющая:
UP=4,1%
Ширина приведенного канала рассеяния:
aP=a12+(a1+a2)/3 ; k=0,63 (по табл 3.3,стр.121)
(a1+a2)/3=k×10-2=0,0135 м
aP=0,027+0,0135=0,041м
.2 Расчёт основных размеров трансформатора
Выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми тыками на среднем стержне. Прессовка стержней расклиниванием с обмоткой низкого напряжения или её жёстким изоляционным бумажно-бакелитовым цилиндром по рис.2 и ярм - стальными балками, стянутыми шпильками расположенными вне ярма по рис.3. Материал магнитной системы - холоднокатаная текстуровання листовая электротехническая сталь марки 3413 толщиной 0,35 мм.
Рис 2. План шихтовки магнитной системы (косые стыки в четырёх и прямые - в двух углах)
Индукция в стержне ВС=1,5 Тл (по табл. 2.4,стр 78). В сечении стержня шесть ступеней, коэффициент заполнения круга kР=0,92 (см. табл. 2.5,стр82); изоляция пластин - нагревостойкое изоляционное покрытие без лакировки kЗ=0,97 (таб. 2.2, стр77).Коэффициент заполнения сталью kС=kКР×kЗ=0,92×0,97=0,8924
Ярмо многоступенчатое, число ступеней шесть, коэффициент усиления ярма kЯ=1,025 (табл. 2.8 стр. 82). Индукция в ярме BЯ=1,5/1,025=1,463 Тл. Число зазоров в магнитной системе на косом стыке -четыре, на прямом три. Индукция и зазоре на прямом стыке B''З=BС=1,5 Тл, на косом стыке B'З=ВС./Ö2=1,061 Тл.
Удельные потери в стали рС=1,1 Вт/кг; рЯ=1,032 Вт/кг. Удельная намагничивающая мощность qС=1,33 В×А/кг; qЯ=1,222 В×А/кг; для зазоров на прямых стыках q''З=16600 В×А/м2; для зазоров на косых стыках q'З=1100 В×А/м2 (см. табл. 8.9, 8.16 стр.390,375).
По табл. 3.6 находим коэффициент, учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, kД=0,97 и по табл. 3.4 и 3.5-постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток а=1,442 и b=0,55*1,25=0,6875 Принимаем коэффициент Роговского равный kР=0,95 стр 120.
Рекомендуемый предел варьирования b от 0,9 до 3 (см. табл. 12.1.стр. 504).
3.Расчет основных коэффициентов
По (3.30), (3,36), (3.43), (3.44), (3.52) и (3.65) находим коэффициенты:
кг
кг
e=0,405 см стр. 126
=1,2×10-2( для алюминия)
МПаУ=6,33x3
П"3=ПС=0,0097x2=1,155GC+3,88GУ+1,045GЯ=2,15GC+96,67GУ+1,97GЯ+1021,56x2
Дальнейший расчёт приводим в виде таблицы 1:
Величина b определяет соотношение между диаметром и высотой обмотки.
Минимальная стоимость для рассчитываемого трансформатора имеет место при условии
x5+Bx4-Cx-D=0 , где
,C=1,51 (для стали 3413 по таб. 3,7 стр.134)
С=A1/(3B1)=118,6/(3×90,64)=0,4363И,Р=1,06 (см. стр. 133 для алюминиевых обмоток)
+0,10033x4-0,4363x-0,7184=0
получили x=1,010107 значит минимальному Ca, ч соответствует b=1,041.
Находим предельные значения b по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям:
xJ£2,7×106× xJ£2,7×
bJ=XJ4=1,1074=9,76s£ xs£
По рассчитанной таблице строим графики Са,ч(b), iX(b), PX(b), по которым находим значение оптимального b=1,05. При b=1,05 мы получаем потери холостого хода PX=270 Вт несколько выше заданных PX=220 Вт, ток холостого хода iX=1,23 % несколько выше заданного iX=1,2 %, . Полученное значение b удовлетворяет установленным предельным значениям, ограниченным плотностью тока b£9,76 и механической прочностью обмоток b£17,19.
По принятому b=1,05 (x=1,1041) рассчитаем основные размеры:
Основные размеры:
Диаметр стержня d=AÌx=0,118×1,1041=0,12 м
Активное сечение стержня ПС=0,0097 м2
Средний диаметр обмоток d12=aÌAÌx=1,4416×0,118×1,010=0,16 м
Высота обмоток l=pd12/b=p×0,18/1,05=0,536 м
Высота стержня lC=l+2l0=0,536+2×0,02=0,5756 м
Расстояние между осями стержней
C=d12+a12+bd+a22=0,18+0,009+0,6875×0,12+0,008=0,27 м
Электродвижущая сила одного витка=4,44×f×ПС×ВС=4,44×50×0,0097×1,4=3,0142 В
Число витков в обмотке НН
?1=230,9/3,0142=76,6186 принимаем ?1=77 витка.
Число витков в обмотке ВН
?2=3464,1/3,0142=1149,279 принимаем ?2=1150 витков.
4. Расчёт обмотки НН
Напряжение одного витка=UННФ/?1=230,9/77=2,9992 В
Средняя плотность тока в обмоткахСР=(0,463kДPКuВ1/(Sd12))×104=1,556×106 А/м2
Сечение витка ориентировочно
П'В?144,336/1,8487×106=92,74×10-6 м2 =92,74 мм2
По табл. 5.8 по мощности 100 кВ×А, току на один стержень 144,33 А, номинальному напряжению обмотки 230,9 В и сечению витка 92,7435 мм2 выбираем двухслойную цилиндрическую обмотку из прямоугольного алюминиевого провода.
Достоинства: простая технология изготовления, хорошее охлаждение.
Рис 6.Обмотка Н.Н.
Недостатки: малая механическая прочность.
?СЛ1=?1/2=35
Ориентировочный осевой размер витка
hB1=l1/(?СЛ1+1)=0,4134/(35+1)=0,0136 мм
По полученным значениям П'1=92,7416 и hВ1 =0,0136 подбираем аллюминевый провод для намотки обмотки НН, с сечением одного провода
П"1=46,7 мм2
Полное сечение витка
П1=nВ1×П"1×10-6=2·46,7·10-6=93,4×10-6 м2
Полученная плотность тока=I1/П1=144,334/93,4·10-6=1,55×106 А/м2
По графикам (рис. 5.34 ) находим плотность теплового потока=1100 Вт/м2
Осевой размер витка определяем по рис. 4=nB1b'×10-3=1·9×10-3=9×10-3 м
Осевой размер обмотки
l1=hB1(?СЛ+1)+(0,005÷0,015)=
=0,0136×(35+1)+0,01=0,366м
Радиальный размер обмотки по рис. 5, a11=4 мм, находим по таблице 9.2 а
a1=(2a'+a11)×10-3=(2×6,1+4)×10-3=0,016 м
Внутренний диаметр обмотки a01 =0,005
D'1=d+2a01×10-3=(0,1183+2×0,005)×10-3=0,13 м
Наружный диаметр обмотки
D"1=D'1+2a1=0,13+2?0,016=0,162 м
Проверочный расчёт b
b=pd12/l1=3,14×0,1283/0,366=1,12
Полная охлаждаемая поверхность обмотки НН
ПО1=2сk3p(D'1+D"1)l1=2×3×0,75×3,14×(0,13+0,162)×0,366=1,51м2,
где с=3 т.к. трансформатор трёхфазный, а k3=0,75 см. стр. 269
Масса металла аллюминевой обмотки: const=8.47*10^3
GO=8,47×103cDCP·?П1=8,47×103×3×0,1462×77×93,4*10-6=26,717кг
Масса провода по табл 5,5
GOПР=GO×1,05=26,72×0,015·3,3=28.0396 кг
5. Расчёт обмотки ВН
По табл. 5.8 по мощности 100 кВ×А, току на один стержень 5,77 А, номинальному напряжению обмотки 5773,5 В выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода.
Достоинства: хорошее заполнение окна магнитной системы, простая технология изготовления.
Недостатки: уменьшение охлаждаемой поверхности по сравнению с обмотками, имеющими радиальные каналы.
Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении
?2=UВНФ/uВ=1000*3,464/2,999=1155 витков.
Для обмотки ВН выбираем вид регулирования напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после
отключения всех обмоток трансформатора от сети (рис.7). В
обмотки ВН выполнено четыре ответвления на +5%, +2,5%, -
,5% и -5% номинального напряжения помимо основного
вывода с номинальным напряжением. Схема выполнения ответвлений в обмотке ВН.(рис. 7). Число витков обмотки при номинальном напряжении: ?н2=?1·Uф1/Uф2
?н2=77·6000· 3 /400· 3 =1155
Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмотки ВН в звезду:
?Р=0,025×6000/2,299=29 витков.
Для четырёх ступеней:
Напряжение, ВЧисло витков на ответвлениях66001155+2·29=121363001155+29=11846000115557001155-29=112654001155-2·29=1097
Предварительная плотность тока в обмотке ВН?2JCP-J1=1,553*106*1,5454*106=.1,5673?106 А/м2
Предварительное сечение витка (ориентировочно)
П'2=I2/J2=9,6225/1,5673×106=6,1×10-6 м2 =6,1 мм2
Осевой размер обмотки ВН равен размеру обмотки НН
l2=l1=0,3655 м
Для намотки обмотки ВН выбираем круглый провод :
АПБ, П2=6.1, с сечением одного провода П"2=6,16 мм2
n2=1 ,dпров2=2.8 , dпров2=3.3
Полное сечение витка
П2=nВ2×П"2×10-6=3,14 мм2=6,16×10-6 м2
Полученная плотность тока=I2/П2= 9.6225/6,16*10-6=1,56×106 А/м2
Общий суммарный радиальный размер проводов=qkЗ/(1,72J2×10-8)=1200×0,75/(1,72×(1,56×106)2×10-8=0.021 м=21 мм
Предельно можно уложить не более b2 слоёв обмотки:
Nпред=b2/(2,8·10-3)=7,6585
Число витков в слое
?СЛ2=l2/(nB2×d')×103-1=(0,3365/3.3)×103-1? 109 витков
Число слоёв в обмоткеСЛ2=?2/?СЛ2=1155/109=10.6 получили 11 слоёв
Рабочее напряжение двух слоёвМСЛ=2?СЛ2uВ=2×109×2,992=653.83 В
По таблице 4.7. (стр. 190) находим
число слоёв кабельной бумаги мм
выступ межслойной изоляции на торцах 10 мм
По графикам (рис. 5.34 стр.262) находим плотность теплового потока=400 Вт/м2
Общий суммарный размер металла, больше допустимого, поэтому разделяем обмотку на две концентрические катушки внутреннюю в 2 слоёв, а внешнюю в 4 слоя разделённые охлаждающим каналом в 2 мм (находим по таблице 9.2 а)
Радиальный размер обмотки без экрана, где a'22=4 мм по таб.9.2а (стр.426)
Количество охлаждающих каналов:
Межслойная изоляция (число слоёв кабельной бумаги) :
?Мсл=2·0,12=0,24 мм (по таб. 4.7 стр.190)
a2=(d'nСЛ2+?МСЛ(nСЛ2-1)+a'22nK)×10-3=(2,8·11+0,24·10-6(11-1)+4·2)=0,03424 м
Диаметры обмотки:
Внутренний D'2=D"1+2a12=0,1624+2×0,009=0,18 м
Внешний D"2=D'2+2a2=0,18+2×0,0467=0,274 м
Поверхность охлаждения обмотки НН:
П02=сnkp(D'2+D"2)l2=3×1×0,75×3,14(0,18+0,274)×0,365=1,174 м2
Dср=( D"2+ D'2)/2=(0,18+0,274)/2=0,227 м
Масса металла обмотки
G0=8,47×103cDCP?П2=
=8,47×103×3·0,227·6,16·10-6×11556=41,0567 кг
Масса провода обмотки (исп таб.5,1 стр.211):
GПР=GO×(1+3,3·0,05)=47,8311 кг
Масса металла двух обмоток=47,8311 +19,943=67,7739 кг
6. Расчёт параметров короткого замыкания
.1 Расчёт потерь короткого замыкания
Потери в обмотке НН:
Основные потери
РОСН1=12,75×10-12J2GO=12,75×10-12×(1,56106)2×26,717=828,98 Вт
Добавочные потери
kP=1-?(1-e-1/?)=1-0,0427·(1-e-1/0.0427)=0,9573
где ?=(а12+а1+а2)/(pl)= 0.0427
b=bmkP/l=0,0152
kД=1+0,037×108b2a4n2=1+0,037×108×0,01522·5,6·10-3×22?1
Потери в обмотке ВН (аналогично НН):
Основные потери:
РОСН2=12,75×10-12J2GO=12,75×10-12×(1,56106)2×41,05=1277,35 Вт
Добавочные потери:
b=bmkP/l=2,8·0.957/0,536=0,005Д2=1+0,037×108b2d4n2=1+0,037×108×0,0052×(2,8×10-3)4=1
Основные потери в отводах
Длина отводов определённая приближённо:
lОТВ=7,5l=7,5×0,5356=4,0173 м
Масса отводов НН:
GОТВ1=lОТВПОТВ ?=4,0173×10-6×2700=0,012 кг
Потери в отводах НН:
PОТВ1=kJ2GОТВ=12,75×10-12×(1,5621×106)2×0,012=10,13 Вт
Масса отводов ВН:
GОТВ2=lОТВПОТВ ?=4,0173·9,34×10-6×2700=0,010кг
Потери в отводах НН:
PОТВ2=kJ2GОТВ=12,75×10-12×(1,5621×106)2×0,022=0,68 Вт
Потери в стенках бака и других элементах конструкции:
P??10kS=10×0,016×100=16
Полные потери короткого замыкания:
PK=PОСН1kД1+PОСН2kД2+PОТВ1+PОТВ2+P?=828,98+1277,35·1+10,13+0,68=
=2006,8652 Вт
Полные потери к.з. несколько больше заданных и составляют:101,8%
.2 Напряжение короткого замыкания
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:=PK/10S=2007/10×100=2,07%
Реактивная составляющая:
UK=4,6 %
что составляет 102 % от заданного значения.
.3 Ток короткого замыкания
Установившийся ток короткого замыкания в обмотке ВН
Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания
iKmax=ÌkmaxIK,У=×1,2265×195=338,3 A=1+e-pUa/Up=1,19
6.4 Силы, действующие на обмотку
Радиальная сила
FP=0,628(iKmax?)2bkP×10-6=0,628·(338,3·70)2 ·0,0152· kP =100930,75 Н
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН
?СЖ,Р=FP/(2p?1П1)=100930,75/(2×3,14×70×94,3×10-6)=2,234 МПа
Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН
Рис. 8. Распределение сжимающих осевых сил.
?Р=FP/(2p?2П2)= 10930,75/(2×3,14×1750×6,16×10-6)=2,26 МПа
что меньше допустимого значения 20 МПа .
Осевые силы по рисунку распределения сжимающих осевых сил рис. 8
F'OC=FPaP/2·l=100930, 75×0,0289/(2×0,5356)=2724,93 Н; F"OC=0 кН
Напряжение сжатия на междувитковых прокладках(ширина прокладки по окружности обмотки n=4, ширина прокладки от 0,04 до 0,06 м)
?СЖ=(FСЖ/na1b)×10-6=2724,93 ×10-6/(4×0,0162×0,04) =1,0513 МПа
что ниже допустимого значения 18-20 МПа
Температура обмотки через 4 сек после возникновения КЗ
Время достижения температуры 200°C: tK200=0,79[UK/(JÌ10-6)]2=8,042 c
7. Расчёт магнитной системы трансформатора
Выбрана конструкция трёхфазной шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3413, толщиной 0,35 мм. Стержни магнитной системы прессуются путём расклиниванием с обмоткой низкого напряжения или её жёстким изоляционным бумажно-бакелитовым цилиндром, ярма прессуются стальными балками, стянутыми шпильками расположенными вне ярма Число ступеней в сечении стержня 6, в ярме 5. Сечение стержня и ярма рис. 9. Основные размеры магнитной системы рис. 10.(выбраны по таб. 8.2.стр357.) для стержня, диаметром 0,12 м.
№ пакетаСтержень, ммЯрмо, мм1115x18115x182105x11105x11390x1090x10475x875x8560x6640x4
Рис.9 Сечение стержня и ярма
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,12 м. Площадь- ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. 8.6 ПФ,С=101,9 см2, ярма ПФ,Я=104,5 см2. Объём угла магнитной системы VУ=1020 см3
Рис .10.Основные размеры магнитной системы
Активное сечение стержня
ПС=kЗПФ,С=0,97×101,9=98 см2=0,0098 м2
Активное сечение ярма
ПЯ=kЗПФ,Я=0,97×104,5=100 см2=0,001 м2
Длина стержня
lC=l+(l'0+l"0)×10-3=0,5356+2×0,02=0,5756м
Расстояние между осями стержней
С=D"2+a22=0,274+0,008=0,2818 м
Масса стали угла магнитной системе ?СТ=7650
GУ=kЗVУÌ?СТ=0,97Ì10,2×10-4×7650=6,512 кг
Масса стали ярма
GЯ=G'Я+G"Я=2ПЯ×С?СТ+2GУ=2×0,001×0,2818·7650+2×6,512=50,623 кг
Масса стали стержней(а1Я=0,06 по табл. 8,2 8,5 для d=0.12)
GC=G'C+G"C=3lCПС?СТ+3(ПСа1Я?СТ-GУ)=
=3×0,57560,0098 ×7650+3×(0,0098 ×0,06×7650-6,512)=104.5156 кг
Общая масса стали
GСТ=GC+GЯ=50.623+104.5156=155.1383 кг
8. Расчёт потерь холостого хода
Индукция в стержне
Индукция в ярме
Индукция на косом стыке
ВКОС=BC /=1,58/=97.66 Тл
Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня и ярма равны соответственно активным сечениям стержня и ярма. Площадь сечения стержня на косом стыке
ПКОС=ПСÌ=0,0098×=0,0138 м2
Удельные потери для стали стержней, ярм и стыков по табл. 8.9 для стали марки 3413 толщиной 0,30 мм при шихтовке в две пластины:
при ВС=1,3811Тл рС=1,02 Вт/кг; рЗ=290 Вт/м2
при ВЯ=1.3467Тл рЯ=0.9 Вт/кг; рЗ=270 Вт/м2
при ВКОС=0.9766Тл рКОС=0,77 Вт/кг; рКОС=135 Вт/м2
Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом, без отверстий для шпилек, без отжига пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь применяем выражение
PX=[kП,Р kП,З(pCGC+pЯG'Я-4рЯGУ+(рС+рЯ)/2×kП,УGУ)+?рЗnЗПЗ] kП,ЯkП,ПkП,Ш=[1,05×1(1,19×104.5156+1,14×50.6227-4×1,14×6,7+(1,19+1,14)/2×6,7×6.5117)+
+4×0,0133×365+1×0,0094×630+2×0,0095×927]×1×1,02×1,01=240.38Вт
где kП,Р=1,05 kП,З=1 kП,Я=1,1 kП,П=1,02 kП,Ш=1,01 kП,У=9.33
полученное значение немного превосходит заданное и составляет 109,27% от заданного.
9. Расчёт параметров холостого тока
Расчёт тока холостого хода
По таблице 8.16 находим намагничивающие мощности:
при ВС=1,3811Тл qС=2.6 В×A/кг; qC,З=11000 В×A/м2
при ВЯ=1,3467Тл qЯ=2.3 В×A/кг; qЯ,З =10500 В×A/м2
при ВС=0.9766Тл qКОС=1 В×A/кг; qКОС,З=1520 В×A/м2
Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления используем формулу
QX=[kТ,Р kТ,З(qCGC+qЯG'Я-4qЯGУ+(qС+qЯ)/2×kТ,У×kТ,ПЛ GУ)+?qЗnЗПЗ]kТ,ЯkТ,ПkТ,Ш=
=[1,18×1,01×(1,650Ì118,79+1,515×86,33-4×1,515×6,7+((1,650+1,515)/2)×42,45×1,47×6,7)+
+4×0,0133×3100+1×0,0094×22150+2×0,0095×20750]×1,04×1,04×1,01=2060 Вт
где kТ,Р=1,18 kТ,З=1,01 kТ,Я=1,01 kТ,П=1,02 kТ,Ш=1,01 kТ,ПЛ=1,2 kТ,У=25.48(по стр. 394-395)
Ток холостого хода
i0=2060/(10×100)=1,436 %
Активная составляющая тока холостого хода
i0A=240,38/(10×100)=0,2404 %
Реактивная составляющая тока холостого хода
i0Р= %
10. Расчёт основных геометрических размеров бака трансформатора
.1 Тепловой расчёт обмоток
Внутренний перепад температур
обмотка НН:
Вт/м2
?01=q1?/?ИЗ=414,55×0,25×10-3/0,17=0,61°С, где ?ИЗ=0,17 по таблице 9.1
обмотка ВН
Вт/м2
?02=q2?/?ИЗ=128×0,25×10-3/0,17=0,1896°С, где ?ИЗ=0,17 по таблице 9.1
Перепад температуры на поверхности обмоток
обмотка НН:
?0,М1=k1k2k30,35q0,6=1×1,1×0,9×0,35×414,50,6=12,89°C
обмотка ВН:
?0,М2=k1k2k30,35q0,6=1×1×1,1×0,35×128,960,6=7,11°C
Средний перепад температуры от обмотки к маслу
обмотка НН:
?0,М,СР1=?01+ ?0,М1=0,61+12,89=13,49C
обмотка ВН:
?0,М,СР2=?02+ ?0,М2=0,1896+7,11=7,297°C
10.2 Тепловой расчёт бака
По таблице 9.4 в соответствии с мощностью трансформатора выбираем бак с навесными радиаторами с прямыми трубами рис.11
Найдём минимальные размеры бака и минимально необходимые изоляционные расстояния от обмоток и отводов до стенок бака по таблицам 4.11 и 4.12.
Рис.11 Трубчатый радиатор с прямыми трубами
Отводы - шины из алюминиевого провода изолированного кабельной бумагой.
По таблице 4.11 толщина изоляции не учитывается d1=20мм S1=S2=28 мм, где S1-расстояние от отвода НН до гладкой стенки бака
S2- расстояние от прессующей пластины НН до гладкой стенки бака
S3-расстояние отвода НН от обмотки ВН S3=33 мм
S4-изоляционное расстояние от отвода НН до стенки бака S4=22 мм
d1=20 мм - диаметр изолированного отвода обмотки ВН
d2=12 мм - диаметр неизолированного отвода обмотки НН
Минимальная ширина бака
B=D"2+(S1+S2+S3+S4+d1+d2)×10-3=273,8+(28+28+33+22+20+12)×10-3=0,417 м
принимаем ширину бака В=0,5 м
Минимальная длина бака
S5=S3=33 мм
А=2C+D"2+2S5×10-3=2×0,2818+0,2738+2×0,033=0,9034 м
принимаем длину бака А=0,1 м
Минимальная глубина
высота активной части
HА,Ч=?C+2hЯ+n×10-3=0,5756+2×0,065+0,04=0,7456м
минимальное расстояние от ярма до крышки бака НЯ,К=160 мм
по таблице 9.5.
НБ=НА,Ч+НЯ,К=0,7456+0,160=0,9056 м
По табл.9.9 выбираем радиаторы с двума рядами труб и расстоянием между осями фланцев 710 мм с поверхностью труб ПТР=2,135 м2 и поверхность конвекции двух коллекторов ПК,К=0,34 м2.Для установки этих радиаторов минимальная глубина бака должна быть :
НБ=АР+с1+с2=0,71+0,085+0,1=0,895 м
где с1 и с2 - расстояния осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки бака по табл.9.9.
Принимаем НБ=0,9 м
Рис.12
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ