Файл: Мет КРЭМ.doc

РАСЧЕТ

ТРЕХФАЗНОГО СИЛОВОГО

МАСЛЯНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО

ТРАНСФОРМАТОРА

Часть 1

Методическое пособие

по курсовому проектированию

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Необходимо спроектировать трехфазный силовой масляный двухобмо­точный трансформатор с параметрами, удовлетворяющими ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 11920—73, которые должны быть получены с заданной точностью.

В задании на курсовой проект двухобмоточного трансформатора ука­заны следующие данные:

1. Полная мощность трансформатора S, кВ·А;

2. Номинальное линейное напряжение обмотки низкого напряжения

U_1Л, В;

3. Номинальное линейное напряжение обмотки высокого напряжения

U_2Л, В;

4. Потери короткого замыкания Р_К, Вт;

5. Потери холостого хода Рхх, Вт;

6. Напряжение короткого замыкания U_К, %;

7. Ток холостого хода i₀, %;

8. Схема и группа соединения обмоток (числитель - схема обмотки ВН, знаменатель — схема обмотки НН);

9. Материал обмоток.

Частота ƒ= 50 Гц.

Магнитная система трансформаторов — плоская, из рулонной холодно­катаной стали.

Все трансформаторы рассчитываются на длительный характер нагруз­ки и наружную установку.

Способ регулирования напряжения — переключение без возбуждения трансформатора (ПБВ), диапазон регулирования напряжения ± 2 × 2,5 % от U_2н - Трансформаторы должны иметь устройства для переключения регули­ровочных отводов обмотки ВН.

Примечания:

1. В приводимых далее расчетных формулах все величины, относя­щиеся к обмотке НН, имеют индекс 1, а к обмотке ВН — индекс 2.

2. Во всех расчетных выражениях величины, приведенные в задании, имеют указанную там размерность. Размерность вновь вводимых параметров указывается дополнительно. Все линейные размеры должны быть в сан­тиметрах, кроме размеров проводов и их изоляции, измеряемых в милли­метрах.

Глава 1

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ТРАНСФОРМАТОРА

1. Мощность одной фазы, кВ·А

S_ф =

где m - число фаз, m =3.

2. Мощность на один стержень, кВ·А

S' =

где с - число активных стержней, несущих обмотки трансформатора.

Для силовых масляных трехфазных трансформаторов с = т = 3.

3. Номинальный линейный ток обмотки низкого напряжения (Н.Н.), А I₁ =

4. Номинальный линейный ток обмотки высокого напряжения (ВН), А

I₂ =

5. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки низкого напряжения:

5.1. При соединении обмотки в звезду

I_1Ф = I_1Л ; U_1Ф = .

5.2. При соединении обмотки в треугольник

I_1Ф = I_{1Л ;} U_1Ф = U_{1Л .}

6. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки высокого напряжения:

6.1. При соединении обмотки в звезду

I_2Ф = I_2Л ; U_2Ф = .

6.2. При соединении обмотки в треугольник

I_2Ф = _;U_2Ф = U_{2Л .}

7. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %

8. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %

U_p =

Глава 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ

ТРАНСФОРМАТОРА

Основой конструкции трансформатора является его магнитная система, размеры которой вместе с размерами обмоток определяют его габариты. В проектируемых трансформаторах рассматривается плоская трехстержневая магнитная система, поперечное сечение стержней име­ет вид симметричной многоступенчатой фигуры, вписанной в окруж­ность. Поперечное сечение стержня в виде ступенчатой фигуры выпол­няется для наибольшего заполнения сталью площади круга, а также для изготовления технологичных цилиндрических обмоток. Обмотки на стержнях расположены концентрично по отношению друг к другу, при­чем для уменьшения расхода материалов внутренней всегда является обмотка НН. Магнитная система такого трехфазного трансформатора с обмотками схематически изображена на рис 1.

Материалом для магнитной системы силового трансформатора служит электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколисто­вая сталь, главным образом марок 3404, 3405 по ГОСТ 21427.1-83, по­ставляемая в рулонах толщиной 0,35 и 0,3 мм. Сталь обычно изготавли­вается с нагревостойким изоляционным покрытием.

Рис.1 Основные размеры трансформатора

Диаметр d окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, является первым основным размером трансформатора и рассчитывается по формуле

d' = 16·, см

Расчет и выбор величин, входящих в формулу, рекомендуется производить в следующем порядке.

1. Мощность обмоток одного стержня трансформатора, кВ·A, S' — определена выше.

2. Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, см

а_Р = а₁₂ ·10^-1 + (а₁ + а₂)/3.

Размер а 12 канала между обмотками ВН и НН определяется как изоля­ционный промежуток и может быть выбран из табл. 8.

Суммарный приведенный размер обмоток ВН и НН (a₁+a₂)/3 (см) может быть приближенно определен по формуле:

(а₁ + а₂)/ 3 k ,

где величина к в зависимости от мощности трансформатора, металла обмо­ток, напряжения обмотки ВН может быть найдена в табл.1

Значения коэффициента k в формуле

для расчета приведенного размера обмоток

Таблица 1

Примечание. Для обмоток из алюминиевого провода значение к, найденное из таблицы, умножить на 1,25.

3. Значение β приближенно равно отношению средней длины витка обмоток трансформатора к их высотеи определяет соотношение между шириной и высотой трансформатора. Значениеβможет варьироваться в ши­роких пределах и изменяться в существующих трансформаторах в пределах от 1 до 3,5. При этом меньшим значениям β соответствуют трансформаторы относительно узкие и длинные, большим — широкие и низкие.

Различным значениям βсоответствуют и различные соотношения ме­жду массами активных материалов - стали магнитной системы и металла обмоток. Меньшим значениям β соответствует меньшая масса стали и боль­шая масса металла обмоток. С увеличением /3 масса стали увеличивается, масса металла обмоток уменьшается. Таким образом, выбор β существенно влияет на соотношения масс активных и других материалов, а следователь­но, и на стоимость трансформатора.

Вместе с этим изменение β влияет и на технические характеристики: напряжение короткого замыкания U_K%, потери и ток холостого хода, меха­ническая прочность и нагревостойкость обмоток.