Файл: Курсовой проект по дисциплине Электромеханика.doc

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Тульский государственный университет»

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Кафедра «Электроэнергетика»
курсовой проект


по дисциплине «Электромеханика»

направление подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Расчет трехфазного двухобмоточного трансформатора

^(тема)

Студент группы Б161291	_________________ (подпись, дата)	Фролкин В.И. (фамилия, инициалы)
Руководитель работы	________________________ (подпись, дата)	Чумаков А.В. (фамилия, инициалы)

Дата сдачи «_____» _______ 2021 г. Оценка ______________

Тула 2023

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

Тульский государственный университет

ИВТС имени В.П. Грязева

Кафедра «Электроэнергетика»
ЗАДАНИЕ

на выполнение курсового проекта

по дисциплине «Электромеханика»

Студент

Фролкин В.И.

гр. Б161291

Тема: «Расчет трехфазного двухобмоточного трансформатора ТМ-100/35»

Данные для расчета:

Назначение – силовой общего;

Полная мощность S_н, кВ·А – 100;

Номинальное напряжение обмоток ВН U_ВН, кВ – 35;

Номинальное напряжение обмоток НН U_НН, кВ – 0,4;

Частота питающей сети f₁ , Гц – 50;

Потери холостого хода P₀, Вт – 40;

Потери короткого замыкания P_к, Вт – 1970;

Напряжение короткого замыкания

---

U_К, % – 6,5;

Ток холостого тока i­₀, % – 2,6;

Схема и группа соединений обмотки – Y/Υн -0;

Тип регулирования напряжения – ПБВ;

Глубина регулирования – ±22,5%;

Режим нагрузки – продолжительный;

Способ охлаждения – Естественная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла;

Магнитная система – плоская трёхстержневая;

Климатическое использование и категория размещения – У₁.
Руководитель работы: Чумаков А.В.

Задание принял к исполнению студент Фролкин В.И.

«

»

2023 г.

Содержание

---

Введение

В настоящее время электрическая энергия для промышленных целей и электроснабжения городов производится на крупных тепловых или гидроэлектростанциях в виде трехфазной системы переменного тока частотой 50 Гц. Напряжения генераторов, установленных на электростанциях, стандартизованы и могут иметь значения 6600, 11 000, 13 800, 15 750, 18 000 или 20 000 в (ГОСТ 721-62). Для передачи электроэнергии на большие расстояния. Это напряжение необходимо повышать до 110, 220, 330 или 500 кВ в зависимости от расстояния и передаваемой мощности. Далее, на распределительных подстанциях напряжение требуется понижать до 6 или 10 кВ (в городах и промышленных объектах) или до 35 кВ (в сельских местностях и при большой протяженности распределительных сетей). Наконец, для ввода в заводские цеха и жилые квартиры напряжение сетей должно быть понижено до 380, 220 или 127 в.

Повышение и понижение напряжения переменного тока и выполняют силовые трансформаторы. Трансформаторы сами электрическую энергию не производят, а только ее трансформируют, т. е. изменяют величину электрического напряжения. При этом трансформаторы могут быть повышающими, если они предназначены для повышения напряжения, и понижающими, если они предназначены для понижения напряжения. Но принципиально каждый трансформатор может быть использован либо как повышающий, либо как понижающий в зависимости от его назначения, т. е. он является обратимым аппаратом. Силовые трансформаторы обладают весьма высоким коэффициентом полезного действия (к. п. д.), значение которого составляет от 95 до 99,5%, в зависимости от мощности.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную), имеющую другие характеристики. Принцип действия трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции состоит в том, что если внутри замкнутого проводникового контура изменяется во времени магнитный поток, то в самом контуре наводится (индуктируется) электродвижущая сила (э. д. с.) и возникает индукционный ток. Чтобы уменьшить сопротивление по пути прохождения магнитного потока и тем самым усилить магнитную связь между первичной и вторичной катушками или, как их более принято называть, обмотками, последние должны быть расположены на замкнутом железном (стальном) сердечнике (магнитопроводе). Применение замкнутого стального магнитопровода значительно снижает относительную величину потока рассеяния, так как проницаемость применяемой для магнитопроводов стали в 800-1000 раз выше, чем у воздуха (или вообще у диамагнитных материалов).

---

Целью курсового проекта является определение основных электрических величин трансформатора, расчет его основных размеров, расчет обмоток ВН и НН, определение потерь короткого замыкания.

Задача курсового проекта: по расчетным данным спроектировать заданный трансформатор и показать на чертеже его внешний вид.

1 Определение основных электрических величин

К основным электрическим величинам, значения которых используются в расчетах трансформаторов, относятся:

• 
  мощности на одну фазу и на стержень;
  
• 
  номинальные линейные токи обмоток высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН);
  
• 
  номинальные фазные токи и напряжения обмоток ВН и НН;
  
• 
  активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания;
  
• 
  испытательные напряжения для элементов обмоток ВН и НН.
  

Эти электрические величины определяются по нижеприводимым формулам.

Мощность одной фазы трансформатора:

;

=33,33 кВА,

где S_н – номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

m– число фаз.

Мощность на одном стержне:

,

где с – число активных (несущих обмоток) стержня магнитопровода трансформатора.

Для трехфазного (m=3) трехстержневого (c=3) трансформатора

=33,33 кВА.

Номинальные линейные токи обмоток:

;

=1,65 А;

;

=144,3 А.

где U_ВН и U_НН – напряжение соответствующих обмоток ВН и НН при использовании нулевых ответвлений обмотки ВН, В.

Фазный ток обмотки одного стержня трехфазного трансформатора:

- при соединении обмоток в звезду (ВН):

---

;

=1,65 А.

- при соединении обмоток в звезду (НН):

;

144,33 А.

гдеI – номинальный ток обмотки: обмотки ВН, обмотки НН.

Фазное напряжение трёхфазного трансформатора:

- при соединении обмоток в звезду (ВН):

;

U_Ф.ВН= =20,21 кВ.

- при соединении обмоток фаз в звезду (НН):

;

U_Ф.НН= =230,94 В,

где U – номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки: U=U_ВН обмотки ВН, U=U_НН обмотки НН.

Класс напряжения, кВ	0,4	35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	0,69	40,5
Испытательное напряжение, Uисп., кВ	5	85

Таблица 1.1 - Испытательные напряжения промышленной частоты (50 Гц) для масляных силовых трансформаторов
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

;

=1,97%

где Р_К– мощность потерь короткого замыкания, Вт; дана в задании.

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

;

=6,194%.

гдеU_К – номинальное напряжение короткого замыкания (из задания).

---