Предварительный расчет основных размеров

Стр 1 из 5Следующая ⇒

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра «Электрические машины и общая электротехника»

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСФОРМАТОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Электрические машины»

ИНМВ. 400045.000 ПЗ

Студент гр.

_______

Руководитель –

___________

Омск 2016

Задание

студенту гр. 44 «А» Бабушкин В.В.

на курсовую работу по теме:

«Расчёт основных параметров трансформатора распределительных сетей»

Произвести ориентировочный расчёт основных параметров трехфазного двухобмоточного силового трансформатора, отвечающего заданным техническим условиям.

Таблица 1 – Технические условия

Мощность S_н, кВА	Низшее напряжение(НН) U₁ ,кВ	Высшее напряжение (ВН) U₂,кВ	Напряжение к.з. u_к, %	Потери к.з. P_к ,Вт	Потери х.х. P₀,Вт	Ток х.х i₀,%	Материал обмоток	Схема соединения обмоток	Количество прямых стыков	Количество косых стыков
1600	1.0	10	5.5 ±5%	18000 ±15%	2800 ±20%	1.3 ±20%	Cu	Y/Y	3	4

Выполнить эскизный чертёж трансформатора по расчетным размерам на листе формата А1 с указанием габаритных размеров.

Примечания:

1. Напряжение в задании указано линейное.

2. Потери и ток холостого хода (х. х.) приведены для ориентировочной оценки полученных в ходе расчета величин.

3. Приняты следующие условные обозначения схем соединения обмоток: Y–звезда, Д - треугольник.

Реферат

УДК 62.314.21

Курсовая работа содержит 43 страницу, 9 рисунков, 4 таблицы, 4 источника.

Трехфазный трансформатор, магнитная система, обмотка высокого напряжения, обмотка низкого напряжения, масляный бак, ввод трансформатора.

Цель данной курсовой работы заключается в развитии навыков решения реальных инженерных задач, связанных с выбором оптимального варианта и рациональной конструкции проектируемого трансформатора.

Объект исследования – трёхфазный трансформатор ТМ–1/10.

В ходе достижения поставленной цели был произведён расчёт трансформатора ТМ–1/10 путём выполнения следующих задач:

1) произведён выбор материала обмоток, типов обмоток, типа магнитной системы;

2) выполнен конструктивный расчёт обмоток, расчёт напряжения короткого замыкания, потерь х.х и к.з.;

3) описан принцип конструктивного расчёта магнитопровода плоской магнитной системы;

4) сделан тепловой расчёт, в ходе которого уточняются температуры масла и обмоток при работе трансформатора; определяется необходимая поверхность охлаждения и количество навесных радиаторов;

5) выполнен эскизный чертёж трансформатора.

Содержание

Введение. 5

1 Предварительный расчет основных размеров. 6

1.1 Выбор марки стали, индукции в стержне и конструкции магнитной системы 6

1.2 Расчет основных электрических величин. 6

1.3 Расчет основных размеров. 7

2 Расчет обмоток трансформатора. 11

2.1 Расчет обмотки НН.. 11

2.2 Расчет винтовой обмотки из прямоугольного провода. 13

2.3 Расчет обмотки ВН.. 14

2.4 Регулирование напряжения. 16

2.5 Расчет непрерывной катушечной обмотки из прямоугольного провода для ВН 17

3 Расчет параметров короткого замыкания. 21

3.1 Определение массы обмоток. 21

3.2 Расчет потерь короткого замыкания. 21

3.3 Расчет напряжения короткого замыкания. 24

4 Расчет потерь и тока холостого хода. 26

4.1 Расчет массы стали. 26

4.2 Расчет потерь холостого хода. 27

4.3 Расчет намагничивающей мощности. 28

4.4 Расчет тока холостого хода. 29

5Тепловой расчет трансформатора. 31

5.1 Расчет размеров бака. 31

5.2 Расчет плотности теплового потока. 32

5.3 Тепловой расчет обмоток. 33

5.4 Расчет необходимой и реальной поверхности охлаждения. 35

5.5 Расчет превышения температуры обмоток. 37

6 Расчет весовых данных трансформатора. 40

6.1 Полная рабочая масса трансформатора. 40

Заключение. 42

Библиографический список. 43

Введение

Основная задача выполнения курсовой работы заключается в закреплении теоретических знаний, развитии навыков решения реальных инженерных задач, связанных с выбором оптимального варианта и рациональной конструкции проектируемого трансформатора. При проектировании трансформатора должно быть обеспечено соответствие действующим стандартам, а также современным требованиям к электрической и механической прочности, нагревостойкости обмоток, экономичности работы трансформатора. Задача построения трансформатора, отвечающего приведённым требованиям, наиболее простого и дешевого в производстве, может быть решена путём рационального выбора конструкции, размеров и материала его отдельных частей, правильного выбора его основных электромагнитных нагрузок: индукции в стержнях трансформатора и плотности тока в его обмотках.

Таким образом, расчёт трансформатора тесно связан с его конструированием. Поэтому, прежде чем приступить к работе вообще и расчёту какого–либо узла в частности, следует подробно познакомиться с современными требованиями и тенденциями в области, достоинствами и недостатками того или иного решения.

Предварительный расчет основных размеров

1.1 Выбор марки стали, индукции в стержне и конструкции магнитной системы

Общий коэффициент заполнения активной сталью фактической площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры стержня:

(1.1)

Для расчетов трансформатора примем сталь марки 3407 с толщиной 0,30 мм, с индукцией в стержне В_с=1,5 Тл.

Конструкция плоской магнитной системы с четырьмя косыми стыками по углам, двумя прямыми в ярме и одним прямым в стержне (рисунок 1).

Рисунок 1–Конструкция плоской магнитной системы

1.2 Расчет основных электрических величин

Расчет обмоток производится по фазным напряжениям и токам, которые определяются по схеме соединения соответствующей обмотки.

Номинальный линейный ток при любой схеме соединения, А:

(1.2)

где S_н– номинальная мощность, кВ·А;

U_н – номинальное линейное напряжение, кВ;

i– номер обмотки.

А.

Фазные токи при соединении Y, А:

;

(1.3)

А;

. (1.4)

А.

Фазные напряжения при соединении Y, кВ:

;

(1.5)

;

кВ;

(1.6)

кВ.

Активная составляющая напряжения к.з., %:

(1.7)

где - потери к.з. по заданию, Вт.

Реактивная составляющая, %:

;

(1.8)

1.3 Расчет основных размеров

Для обеспечения достаточной электрической прочности трансформатора необходимо найти минимальные допустимые расстояния (промежутки) между элементами обмоток и заземленными деталями конструкции. К таким промежуткам относятся (рисунок 2) расстояния: от стержня до обмотки НН (а₀₁); между обмотками НН и ВН одной фазы (а₁₂); между обмотками ВН соседних фаз (а₂₂), от обмотки ВН до ярма магнитопровода (_l02).

а₀₁

а₁₂

а₂₂

а₂

а₁

НН

ВН

Рисунок 2 - Изоляционные расстояния

Эти расстояния определяются рабочими и испытательными напряжениями соответствующей обмотки. В данной курсовой работе принято:

а₀₁ =15 мм; а₁₂ = 27 мм;

а₂₂ = 30 мм; l₀₂ = 75 мм.

Одним из основных критериев, определяющих технико-экономические показатели трансформатора, является соотношение между средней длиной витка и высотой обмоток:

, (1.9)

где d₁₂ - средний диаметр канала между обмотками ВН и НН;

l- высота обмотки.

Для заданного ряда мощностей и класса напряжения этот диапазон составляет для медных обмоток - 1,8 – 2,4. Примем β' = 2.

Условимся в дальнейшем все величины, носящие предварительный ориентировочный характер и подлежащие уточнению в ходе дальнейшего расчета, обозначать верхним штрихом. Так, например, ширина приведенного канала магнитного рассеяния может быть найдена только после конструктивного расчета обмоток, ориентировочное ее значение определяется по формуле, мм:

(1.10)