Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Февраля 2014 в 07:16, курсовая работа
Расчёт основных электрических величин и изоляционных материалов.
Расчёт обмоток.
Расчёт параметров короткого замыкания.
Расчёт магнитной системы трансформатора и параметров холостого хода.
На косом стыке:
Удельные потери в стали рс = 1.295 Вт/кг; ря = 1.242 Вт/кг.
Удельная намагничивающая мощность qc = 1.775 ВА/кг, qя = 1.575 ВА/кг,
Для зазоров на прямых стыках q``з = 23500 ВА/кг,
для зазора на косых стыках q`p = 3000 ВА/м2 .
По таблице 3.6 (Л-1) находим коэффициент учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания, кд =0.97 и по таблице 3.4(123) и 3.5 (Л-1) находим постоянные коэффициенты для медных обмоток a = 1.40, b=0,69
Принимаем Кр £ 0.95.
Диапазон изменения b от 1.2 до3.6.
(81) Диаметр стержня d=0.14 м.
Расчёт основных коэффициентов.
исследование связей между величиной β и параметрами трансформатора.
выражению (1.5), которое может быть представлено в виде
d = Ax (1.6)
где А можно считать величиной постоянной,
A = 0,507
x =
А = 0.507 = 0.507 = 0.111
По таблице 3.12 (Л-1)
d = Ax Þ x = d/A = 0.14/0.111 = 1,26
b = x4 = 2,5 – принадлежит диапазону 1.2 ≤ β ≤ 3.6
Определение основных размеров.
Диаметр стержня: d = Ax = 0.14 м
Активное ечение стержня:
Пс = 0.785*kc*А2*x2 = 0.785 ´ 0.9 ´ 0.1112 ´ 1.262 = 0.014 м2.
Средний диаметр обмоток:
d12 = ad = 1.40´0.14 = 0.2м.
Высота обмоток:
l = pd12/b = 3.14´0.2/1.3 = 0.5 м
Высота стержня:
lc = l+2l0 = 0.5+2´0.02 = 0.54 м
Расстояние между осями стержней:
С = d12+a12+bd+a22 = 0.2+0.027+0.14*0.69+0.03 = 0.35 м
ЭДС одного витка
uв = 4.44fПСВС = 4.44´50´0.014´1.6 = 4.97 В
Расчёт обмоток НН.
Число витков обмоток НН:
Напряжение одного витка Uв = Uф1/w1 = 230/47 = 4.9 В
Средняя плотность тока в обмотках :
Jср = 104´0.746kдPкuв/Sd12 = 104´0.746´0.97´1970´4.9/100´0.
= 354´104 А/м2 = 3.54 МА/м2
Сечение витка ориентировочно:
П1 = П`в = Iф1/Jср = 144,3/3,53´106 = 40.88´10-6 м2 = 40.88 мм2
По таблице 5.8 по мощности 100 кВА, току на один стержень 144,3 А, номинальному напряжению одной обмотки 230 В и сечению витка 40 мм2 – выбираем конструкцию винтовой обмотки.
Размер радиального канала предварительно: hк1 = 4 мм.
Число реек по окружности обмотки – 6.
Ширина между витковых прокладок: bпр.=40 мм
Рис. 2.2Определение высоты витка
hв1 = - hк1 = – 0.004 = 0.006 м = 6 мм
Рис.2.3 Графики для ориентировочного определения размера провода b по заданным значениям q и J в катушечных, винтовых и цилиндрических обмотках из прямоугольного провода:
a—медный провод; б — алюминиевый провод. Для цилиндрических обмоток размер b, полученный по графику, умножить на 0,8
Ввиду того, что hв1<16 мм и по графикам рис. 5.34(а) (Л-1) при максимальном размере медного провода b=15 мм и плотности тока J=3.50 МА/м2 плотность теплового потока q=2000Вт/м2, что при естественном масляном охлаждении не допускается, выбираем двух ходовую винтовую обмотку с радиальными каналами в витках и между витками с равномерно распределённой транспозицией.
Подобранные размеры провода, мм, записываются так:
Число параллельных проводов × ,
или
nв1×
По полученным ориентировочным значениям П1 и hв1 в таблице 5.2 подбираем значение сечения витка из 5-ти параллельных проводов:
ПБ4´
Разделённых на одну группу по шесть проводов с каналами по 5 мм между группами витка и между витками (рис.2.4).
Для частичной компенсации разрыва в обмотке ВН при регулировании напряжения размещаем в середине высоты обмотки НН 4 радиальных каналов по 5 мм.
Плотность тока: J1 = 144,3´106/40.1 = 3.6*106 А/м2
По графику рис.5.34(а) (Л-1), находим, что для J=3.6 МА/м2 и b=5 мм,
Высота обмотки:
(273 ф.6.23) l1 = (47+4)´5´10-3+0.95*4*(47+3)*10
» 0.45 м
Радиальный размер обмотки: а1 = 2*2.24´10-3 = 4.48 м.
По таблице 4.4 (Л-1) для Uисп.1=5 кВ, S=100 кВА и винтовой обмотки находим а01=15 мм, обмотка наматывается на 12 рейках на бумажно-бакелитовом цилиндре размером
2
\
5,6
Рис. 2.4 Сечение витка обмотки НН.
12.5
Внутренний диаметр обмотки:
Внешний диаметр обмотки по (7.19):
Dср= (D`1+ D``1)/2=0.18
Плотность теплового потока на поверхности обмотки по (7.19)
q = ´10-10 = ´10-10 » 257 Вт/м2
Масса метала обмотки по (7.6) (Л-1):
G01 = 28´103cDсрw1П1 = 28´103´3´0.18´47´31.5´10-6 = 22.4 кг
Масса провода по таблице 5.5 (Л-1)
G пр1 = G01*1,05=22.4 ´1,05 = 23,5 к
Расчёт обмотки ВН.
Выбираем схему регулирования по рис. 3 (6.14) (Л-1) с выводом концов всех трёх фаз обмотки к одному трёх фазному переключателю. Контакты переключателя рассчитываются на рабочий ток 1,649 А. Наибольшее напряжение между контактами переключателя в одной фазе:
рабочее:
испытательное:
для получения на стороне В различных напряжений необходимо соединять
Напряжение, В |
Ответвления обмотки |
36 750 |
A2 A3 B2 B3 C2 C3 |
35 875 |
A3 A4 B3 B4 C3 C4 |
35 000 |
A4 A5 B4 B5 C4 C5 |
34 125 |
A5 A6 B5 B5 C5 C6 |
33 250 |
A6 A7 B6 B7 C6 C7 |
Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении:
wH =w1 = 47× = 4129 витков
Число витков на одной ступени регулирования:
wр = = 102 витков
Для пяти ступеней
Напряжение, В |
Число витков на ответвлениях |
36 750 |
4129+2×102=4333 |
35 875 |
4129+102=4231 |
35 000 |
4129 |
34 125 |
4129-102=4027 |
33 250 |
4129-2×102=3925 |
Ориентировочная плотность тока
J2 » 2×Jср.– J1= 2×3.54×106 – 3.6×106 = 3.4*106 А/м2
Ориентировочное сечение витка
П`2 » = 0,5×10-6 м2 = 0,5 мм2
По таблице 5,8 (Л-1) выбираем непрерывную катушечную обмотку из медного прямоугольного провода (S=100 кВА; I2= 1.649 A; U2= 35000 B; П`2 = 1.09 мм2). По сортаменту медного обмоточного провода (табл. 5,2) выбираем провод марки ПБ.
ПБ–1× сечением П2 = 0,5 × 10-6 м2
Плотность тока в обмотке: J2 = =3.4 МА/м2.
Общий суммарный размер медных поводов, принимая q=280 Вт/м2 и Кз=0.97
b=1
Принимаем конструкцию обмотки с радиальными каналами по 4 мм между всеми катушками. Две крайние катушки вверху и внизу катушки отделены каналами по 7 мм (см. табл. 4,10) (Л-1).
Схема регулирования напряжения (по рис. 6,14) (Л-1), канал в месте разрыва обмотки hкр = 12 мм (см. табл.4,9) (Л-1).
Освой размер катушки 1,2 мм.
Число катушек на стержне ориентировочно:
Осевой размер обмотки ВН l2 принимается равным ранее определенному осевому размеру обмотки НН l1.
Nкат.2 »
Число витков в катушке ориентировочно:
wкат »
Радиальный размер: а`2 = 0.7 ´ 0.5 = 0,3 » 0.4 мм
Распределение витков по катушкам производится следующим образом.
Из общего числа катушек 96 5 катушек (5%) будут регулировочными, 4 катушки с усиленной изоляцией, остальные 87 — основными. На 87 основных катушек приходится 3933 витков. Если взять по 46 витков в катушке, то получится 46x87 = 4002 витков, т. е. на 69 витка больше, чем нужно. Поэтому 13 катушки из 87 надо взять по 46.5 витков, а остальные 74 по 45.
Общее распределение витков по катушкам:
74 основные катушки В по 45 витков……………………..3330 витков
13 основных катушек Г по 46.5 витков…………………...603 витков
5 регулировочных катушек Д по 44 витков………………220 витков
4 катушки с усиленной изоляцией Е по 45 витка…...........180 витков
Всего: 96 катушек…………………………………………...4333 витков
Осевой размер обмотки:
l = åhкат + åhкан = [1,2´96+0,95´(12+4´7,5+90*4,5)
По испытательному напряжению Uисп.= 85 кВ и мощности трансформатора S=2500, канал между обмотками ВН и НН ……………………....а`12 = 27 мм
Толщина цилиндра ……………………………………………….…d`12 = 5 мм
Выступ цилиндра за высоту обмотки …………………………..…l`11 = 50 мм
Расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней ……а`22 = 30 мм
Толщина междуфазной перегородки ………………………………d`22 = 3 мм
Расстояние от обмотки ВН до ярма ……………………………...…l`0 = 75 мм
Согласно параграфу 4,3 (Л-1) принимаем размеры бумажно-бакелитового цилиндра, на котором на 12 рейках наматывается обмотка диаметром:
основные размеры обмоток трансформатора показаны на рис. 3 (б).
Плотность теплового потока на поверхности обмотки для катушки Г по (7,19) (Л-1):
q2 =
q2 = ´10-10 = 1574 Вт/м2
Масса металла обмотки ВН:
G02 = 28´103´c´Dср´w1´П1= 28´103´3´0,45´4129´0,5´10-6 = 78 кг
Масса провода в обмотке ВН с изоляцией:
Gпр 2 = 1,03´ 78 кг = 80,3 кг
Масса металла (меди) обмоток НН и ВН:
Gо = Gо1 + Gо2 = 22.4+78 = 100.4 кг
Масса провода двух обмоток:
Gпр = Gпр1 + Gпр2 = 23.5+80.3 = 103,8 кг
(а)
2´7,5мм 180´4,5мм 1´12мм 180´4,5мм 2´7,5мм
Расчёт токов короткого замыкания.
Потерями короткого замыкания двухобмоточного трансформатора называются потери, возникающие в трансформаторе при номинальной частоте и установленной в одной из обмоток тока, соответствующего его номинальной мощности при замкнутой накоротко второй обмотки.
Потери короткого замыкания согласно параграфу 7.1 (Л-1):
Основные потери в обмотках по параграфу 7.3, при t = 75° C.
Обмотка НН:
Росн.1 = 2,4´10-12´J12´Gоб.1 = 2,4´10-12´3,62´22.4 = 696.7 Вт
Обмотка ВН:
Росн.2 = 2,4´10-12´J22´Gоб.2 = 2,4´10-12´3,42´78 = 2164 Вт
Принимаем kр = 0,95
для медного прямоугольного провода (ρ=0,02135 мкОм·м) при f=50 Гц
где (1.10)
Добавочные потери в обмотке НН: kД1 = 0,92
Добавочные потери в обмотке ВН: kД2 = 1.003
Основные потери в отводах рассчитываются следующим образом:
Длина отводов определяется приближённо по (7,21) (Л-1):
lотв = 7.5´l = 7.5´0.5 = 3.75 м
Масса отводов НН: (при плотности меди отводов g = 8900 кг/м3)
Gотв.1 = lотв.´Потв.1´ g = 3,75´40,88´10-6´8900 = 1,36 Вт
Потери в отводах НН: (при k = 2,4´10-12)
Ротв.1 = k´J12´Gотв.1 = 2,4´10-12´3,62´1012´1,36 = 42,3 Вт
Информация о работе Проектирование силового трансформатора ТМ-100/35