Расчет масляного трансформатора ТМ-100/35

Зарипов курсач.doc

1.Определение основных электрических величин
Расчет проводится для трехфазного трансформатора с плоской шихтованной магнитной системой с концентрическими обмотками из алюминиевого провода.
Мощность одной фазы и одного стержня трансформатора
Номинальные токи обмоток
Низкого напряжения (НН)
Высокого напряжения (ВН)
Испытательное напряжение (таблица 4.1):
Для испытательного напряжения обмоток ВН изоляционные расстояния (таблица 4.5):
Для испытательного напряжения обмоток НН изоляционные расстояния (таблица 4.5):
Определение исходных данных расчета. Мощность обмоток одного стержня:
Ширина приведенного канала рассеивания:
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
Выбор схемы конструкции и изготовления магнитной системы.
Для разрабатываемого трансформатора согласно указаниям §2.1 выбираем трехфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне.
Прессовка стержней расклиниванием с обмоткой и ярм – балками стянутыми шпильками расположенными вне ярма . Материал магнитной системы - холоднокатаная текстурованная рулонная сталь марки 3404 толщиной 035 мм. Магнитная индукция в стержне трансформатора (таблица 2.4). В сечении стержня 6 ступеней коэффициент заполнения круга (по табл. 25). Изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие (табл. 23).
Коэффициент заполнения сталью:
Ярмо многоступенчатое число ступеней – 5. Коэффициент усиления ярма (табл. 28).
Число зазоров в магнитной системе на косом стыке 4 на прямом 2. Индукция в зазоре на прямом стыке на косом стыке .
Удельные потери в стали:
Удельная намагничивающая мощность:
Для зазоров на прямых стыках:
Для зазоров на косых стыках:
(по табл. 8.10 8.17)
Расстояние обмотки ВН от нижнего ярма:
По табл. 3.6 находим коэффициент учитывающий отношение потерь в обмотках к потерям короткого замыкания и по табл. 3.4 и 3.5 – постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток и . Принимаем .Диапазон изменения от 1.2 до 3.6 (см. табл 12.1)
2.Определение основных значений трансформатора
Находим коэффициенты:
Минимальная стоимость активной части трансформатора:
Решение этого уравнения дает значение соответствующее минимальной стоимости активной части.
Предельные значения по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям:
Оба полученных значения лежат за пределами обычно применяемых.
Масса одного угла магнитной системы:
Активное сечение стержня
Площадь зазора на прямом стыке
Площадь зазора на косом стыке
Для магнитной системы потери холостого хода
Полная намагничивающая мощность
= 12 - для плоской трехфазной шихтованной магнитной системы; ; .
Таблица 1.1- Предварительный расчет трансформатора типа ТМ-10035 с плоской шихтованной магнитной системой и медными обмотками
Рисунок 1.1 - Изменение массы стали стержней ярм магнитной системы и металла обмоток для трансформатора типа ТМ-10035 с медными обмотками
Рисунок 1.2 - Изменение относительной стоимости активной части с изменением для трансформатора типа ТМ-10035 с медными обмотками
Рисунок 1.3 - Изменение потерь с изменением для трансформатора типа ТМ-10035 с медными обмотками
Рисунок 1.4 - Изменение тока холостого хода с изменением для трансформатора типа ТМ-10035 с медными обмотками
Определение диаметра стержня и высоты обмотки
Выбираем нормализованный диаметр стержня d=013 м при=2.
Средний диаметр обмоток
Напряжение одного витка
Расстояние между осями стержней
3 Выбор и расчет обмоток.
Число витков на одну фазу обмотки НН
Число витков в одном слое
Средняя плотность тока в обмотках
Ориентировочное сечение витка:
По таблице 5.8 выбираю цилиндрическую двухслойную обмотку из прямоугольного провода.
По сечению витка по таблице 5.2 выбираем параллельный провод ПБ сечением
По табл. 5.2 выбираем медный провод ПБ с размерами . Изоляция провода на две стороны .
Полное сечение витка
Полученная плотность тока
Осевой размер обмотки
Радиальный размер обмотки
Внутренний диаметр обмотки
Наружный диаметр обмотки.
Двухслойная обмотка с каналом между слоями шириной не более (45)мм имеет 4 охлаждаемые поверхности
Основные потери в обмотках
- число проводников обмотки в направлении параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания
Коэффициент добавочных потерь
Плотность теплового потока
Выбираем схему регулирования по рис. 6.6.а.
Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении:
Число витков на одной ступени регулирования
Предварительная плотность тока
Предварительное сечение витка
По таблице 5.8 выбираем цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода.
По сортаменту медного провода (табл. 5.1) выбираем параллельный провод марки ПБ
Число слоев в обмотке
Рабочее напряжение двух слоев
По рабочему напряжению двух слоев (таблица 4.7) выбираем междуслойную изоляцию материалом которой является кабельная бумага толщиной . Число слоев бумаги-3. Выступ межслойной изоляции
на торцах в одну сторону — 16 мм.
Радиальный размер обмотки :
Две катушки без экрана
Ширина масляного канала между катушками выбирается по табл. 9.2.
Так как то под внешним слоем обмотки устанавливается металлический экран толщиной .
Радиальный размер обмотки с экраном.
Наружный диаметр обмотки без экрана
Наружный диаметр обмотки с экраном
Полная охлаждающая поверхность
Средний диаметр обмотки
Масса металла обмотки
Основные потери в обмотках
- число проводников обмотки в направлении параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания
Плотность теплового потока на поверхности обмотки
4Расчет параметров короткого замыкания
Потери короткого замыкания
Добавочные потери в обмотке НН
Добавочные потери в обмотке ВН
где =8900кгм3 – плотность
Потери в стенках бака и других элементах конструкции до выяснения размеров бака определяем по (7.25) табл. 7.2
Полные потери при коротком замыкании
Для номинального напряжения обмотки ВН
Расчет напряжения короткого замыкания
Активная составляющая UK3
Реактивная составляющая UK3
Установившийся ток КЗ на обмотке ВН
где SK = 2500 (таблица 7.2)
Мгновенное максимальное значение тока КЗ (таблица 7.3)
Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН
Средние растягивающие напряжения в обмотке ВН
Осевые силы в обмотках по (751)
Осевые силы действуют на обе обмотки. Наибольшая осевая сила возникает в середине высот обмоток НН где
Напряжения сжатия на межвитковых прокладках
Температура обмоток через 5 с после возникновения КЗ по табл. 7.54а
Расчет магнитной системы
Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404 толщиной 035 мм. Стержни магнитной системы прессуются расклиниванием с обмоткой рис 218 а. Прессовка ярм – балками расположенными вне ярма по рис. 2.1. а. Размеры пакетов выбраны по таблице 8.2 для стержня диаметром 013 м без прессующей пластины. Размеры пакетов в сечении стержня и ярма по табл 82
Активное сечение стержня ярма (табл. 8.6)
Объем стали угла магнитной системы (табл. 8.7)
Длина стержня магнитной системы
Расстояние между осями соседних стержней
Масса стали угла магнитной системы
Полная масса стали стержня
Полная масса стали плоской магнитной системы
Расчет параметров холостого хода
Расчет потерь холостого хода
Магнитная индукция в стержнях плоской шихтованной магнитной системы
Магнитная индукция в ярмах плоской шихтованной магнитной системы
Индукция на косом стыке
Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны соответственно активным сечениям стержня и ярма.
Удельные потери для стали стержней ярм и стыков (таблица 8.10):
На основании § 8.2 и таблицы 8.12 принимаем коэффициенты:
Потери холостого хода
Расчет тока холостого хода
По таблице 8.17 находим удельные намагничивающие мощности:
На основании § 8.3 и таблицам 8.12 и 8.21 принимаем коэффициенты:
Намагничивающая мощность холостого хода
Активная составляющая тока XX
Реактивная составляющая тока XX
Тепловой расчет и расчет системы охлаждения
Поверочный расчет обмоток
Внутренний перепад температуры обмоток НН
где =017 - теплопроводность бумажной пропитанной маслом изоляции провода (табл. 9.1).
Внутренний перепад температуры обмоток ВН
Перепад температуры на поверхности обмотки НН
Перепад температуры на поверхности обмотки ВН
Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу:
Расчет системы охлаждения
Определение габаритных размеров трансформатора.
По таблице 9.4 в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию бака со стенками в виде волн.
Изоляционные расстояния( по табл. 4.11 4.12)
Минимальная ширина бака
Минимальная длина бака
Высота активной части
Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака по таблице 9.5
Допустимое превышение температуры обмоток и масла над температурой воздуха
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН
Найденное среднее превышение может быть допущено т.к. превышение температуры масла в этом случае будет:
Среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха
Принимая предварительный перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака и запас 2 °С находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха
Основные размеры стенок бака
Бак со стенками в виде волн выполняется с боковой стенкой выполненной из тонколистовой стали толщиной (081)мм выгнутой в виде волн
Поверхность излучения стенки
Развернутая длина волны
Поверхность конвекции стенки
Полная поверхность излучения бака
Полная поверхность конвекции бака
Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла
Среднее превышение температуры наружной поверхности трубы над температурой воздуха (9.49)
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака (9.50)
Превышение средней температуры над температурой воздуха
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой воздуха
Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха:
Превышение температуры масла в верхних слоях и обмоток лежат в пределах допустимого нагрева по ГОСТ 11677-85
Тихомиров Т.М. Расчет трансформаторов: Учеб. Пособие для вузов.-5-е изд. перераб. И доп.- М.: Энергоатомиздат 1986.- 528 с.: ил.
Вольдек А.И. Электрические машины. Учеб. Для студентов высш. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е перераб. и доп. Л. «Энергия» 1974.
ГОСТ 11677-85 Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

Чертеж Эрик (Обмотка) - копия.cdw

Чертеж Эрик (Остов) - копия.cdw

Спецификация Эрик (Остов) - копия.spw

Спецификация Эрик (Обмотка) - копия.spw

Обмотки трансформатора
Обмотка низкого напряжения
Обмотка высокого напряжения
Провод ПБ - 105 2.12
Кабельная бумага К-120

Документ Microsoft Word.docx

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра Электромеханики
Расчет трансформатора масляного
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по ОЭМПЭ
(обозначение документа)
Проведен расчет масляного трансформатора типа ТМ-10035.
Рассмотрены особенности проектирования масляного трансформатора с обмотками из медного провода плоской трёхстержневой магнитной системой и типом регулирования напряжения ПБВ.
Выполнены сборочный чертёж магнитопровода и чертежи обмоток высокого и низкого напряжения
Расчет основных электрических величин.Ошибка! Закладка не определена.
1Определение основных параметровОшибка! Закладка не определена.
2Расчет основных значений трансформатораОшибка! Закладка не определена.
3Расчет основных коэффициентовОшибка! Закладка не определена.
4Определение основных размеров (по §3.6)Ошибка! Закладка не определена.
Выбор и расчет обмотокОшибка! Закладка не определена.
1Расчет обмотки Н.Н. (по §63)Ошибка! Закладка не определена.
2Расчет обмотки В.Н. (по §63)Ошибка! Закладка не определена.
Определение параметров короткого замыканияОшибка! Закладка не определена.
1Потери короткого замыкания по (§71). Основные потери по (§74).Ошибка! Закладка не определена.
2Расчет напряжения короткого замыкания (по §72)Ошибка! Закладка не определена.
3Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыканииОшибка! Закладка не определена.
Расчет магнитной системыОшибка! Закладка не определена.
Расчет параметров холостого ходаОшибка! Закладка не определена.
1Расчет потерь холостого ходаОшибка! Закладка не определена.
2Расчет тока холостого ходаОшибка! Закладка не определена.
Тепловой расчет и расчет системы охлажденияОшибка! Закладка не определена.
1Поверочный расчет обмотокОшибка! Закладка не определена.
2Расчет системы охлажденияОшибка! Закладка не определена.
Окончательный расчет превышений температуры обмоток и маслаОшибка! Закладка не определена.
Список литературыОшибка! Закладка не определена.
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство имеющее две и более индуктивно связанные обмотки и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько систем переменного тока. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электроэнергии на большие расстояния от места ее производства до места ее потребления требует в современных сетях не менее чем пяти-шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.
Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличения числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов.
Определяя место силового трансформатора в электрической сети следует отметить что по мере удаления от электростанций единичные мощности трансформаторов уменьшаются а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери отнесенные к единице мощности а также цена 1 kBm потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов расходуемых на все силовые трансформаторы вкладываются в наиболее отдаленные части сети то есть в трансформаторы 35 kB и 10 kB.
В этих же трансформаторах возникает основная масса потерь энергии оплачиваемых по дорогой цене.
К высшей категории относятся трансформаторы технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь XX и КЗ тока XX масса трансформатора отнесенная к единице мощности и другие показатели