Расчет силового трансформатора

вар 10.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрооборудования судов
Расчетно-графическое задание
по электрическим машинам и аппаратам
ЭП-361(1) Подкуйко Д.А.
Принял: Кучеренко В.В.
Полная мощность трансформатора [pic]
Первичное линейное напряжение [pic]
Вторичное линейное напряжение [pic]
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания [pic]
Коэффициент полезного действия [pic]
Группа соединения обмоток [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы [pic]
Расчет основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1 Выбор марки стали.
В основном для производства трансформаторов применяется сталь марок 3404
и 3405 толщиной 035 и 030 мм. Выбор индукции в зависимости от марки
стали типа и мощности трансформатора. Выбираю сталь марки 3405 толщиной
2 Выбор формы сечения стержня.
Выбираю сечение в форме симметричной ступенчатой формы вписанной в
окружность с диаметром [pic].
3 Диаметр окружности:
где ( = 16( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
[pic]частота питающей сети [pic]
[pic]коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния:
где [pic] радиальное расстояние между концентрическими обмотками [pic]
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где [pic]коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов [pic]
[pic]коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры [pic]
4 Активное сечение стержня:
5 Магнитный поток трансформатора:
6 Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7 ЭДС на один виток обмотки:
Расчет параметров обмоток
1 Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2 Площадь сечения проводов обмотки.
где [pic]плотность тока.
По сортаменту обмоточной меди выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки - [p изолированного - [p
диаметр голого провода вторичной обмотки - [p изолированного - [pic].
3 Выбор типа обмотки:
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода.
4 Определение размеров окна.
4.1 Площадь окна сердечника:
где [pic]коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня [pic]
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
где [pic] расстояние от ярма до обмотки [pic]
5.2 Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4 Толщина обмоток.
6 Радиальное расстояние между обмотками:
где [pic]толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого
[pic]толщина охладительного канала между катушками низкого и
высокого напряжения [pic]
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5(15мм.
7.1 Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
8.2 Общий вес меди обмоток:
9 Вес стали сердечника.
10 Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1 Потери в меди обмоток:
1.3 Отношение потерь (проверка):
2 Напряжение короткого замыкания:
2.1 Активная составляющая:
2.2 Реактивная составляющая:
2.2.1 Уточнение [pic] при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2 Уточнение [pic] и [pic]:
2.3 Напряжение короткого замыкания:
3 Относительное изменение напряжения:
4 Ток холостого хода.
4.1 Активная составляющая:
4.2 Индуктивная составляющая:
где [pic]и [pic]магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали [p
[pic]при значениях максимальной индукции [pic]
Полный ток холостого хода трансформатора:
5 Коэффициент полезного действия:
Расхождение с заданным КПД составляет 3%.
Построение векторных диаграмм
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с

Трансформатор для печати.dwg

вар 11.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчетно-графическое задание №1
по электрическим машинам и аппаратам
«Расчет силового трансформатора»
ЭП-361(1) Полюдов А.В.
Принял: Кучеренко В. В.
Полная мощность трансформатора [pic]
Первичное линейное напряжение [pic]
Вторичное линейное напряжение [pic]
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания [pic]
Коэффициент полезного действия [pic]
Группа соединения обмоток [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы [pic]
Расчет основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1 Выбор марки стали.
В основном для производства трансформаторов применяется сталь марок 3404
и 3405 толщиной 035 и 030 мм. Выбор индукции в зависимости от марки
стали типа и мощности трансформатора. Выбираем сталь марки 3404 толщиной
2 Выбор формы сечения стержня.
Выбираем сечение в форме симметричной ступенчатой формы вписанной в
окружность с диаметром [pic].
3 Диаметр окружности:
где ( = 16( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
[pic]частота питающей сети [pic]
[pic]коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния:
где [pic] радиальное расстояние между концентрическими обмотками [pic]
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где [pic]коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов [pic]
[pic]коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры [pic]
4 Активное сечение стержня:
5 Магнитный поток трансформатора:
6 Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7 ЭДС на один виток обмотки:
Расчет параметров обмоток
1 Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2 Площадь сечения проводов обмотки.
где [pic]плотность тока.
По сортаменту обмоточной меди выбираем ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки - [p изолированного - [p
диаметр голого провода вторичной обмотки - [p изолированного - [pic].
3 Выбор типа обмотки:
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода.
4 Определение размеров окна.
4.1 Площадь окна сердечника:
где [pic]коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня [pic]
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
где [pic] расстояние от ярма до обмотки [pic]
5.2 Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4 Толщина обмоток.
7 Радиальное расстояние между обмотками:
где [pic]толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого
[pic]толщина охладительного канала между катушками низкого и
высокого напряжения [pic]
8.1 Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
8.2 Общий вес меди обмоток:
9 Вес стали сердечника.
10 Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1 Потери в меди обмоток:
1.3 Отношение потерь (проверка):
2 Напряжение короткого замыкания:
2.1 Активная составляющая:
2.2 Реактивная составляющая:
2.2.1 Уточнение [pic] при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2 Уточнение [pic] и [pic]:
2.3 Напряжение короткого замыкания:
3 Относительное изменение напряжения:
4 Ток холостого хода.
4.1 Активная составляющая:
4.2 Индуктивная составляющая:
где [pic]и [pic]магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали [p
[pic]при значениях максимальной индукции [pic]
Полный ток холостого хода трансформатора:
5 Коэффициент полезного действия:
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм
1 Векторная диаграмма опыта короткого замыкания.
2 Векторная диаграмма трансформатора работающего на заданную
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с

РГЗ ЭМиА.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчёт силового трансформатора
Пояснительная записка
Студент: Лаврик Г. А. группа ЭП-381(1)
Руководитель: доцент каф. ЭОС Кучеренко В. В.
Расчёт основных размеров магнитной системы 5
1. Выбор марки стали 5
2. Выбор формы сечения стержня 5
3. Расчет диаметра окружности канала 6
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния 6
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью 6
4. Активное сечение стержня 7
5. Магнитный поток трансформатора 7
6. Число витков обмоток 7
7. ЭДС на один виток обмотки 7
8. Размеры сечения стержня 8
Расчёт параметров обмоток 9
1. Ток трансформатора 9
2. Площадь сечения проводов обмотки 9
3. Выбор типа обмотки 10
4. Определение размеров окна. 10
4.1. Площадь окна сердечника 10
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода 10
5.1. Высота обмотки 10
5.2. Число витков обмотки по высоте окна 11
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна. 11
5.4. Толщина обмоток 11
6. Радиальное расстояние между обмотками 11
7. Вес меди обмоток 12
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня. 12
7.2. Общий вес меди обмоток 12
8. Вес стали сердечника. 12
9. Отношение весов (проверка) 13
Определение параметров рассчитанного трансформатора 14
1. Потери в активных материалах. 14
1.1. Потери в меди обмоток 14
1.2. Потери в стали 14
1.3. Отношение потерь (проверка) 14
2. Напряжение короткого замыкания 14
2.1. Активная составляющая 14
2.2. Реактивная составляющая 14
2.3. Напряжение короткого замыкания 15
3. Относительное изменение напряжения 15
4. Ток холостого хода 15
4.1. Активная составляющая 15
4.2. Индуктивная составляющая 15
5. Коэффициент полезного действия 16
Построение векторных диаграмм 17
1. Опыт короткого замыкания 17
2. Работа трансформатора на нагрузку 18
Список использованной литературы 19
Полная мощность трансформатора: Sн = 4 кВА.
Первичное линейное напряжение: U1л = 233 В.
Вторичное линейное напряжение: U2л = 133 В.
Частота напряжения в сети: f = 50 Гц.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: Up = 4–5%.
Коэффициент полезного действия: = 096.
Группа соединения обмоток: [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы: cosφ2 = 08 (C).
Расчёт основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1. Выбор марки стали.
Выбираю сталь марки 3404 толщиной 03мм индукция В = 14 Тл ([2] с.
2. Выбор формы сечения стержня.
Так как Sн 10 кВА выбираю сечение прямоугольной формы вписанной в
окружность с диаметром d.
3. Расчёт диаметра окружности канала:
где ( = 16–22 — отношение длины окружности канала между обмотками к
высоте обмотки; принимаю ( = 20;
ар — приведённая ширина канала рассеяния м;
S — мощность приходящаяся на один стержень кВА;
kp — коэффициент Роговского; принимаю kp = 095;
f — частота питающей сети Гц;
up — реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %;
Bc — максимальная индукция в стержне Тл;
kc — коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния:
где а12 — радиальное расстояние между концентрическими обмотками
а12=001 м ([2] с. 202 табл. 4.15).
где k = 09 ([2] с. 121 табл. 3.3)
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где kз — коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов kз = 096 ([2] с. 78 табл. 2.3);
kкр — коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью квадрата
4. Активное сечение стержня:
5. Магнитный поток трансформатора:
6. Число витков обмоток.
Фазные напряжения обмоток:
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7. ЭДС на один виток обмотки:
8. Размеры сечения стержня.
Принимаем отношение сторон [pic].
Сторона сечения [pic]
Число листов стали [pic] где Δ — толщина листовой стали.
Полный размер большей стороны сечения стержня [pic] где 005мм— толщина
межлистовой изоляции на один лист.
Расчёт параметров обмоток
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2. Площадь сечения проводов обмотки.
где j — плотность тока ([2] с. 257 табл. 5.7).
По сортаменту обмоточной меди ([2] с. 211 табл. 5.1) выбираю ближайшее
стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки: d10 = 224 мм;
изолированного (2 = 004 мм): d1 = 264 мм.
Диаметр голого провода вторичной обмотки: d20 = 335 мм;
изолированного: d2 = 375 мм.
3. Выбор типа обмотки.
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Обмотка низкого
напряжения укладывается ближе к стержню обмотка высокого напряжения —
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника:
где fок = 02–04 — коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня hc = hок = 19079 мм.
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода.
5.1. Высота обмотки:
где l01 — расстояние от ярма до обмотки l01 = 15 мм ([2] с. 203 табл.
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4. Толщина обмоток.
где мс = 2×02 = 04 мм — толщина межслойной изоляции ([2] с. 190
6. Радиальное расстояние между обмотками:
где а01 = 10 мм — толщина охладительного канала между стержнем и катушкой
низкого напряжения ([2] с. 203 табл. 4.16);
а12 = 10 мм — толщина охладительного канала между катушками низкого и
высокого напряжения ([2] с. 202 табл. 4.15).
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5–15 мм.
7. Вес меди обмоток.
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
где γм = 8900 кгм3 — удельный вес меди.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
7.2. Общий вес меди обмоток:
где m — число фаз трансформатора.
8. Вес стали сердечника.
где γс = 7600 кгм3 — удельный вес стали.
9. Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
где kW = 24–26 Вткг — удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
где kс = 12–16 Вткг — удельные потери в стали зависящие от её марки;
1.3. Отношение потерь (проверка):
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
2.2. Реактивная составляющая:
2.2.1. Уточнение при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2. Уточнение ap и kp:
2.3. Напряжение короткого замыкания:
3. Относительное изменение напряжения:
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
4.2. Индуктивная составляющая:
где I — намагничивающий ток;
где Нс и Ня — магнитная напряженность в стержне и ярме соответственно
определяется из кривых намагничивания стали ([1] с. 15 рис. В-1); Н = 25
ст = 004 мм — зазор на стыке;
nф = 2 — число стыков;
= 4 · 107 Тл · мА — магнитная проницаемость воздуха;
kv = 15–25 при значениях максимальной индукции B = 10–16 Тл.
Полный ток холостого хода трансформатора:
5. Коэффициент полезного действия.
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм.
1. Опыт короткого замыкания.
Напряжения короткого замыкания:
2. Работа трансформатора на нагрузку.
Упрощённая векторная диаграмма строится по заданным U1 I1 cosφ2
параметрам треугольника короткого замыкания Uк Uка. Uкр..
Проводим окружность радиусом U1 затем из точки О проводим луч [pic] под
углом φ2 к оси ординат. Треугольник к.з. пристраиваем к оси абсцисс
(треугольник OAC). Затем сторону этого треугольника AC переносим
параллельно самой себе так чтобы один её конец касался окружности U1
(точкаА) а другой — луча [pic] (точка С). Тогда проведя ОА получаем
вектор [pic] а отрезок ОС даёт вектор [pic].
Список использованной литературы
Вольдек А. И. Электрические машины. — Л. Энергия 1978.
Тихомиров П. М. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие для вузов. — М.:
Энергоатомиздат 1986. — 528 с.: ил.
Расчет силового трансформатора.
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трёхфазного трансформатора с
Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к. з.
Рис. 3. Упрощённая векторная диаграмма трансформатора

8вар элмаш.doc

В задании на РГЗ приводятся следующие исходные данные:
полная мощность трансформатора – S= 10 кВА;
первичное линейное напряжение – U1= 400 В;
вторичное линейное напряжение – U2= 230 В;
реактивная составляющая напряжения короткого замыкания – Up= 4-5 %;
коэффициент полезного действия - (= 096 %;
группа соединения обмоток: [pic]
коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы. – cos (2 = 075С.
Расчет основных размеров магнитной системы.
1. Выбор марки стали и величины максимальной индукции в стержне.
Для производства трансформатора применим сталь марки 3404 и толщиной 035
Для сухих трансформаторов с мощностью S до 16 кВА индукция Вс = 144 Тл
2. Выбор формы сечения стержня.
Для трансформатора мощностью 10 кВт выбираем сечение в форме симметричной
ступенчатой фигуры вписанной в окружность диаметром d.
Независимо от выбранной формы сечения сердечника расчет начинаем с
определения диаметра окружности d.
3. Диаметр окружности.
где ( = 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к высоте
ар = 0021 м – приведенная ширина канала рассеяния;
S = 3333 кВА – мощность приходящаяся на один стержень;
kp = 098 – коэффициент Роговского;
f = 50 Гц – частота питающей сети;
up = 4% – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;
Вс = 140 Тл – максимальная индукция в стержне;
kc = 0851 – коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведенная ширина канала рассеяния.
где а12 = 001 м – радиальное расстояние между концентрическими обмотками
(рис. 2.) выбирается по таблице 4.15. [1];
коэффициент k = 08 выбираем в соответствии с таблицей 3.3. ((( и
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью.
где kз = 097 – коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий
от толщины листов определяется по таблице 2.3. (((;
kкр = 0877 – коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры определяется по таблице 2.6. (((.
4. Активное сечение стержня.
5. Магнитный поток трансформатора.
6. Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения.
Число витков обмотки низкого напряжения:
7. ЭДС на один виток обмотки:
Расчет параметров обмоток.
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки (ВН):
Ток вторичной обмотки (НН):
Где S – полная мощность приходящаяся на один стержень. Для трехфазного
трансформатора [pic] [pic] кВА.
2. Площадь сечения проводов обмотки.
где j – плотность тока выбираемая по таблице 5.7. ((( ([pic]).
По сортаменту обмоточной меди выбирается ближайшее стандартное сечение
(рекомендуется плотность тока выбирать такую чтобы сечение провода
получилось стандартным).
Диаметр голого провода первичной обмотки - d10 = 283 мм; изолированного -
d1 = 313 мм; диаметр голого провода вторичной обмотки - d20 = 353 мм;
изолированного – d2 = 393 мм.
3. Выбор типа обмотки.
В целях получения пожаробезопасной установки применим провод марки ПСД –
провод с изоляцией безщелочного стекловолокна наложенного двумя слоями с
подклейкой и пропиткой нагревостойким лаком класса нагревостойкости F
([pic]). В соответствии с сортаментом обмоточной меди выбираем проводник
круглого сечения и применим для обмоток высокого и низкого напряжений
многослойную цилиндрическую обмотку из круглого провода (§5.4. ((().
Обмотка высокого напряжения укладывается ближе к стержню обмотка низкого
напряжения – снаружи (рис. 1.).
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника.
где fок = 04 – коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня hc = hок
5. Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
Расчет ведём для обмоток низкого и высокого напряжения.
5.1. Высота обмотки:
где l01 = 15 мм – расстояние от ярма до обмотки НН определяемое по таблице
16. (((; l02 = 15 мм – расстояние от ярма до обмотки ВН определяемое по
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Результат округляю до меньшего целого.
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
Результат округляю до большего целого.
5.4. Толщина обмоток.
Высокого напряжения:
В приведенных формулах (мс – толщина межслойной изоляции определяемая по
таблице 4.8. (((. Для обмотки ВН применим кабельную бумагу для обмотки НН
– телефонную бумагу.
6. Радиальное расстояния между обмотками:
где а01 = 10 мм – толщина охладительного канала между стержнем и катушкой
высокого напряжения;
а12 =10 мм - толщина охладительного канала между катушками высокого и
Размеры каналов определяем по таблицам 4.15. и 4.16. (((.
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5(15мм.
7. Вес меди обмоток.
7.1. Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмотки высокого напряжения.
[pic] - длина среднего витка обмотки высокого напряжения.
Вес меди обмотки низкого напряжения.
[pic] - длина среднего витка обмотки низкого напряжения
(м = 89 кгдм3 – удельный вес меди.
7.2. Общий вес меди обмоток
где m =3 – число фаз трансформатора..
8. Вес стали сердечника.
где (с = 76 кгдм3 – удельный вес стали;
Для круглого сечения[pic]
Общий вес стали [pic]
9. Отношение весов (проверка):
Отношение весов входит в пределы диапазона: от 1 до 2.
Определение параметров рассчитанного трансформатора.
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
где kw = 24 Вткг – удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
где kc = 16 Вткг – удельные потели в стали зависящие от ее марки.
1.3. Отношение потерь (проверка):
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
2.2. Реактивная составляющая:
Величины ( ар и kp должны быть вычислены точно на основе данных
полученных в предыдущих пунктах.
2.2.1. Уточнение ( при круглом сечении стержня.
[pic] - диаметр осевого канала между обмотками
2.2.2. Уточнение ар и kр.
2.3. Напряжение короткого замыкания:
3. Относительное изменение напряжения.
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
4.2. Индуктивная составляющая:
где I( - намагничивающий ток:
где Нс = Ня =127 Асм – магнитная напряженность в стержне и ярме.
Определяется из кривых намагничивания стали (рис. В-1 (2();
(ст = 004 мм - зазор на стыке;
nф = 2 – число стыков;
(0 = 4((((( -7 – магнитная проницаемость воздуха;
k( = 218 при значениях максимальной индукции В=14 Тл
Полный ток холостого хода трансформатора:
5. Коэффициент полезного действия.
5.1. Абсолютная погрешность.
Расхождение с заданным КПД не превышает (5%.
Векторные диаграммы.
Список используемой литературы.
Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов. – М.:
Энергоатомиздат 1986. – 528 с.: ил.
Вольдек А. И. Электрические машины. -Л. Энергия 1978.

РГЗ ЭМиА.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчёт силового трансформатора
Пояснительная записка
Студент: Лаврик Г. А. группа ЭП-381(1)
Руководитель: доцент каф. ЭОС Кучеренко В. В.
Расчет силового трансформатора.
TOC o "1-3" h z u 1. Исходные данные PAGEREF _Toc260698879 h 4
Расчёт основных размеров магнитной системы PAGEREF _Toc260698880 h 5
1. Выбор марки стали PAGEREF _Toc260698881 h 5
2. Выбор формы сечения стержня PAGEREF _Toc260698882 h 5
3. Расчет диаметра окружности канала PAGEREF _Toc260698883 h 6
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния PAGEREF _Toc260698884 h 6
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью PAGEREF _Toc260698885 h 6
4. Активное сечение стержня PAGEREF _Toc260698886 h 7
5. Магнитный поток трансформатора PAGEREF _Toc260698887 h 7
6. Число витков обмоток PAGEREF _Toc260698888 h 7
7. ЭДС на один виток обмотки PAGEREF _Toc260698889 h 7
8. Размеры сечения стержня PAGEREF _Toc260698890 h 8
Расчёт параметров обмоток PAGEREF _Toc260698891 h 9
1. Ток трансформатора PAGEREF _Toc260698892 h 9
2. Площадь сечения проводов обмотки PAGEREF _Toc260698893 h 9
3. Выбор типа обмотки PAGEREF _Toc260698894 h 10
4. Определение размеров окна. PAGEREF _Toc260698895 h 10
4.1. Площадь окна сердечника PAGEREF _Toc260698896 h 10
4.2. Ширина окна PAGEREF _Toc260698897 h 10
4.3. Высота окна PAGEREF _Toc260698898 h 10
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода PAGEREF _Toc260698899 h 10
5.1. Высота обмотки PAGEREF _Toc260698900 h 10
5.2. Число витков обмотки по высоте окна PAGEREF _Toc260698901 h 11
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна. PAGEREF _Toc260698902 h 11
5.4. Толщина обмоток PAGEREF _Toc260698903 h 11
6. Радиальное расстояние между обмотками PAGEREF _Toc260698904 h 11
7. Вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698905 h 12
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня. PAGEREF _Toc260698906 h 12
7.2. Общий вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698907 h 12
8. Вес стали сердечника. PAGEREF _Toc260698908 h 12
9. Отношение весов (проверка) PAGEREF _Toc260698909 h 13
Определение параметров рассчитанного трансформатора PAGEREF _Toc260698911 h 14
1. Потери в активных материалах. PAGEREF _Toc260698912 h 14
1.1. Потери в меди обмоток PAGEREF _Toc260698913 h 14
1.2. Потери в стали PAGEREF _Toc260698915 h 14
1.3. Отношение потерь (проверка) PAGEREF _Toc260698918 h 14
2. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698921 h 14
2.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698922 h 14
2.2. Реактивная составляющая PAGEREF _Toc260698925 h 14
2.3. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698926 h 15
3. Относительное изменение напряжения PAGEREF _Toc260698927 h 15
4. Ток холостого хода PAGEREF _Toc260698928 h 15
4.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698929 h 15
4.2. Индуктивная составляющая PAGEREF _Toc260698930 h 15
5. Коэффициент полезного действия PAGEREF _Toc260698931 h 16
Построение векторных диаграмм PAGEREF _Toc260698933 h 17
1. Опыт короткого замыкания PAGEREF _Toc260698934 h 17
2. Работа трансформатора на нагрузку PAGEREF _Toc260698936 h 18
Список использованной литературы PAGEREF _Toc260698938 h 19
Полная мощность трансформатора: Sн = 4 кВА.
Первичное линейное напряжение: U1л = 233 В.
Вторичное линейное напряжение: U2л = 133 В.
Частота напряжения в сети: f = 50 Гц.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: Up = 4–5%.
Коэффициент полезного действия: = 096.
Группа соединения обмоток: YY -0.
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы: cosφ2 = 08 (C).
Расчёт основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трёхфазного трансформатора с обмотками.
1. Выбор марки стали.
Выбираю сталь марки 3404 толщиной 03мм индукция В = 14 Тл ([2] с. 78 табл. 2.4).
2. Выбор формы сечения стержня.
Так как Sн 10 кВА выбираю сечение прямоугольной формы вписанной в окружность с диаметром d.
3. Расчёт диаметра окружности канала:
d=0507·4S··ap·kpf·up·Bc2·kc2
где = 16–22 — отношение длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки; принимаю = 20;
ар — приведённая ширина канала рассеяния м;
S — мощность приходящаяся на один стержень кВА;
kp — коэффициент Роговского; принимаю kp = 095;
f — частота питающей сети Гц;
up — реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %;
Bc — максимальная индукция в стержне Тл;
kc — коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния:
где а12 — радиальное расстояние между концентрическими обмотками а12=001 м ([2] с. 202 табл. 4.15).
где k = 09 ([2] с. 121 табл. 3.3)
a1+a2309·4133·10-2=001 м;
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где kз — коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от толщины листов kз = 096 ([2] с. 78 табл. 2.3);
kкр — коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью квадрата kкр=2=0636.
d=0507·4133·2·002·09550·5·14²·061²=0065 м.
4. Активное сечение стержня:
Пc=kc··d²4=061·314·0065²4=0002 м².
5. Магнитный поток трансформатора:
Ф=Пс·Bc=14·0002=0003 Вб.
6. Число витков обмоток.
Фазные напряжения обмоток:
Uвф=2333=135 В; Uнф=1333=77 В.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Wвн=Uвф444·Ф·f=135444·0003·50=203 витка.
Число витков обмотки низкого напряжения:
Wнн=Uнф444·Ф·f=77444·0003·50=116 витков.
7. ЭДС на один виток обмотки:
eW=135203=77116=066 В.
8. Размеры сечения стержня.
Принимаем отношение сторон =ba=115.
Сторона сечения a=b=Пс=0002115=0042 м=42 мм.
Число листов стали n=b где Δ — толщина листовой стали.
Полный размер большей стороны сечения стержня b0=b+005·nИзм.
где 005мм— толщина межлистовой изоляции на один лист.
b0=42+005·140=49 мм.3. Расчёт параметров обмоток
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Iвн=133·10³135·096=1026 А.
Ток вторичной обмотки:
Iнн=SUнф=133·10³77=1727 А.
2. Площадь сечения проводов обмотки.
qвн=Iвнj1=102627=38 мм²394 мм²
где j — плотность тока ([2] с. 257 табл. 5.7).
qнн=Iннj2=17272=864 мм²881 мм².
По сортаменту обмоточной меди ([2] с. 211 табл. 5.1) выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки: d10 = 224 мм;
изолированного (2 = 004 мм): d1 = 264 мм.
Диаметр голого провода вторичной обмотки: d20 = 335 мм;
изолированного: d2 = 375 мм.
3. Выбор типа обмотки.
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Обмотка низкого напряжения укладывается ближе к стержню обмотка высокого напряжения — снаружи.
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника:
Fок=2·Wнн·qнн+Wвн·qвн02=2·116·881+203·39402=182·104 мм²
где fок = 02–04 — коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
bок=Fок2÷3=182·1042=9539 мм.
hок=Fокbок=182·1049539=19079 мм.
Высота стержня hc = hок = 19079 мм.
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода.
5.1. Высота обмотки:
hоб=19079-30=16079 мм.
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Wнн'=hобdнн=16079375=43 витка.
Высокого напряжения:
Wвн'=hобdвн=16079264=61 виток.
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
Kнн=WннWнн'=11643=273
Kвн=WвнWвн'=20361=3333
5.4. Толщина обмоток.
где мс = 2×02 = 04 мм — толщина межслойной изоляции ([2] с. 190табл. 4.8);
нн=3·375+04-04=1205 мм.
нн=Kнн·dнн+мс-мс=3·264+04-04=872 мм.
6. Радиальное расстояние между обмотками:
=bок-2a01-2a12-21-22
где а01 = 10 мм — толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого напряжения ([2] с. 203 табл. 4.16);
а12 = 10 мм — толщина охладительного канала между катушками низкого и высокого напряжения ([2] с. 202 табл. 4.15).
=9539-20-20-2·872-2·1205=1385 мм.
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5–15 мм.
7. Вес меди обмоток.
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
где γм = 8900 кгм3 — удельный вес меди.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Gм2=8900·10-9·116·881·30474=277 кг.
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
l1=·d+2·a01+a12+2+1=
=314·65+2·10+10+872+1205=422 29 мм.
Gм1=8900·10-9·203·394·42229=3 кг.
7.2. Общий вес меди обмоток:
Gм=m·Gм1+Gм2=3·277+3=1731 кг
где m — число фаз трансформатора.
8. Вес стали сердечника.
Gс=γс·m·Пс·hс=7600·10-9·3·0002·106·19079=87 кг
где γс = 7600 кгм3 — удельный вес стали.
Gя=7600·10-9·2·0002·106·386=1173 кг.
Gст=Gс+Gя=87+1173=2043 кг.
9. Отношение весов (проверка):
a=GстGм=20431731=12.
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
pм=kW·j²·Gм=24·2²·1731=16618 Вт
где kW = 24–26 Вткг — удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
pст=kс·Bс2·Gст=16·14²·2043=6407 Вт
где kс = 12–16 Вткг — удельные потери в стали зависящие от её марки;
1.3. Отношение потерь (проверка):
α=pстpм=64071661804.
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
uа=pмSн·100%=166184000·100%=415%.
2.2. Реактивная составляющая:
2.2.1. Уточнение при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
d12=d+2a01+22+a12=65+10·2+2·1205+10=1191 мм
2.2.2. Уточнение ap и kp:
kр1-10+30314·16079=092;
uр=079·50·133·233·002·092066²=517%.
2.3. Напряжение короткого замыкания:
uкз=uа2+uр2=415²+517²=663%
3. Относительное изменение напряжения:
u=uа·cosφ2+uр·sinφ2+uр·cosφ2+uа·sinφ22200=
=415·08+517·06+517·08+415·06²200=664%.
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
iа=pстpн·100%=64074000·100%=16%.
4.2. Индуктивная составляющая:
где I — намагничивающий ток;
I=Hс·lс+23·Hя·lя+n·с0·ст2·kv·Wвн
где Нс и Ня — магнитная напряженность в стержне и ярме соответственно определяется из кривых намагничивания стали ([1] с. 15 рис. В-1); Н = 25 Асм;
ст = 004 мм — зазор на стыке;
nф = 2 — число стыков;
= 4 · 107 Тл · мА — магнитная проницаемость воздуха;
kv = 15–25 при значениях максимальной индукции B = 10–16 Тл.
I=25·102·019+23·25·102·039+2·144·314·10-7·004·10-32·2·203=
Полный ток холостого хода трансформатора:
i0=iа2+i2=16²+20²=2006%.
5. Коэффициент полезного действия.
n=1-pст+pмm·p+pст+pм=1-6407+166184000+6407+16618=095.
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм.
1. Опыт короткого замыкания.
Напряжения короткого замыкания:
Uка=uка·U1=00415·135=56 В;
Uкр=uкр·U1=00517·135=698 В;
Uк=uк·U1=00663·135=895 В;
φк=arctgUкрUка=arctg69856=5126°.
Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к. з.
2. Работа трансформатора на нагрузку.
Упрощённая векторная диаграмма строится по заданным U1 I1 cosφ2 параметрам треугольника короткого замыкания Uк Uка. Uкр..
Проводим окружность радиусом U1 затем из точки О проводим луч -U2' под углом φ2 к оси ординат. Треугольник к.з. пристраиваем к оси абсцисс (треугольник OAC). Затем сторону этого треугольника AC переносим параллельно самой себе так чтобы один её конец касался окружности U1 (точкаА) а другой — луча -U2' (точка С). Тогда проведя ОА получаем вектор U1 а отрезок ОС даёт вектор -U2'.
Рис. 3. Упрощённая векторная диаграмма трансформатора
Список использованной литературы
Вольдек А. И. Электрические машины. — Л. Энергия 1978.
Тихомиров П. М. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат 1986. — 528 с.: ил.

Трансформатор карсаков.dwg

Трансформатор трёхфазный 75 кВА.nЧертёж общего вида

Трансформатор.dwg

Трансформатор трёхфазный 4 кВА.nЧертёж общего вида

мое 17 вар.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчетно-графическое задание
по электрическим машинам и аппаратам
«Расчет силового трансформатора»
1(2) Афанасиевский П.Н.
Принял: Кучеренко В.В.
Полная мощность трансформатора [pic]
Первичное линейное напряжение [pic]
Вторичное линейное напряжение [pic]
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания [pic]
Коэффициент полезного действия [pic]
Группа соединения обмоток [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы [pic]
Расчет основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1 Выбор марки стали.
В основном для производства трансформаторов применяется сталь марок 3404
и 3405 толщиной 035 и 030 мм. Выбор индукции в зависимости от марки
стали типа и мощности трансформатора. Выбираю сталь марки 3404 толщиной
2 Выбор формы сечения стержня.
Выбираю сечение в форме симметричной ступенчатой формы вписанной в
окружность с диаметром [pic].
3 Диаметр окружности:
где ( = 16( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
[pic]частота питающей сети [pic]
[pic]коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния:
где [pic] радиальное расстояние между концентрическими обмотками [pic]
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где [pic]коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов [pic]
[pic]коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры [pic]
4 Активное сечение стержня:
5 Магнитный поток трансформатора:
6 Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7 ЭДС на один виток обмотки:
Расчет параметров обмоток
1 Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2 Площадь сечения проводов обмотки.
где [pic]плотность тока.
По сортаменту обмоточной меди выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки - [p изолированного - [p
диаметр голого провода вторичной обмотки - [p изолированного - [pic].
3 Выбор типа обмотки:
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода.
4 Определение размеров окна.
4.1 Площадь окна сердечника:
где [pic]коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня [pic]
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
где [pic] расстояние от ярма до обмотки [pic]
5.2 Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4 Толщина обмоток.
6 Радиальное расстояние между обмотками:
где [pic]толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого
[pic]толщина охладительного канала между катушками низкого и
высокого напряжения [pic]
7.1 Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
7.2 Общий вес меди обмоток:
8 Вес стали сердечника.
9 Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1 Потери в меди обмоток:
1.3 Отношение потерь (проверка):
2 Напряжение короткого замыкания:
2.1 Активная составляющая:
2.2 Реактивная составляющая:
2.2.1 Уточнение [pic] при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2 Уточнение [pic] и [pic]:
2.3 Напряжение короткого замыкания:
3 Относительное изменение напряжения:
4 Ток холостого хода.
4.1 Активная составляющая:
4.2 Индуктивная составляющая:
где [pic]и [pic]магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали [p
[pic]при значениях максимальной индукции [pic]
Полный ток холостого хода трансформатора:
5 Коэффициент полезного действия:
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с

РГЗ ЭМиА Акимов.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчёт силового трансформатора
Студент: Акимов Е.С. группа ЭП-381(2)
Руководитель: доцент каф. ЭОС Кучеренко В. В.
Расчет силового трансформатора.
-187960578612000Содержание
TOC o "1-3" h z u 1. Исходные данные PAGEREF _Toc260698879 h 4
Расчёт основных размеров магнитной системы PAGEREF _Toc260698880 h 5
1. Выбор марки стали PAGEREF _Toc260698881 h 5
2. Выбор формы сечения стержня PAGEREF _Toc260698882 h 5
3. Расчет диаметра окружности канала PAGEREF _Toc260698883 h 6
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния PAGEREF _Toc260698884 h 6
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью PAGEREF _Toc260698885 h 6
4. Активное сечение стержня PAGEREF _Toc260698886 h 7
5. Магнитный поток трансформатора PAGEREF _Toc260698887 h 7
6. Число витков обмоток PAGEREF _Toc260698888 h 7
7. ЭДС на один виток обмотки PAGEREF _Toc260698889 h 7
8. Размеры сечения стержня PAGEREF _Toc260698890 h 8
Расчёт параметров обмоток PAGEREF _Toc260698891 h 9
1. Ток трансформатора PAGEREF _Toc260698892 h 9
2. Площадь сечения проводов обмотки PAGEREF _Toc260698893 h 9
3. Выбор типа обмотки PAGEREF _Toc260698894 h 10
4. Определение размеров окна. PAGEREF _Toc260698895 h 10
4.1. Площадь окна сердечника PAGEREF _Toc260698896 h 10
4.2. Ширина окна PAGEREF _Toc260698897 h 10
4.3. Высота окна PAGEREF _Toc260698898 h 10
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода PAGEREF _Toc260698899 h 10
5.1. Высота обмотки PAGEREF _Toc260698900 h 10
5.2. Число витков обмотки по высоте окна PAGEREF _Toc260698901 h 11
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна. PAGEREF _Toc260698902 h 11
5.4. Толщина обмоток PAGEREF _Toc260698903 h 11
6. Радиальное расстояние между обмотками PAGEREF _Toc260698904 h 11
7. Вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698905 h 12
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня. PAGEREF _Toc260698906 h 12
7.2. Общий вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698907 h 12
8. Вес стали сердечника. PAGEREF _Toc260698908 h 12
9. Отношение весов (проверка) PAGEREF _Toc260698909 h 13
Определение параметров рассчитанного трансформатора PAGEREF _Toc260698911 h 14
1. Потери в активных материалах. PAGEREF _Toc260698912 h 14
1.1. Потери в меди обмоток PAGEREF _Toc260698913 h 14
1.2. Потери в стали PAGEREF _Toc260698915 h 14
1.3. Отношение потерь (проверка) PAGEREF _Toc260698918 h 14
2. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698921 h 14
2.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698922 h 14
2.2. Реактивная составляющая PAGEREF _Toc260698925 h 14
2.3. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698926 h 15
3. Относительное изменение напряжения PAGEREF _Toc260698927 h 15
4. Ток холостого хода PAGEREF _Toc260698928 h 15
4.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698929 h 15
4.2. Индуктивная составляющая PAGEREF _Toc260698930 h 15
5. Коэффициент полезного действия PAGEREF _Toc260698931 h 16
Построение векторных диаграмм PAGEREF _Toc260698933 h 17
1. Опыт короткого замыкания PAGEREF _Toc260698934 h 17
2. Работа трансформатора на нагрузку PAGEREF _Toc260698936 h 18
Список использованной литературы PAGEREF _Toc260698938 h 19
Полная мощность трансформатора: Sн = 4 кВА.
Первичное линейное напряжение: U1л = 400 В.
Вторичное линейное напряжение: U2л = 230 В.
Частота напряжения в сети: f = 50 Гц.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: Up = 4–5%.
Коэффициент полезного действия: = 097.
Группа соединения обмоток: YΔ -11.
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы: cosφ2 = 075 (C).
Расчёт основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
3270112395Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трёхфазного трансформатора с обмотками.
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трёхфазного трансформатора с обмотками.
1. Выбор марки стали.
Выбираю сталь марки 3404 толщиной 03мм индукция В = 14 - 145 Тл ([2] с. 78 табл. 2.4).
2. Выбор формы сечения стержня.
Так как Sн 10 кВА выбираю сечение прямоугольной формы вписанной в окружность с диаметром d.
3. Расчёт диаметра окружности канала:
d=0507·4S··ap·kpf·up·Bc2·kc2
где = 16–22 — отношение длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки; принимаю = 20;
ар — приведённая ширина канала рассеяния м;
S — мощность приходящаяся на один стержень кВА;
kp — коэффициент Роговского; принимаю kp = 095;
f — частота питающей сети Гц;
up — реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %;
Bc — максимальная индукция в стержне Тл;
kc — коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния:
где а12 — радиальное расстояние между концентрическими обмотками а12=001 м ([2] с. 202 табл. 4.15).
где k = 077 ([2] с. 121 табл. 3.3)
a1+a23077·425·10-2=001 м;
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где kз — коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от толщины листов kз = 096 ([2] с. 78 табл. 2.3);
kкр — коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью квадрата kкр=2=0636.
d=0507·44·2·002·09550·5·145²·061²=0085 м.
4. Активное сечение стержня:
Пc=kc··d²4=061·314·0085²4=00035 м².
5. Магнитный поток трансформатора:
Ф=Пс·Bc=145·00035=00051 Вб.
6. Число витков обмоток.
Фазные напряжения обмоток:
Uвф=4003=231 В; Uнф=231 В.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Wвн=Uвф444·Ф·f=231444·00051·50=204 витка.
Число витков обмотки низкого напряжения:
Wнн=Uнф444·Ф·f=231444·00051·50=204 витка.
7. ЭДС на один виток обмотки:
eW=231204=231204=113 В.
8. Размеры сечения стержня.
Принимаем отношение сторон
Большая сторона сечения a=ПE=83 мм.
Меньшая сторона сечения b=*a=415 мм.
Число листов стали n=a где Δ — толщина листовой стали.
Полный размер большей стороны сечения стержня a0=a+005·n где 005мм— толщина межлистовой изоляции на один лист.
a0=83+005·276=968мм.3. Расчёт параметров обмоток
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Iвн=4·10³231·097=1785 А.
Ток вторичной обмотки:
Iнн=SUнф=4·10³231=173 А.
2. Площадь сечения проводов обмотки.
qвн=Iвнj1=178525=714 мм²7795 мм²
где j — плотность тока ([2] с. 257 табл. 5.7).
qнн=Iннj2=1732=865 мм²881 мм².
По сортаменту обмоточной меди ([2] с. 211 табл. 5.1) выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки: d10 = 315 мм;
изолированного (2 = 04 мм): d1 = 355 мм.
Диаметр голого провода вторичной обмотки: d20 = 335 мм;
изолированного: d2 = 385 мм.
3. Выбор типа обмотки.
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Обмотка низкого напряжения укладывается ближе к стержню обмотка высокого напряжения — снаружи.
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника:
Fок=2·Wнн·qнн+Wвн·qвн02=2·204·881+204·779502==338·104 мм²
где fок = 02–04 — коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
bок=Fок2÷3=338·10425=11627 мм.
hок=Fокbок=338·10411627=2907 мм.
Высота стержня hc = hок = 2907 мм.
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода.
5.1. Высота обмотки:
hоб=2907-30=2607 мм.
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Wнн'=hобdнн=2607385=68 витков.
Высокого напряжения:
Wвн'=hобdвн=2607355=73 витка.
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
Kвн=WвнWвн'=20473=2793
5.4. Толщина обмоток.
где мс = 2×02 = 04 мм — толщина межслойной изоляции ([2] с. 190табл. 4.8);
нн=3·385+04-04=1235 мм.
вн=Kвн·dвн+мс-мс=3·355+04-04=1145 мм.
6. Радиальное расстояние между обмотками:
=bок-2a01-2a12-21-22
где а01 = 10 мм — толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого напряжения ([2] с. 203 табл. 4.16);
а12 = 10 мм — толщина охладительного канала между катушками низкого и высокого напряжения ([2] с. 202 табл. 4.15).
=11627-20-20-2·1145-2·1235=2867 мм.
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5–15 мм.
7. Вес меди обмоток.
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
где γм = 8900 кгм3 — удельный вес меди.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Gм2=8900·10-9·204·885·36848=59 кг.
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
l1=·d+2·a01+a12+2+1=
=314·85+2·10+10+1145+1235=50318 мм.
Gм1=8900·10-9·204·7795·50318=712 кг.
7.2. Общий вес меди обмоток:
Gм=m·Gм1+Gм2=3·712+59=3906 кг
где m — число фаз трансформатора.
8. Вес стали сердечника.
Gс=γс·m·Пс·hс=7600·10-9·3·00035·106·2907=23197 кг
где γс = 7600 кгм3 — удельный вес стали.
Gя=7600·10-9·2·00035·106·48754=259 кг.
Gст=Gс+Gя=23197+259=491 кг.
9. Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
pм=kW·j²·Gм=24·2²·396=38016 Вт
где kW = 24–26 Вткг — удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
pст=kс·Bс2·Gст=16·14²·491=154 Вт
где kс = 12–16 Вткг — удельные потери в стали зависящие от её марки;
1.3. Отношение потерь (проверка):
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
uа=pмSн·100%=380164000·100%=95%.
2.2. Реактивная составляющая:
2.2.1. Уточнение при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
d12=d+2a01+22+a12=85+10·2+2·1235+10=1297 мм
2.2.2. Уточнение ap и kp:
kр1-10+30314·2607=0951;
uр=079·50·4·156·002·0951113²=367%.
2.3. Напряжение короткого замыкания:
uкз=uа2+uр2=95²+367²=1018%
3. Относительное изменение напряжения:
u=uа·cosφ2+uр·sinφ2+uр·cosφ2+uа·sinφ22200=
=95·075+367·066+367·075+95·066²200=861%.
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
iа=pстSн·100%=1544000·100%=385%.
4.2. Индуктивная составляющая:
где I — намагничивающий ток;
I=Hс·lс+23·Hя·lя+n·с0·ст2·kv·Wвн
где Нс и Ня — магнитная напряженность в стержне и ярме соответственно определяется из кривых намагничивания стали ([1] с. 15 рис. В-1); Н = 25 Асм;
ст = 004 мм — зазор на стыке;
nф = 2 — число стыков;
= 4 · 107 Тл · мА — магнитная проницаемость воздуха;
kv = 15–25 при значениях максимальной индукции B = 10–16 Тл.
I=25·102·0291+23·25·102·0488+2·144·314·10-7·004·10-32·2·204=
Полный ток холостого хода трансформатора:
i0=iа2+i2=385²+16²=1645%.
5. Коэффициент полезного действия.
n=1-pст+pмm·p+pст+pм=1-154+380164000+154+38016=088.
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм.
1. Опыт короткого замыкания.
Напряжения короткого замыкания:
Uка=uка·U1=0095·400=38 В;
Uкр=uкр·U1=00367·400=1468 В;
Uк=uк·U1=01018·400=4072 В;
φк=arctgUкрUка=arctg146838=199°.
83559052560Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к. з.
Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к. з.
2. Работа трансформатора на нагрузку.
Упрощённая векторная диаграмма строится по заданным U1 I1 cosφ2 параметрам треугольника короткого замыкания Uк Uка. Uкр..
Проводим окружность радиусом U1 затем из точки О проводим луч -U2' под углом φ2 к оси ординат. Треугольник к.з. пристраиваем к оси абсцисс (треугольник OAC). Затем сторону этого треугольника AC переносим параллельно самой себе так чтобы один её конец касался окружности U1 (точкаА) а другой — луча -U2' (точка С). Тогда проведя ОА получаем вектор U1 а отрезок ОС даёт вектор -U2'.
93059126220Рис. 3. Упрощённая векторная диаграмма трансформатора
Рис. 3. Упрощённая векторная диаграмма трансформатора
Список использованной литературы
Вольдек А. И. Электрические машины. — Л. Энергия 1978.
Тихомиров П. М. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат 1986. — 528 с.: ил.

РГЗ - Расчет силового трансформатора (Камалетдинов).doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчетно-графическое задание №1
по электрическим машинам и аппаратам
«Расчет силового трансформатора»
ЭП-351(1) Камалетдинов А.Э.
Принял: Неклюдов Ю. В.
Полная мощность трансформатора [pic]
Первичное линейное напряжение [pic]
Вторичное линейное напряжение [pic]
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания [pic]
Коэффициент полезного действия [pic]
Группа соединения обмоток [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы [pic]
Расчет основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1 Выбор марки стали.
В основном для производства трансформаторов применяется сталь марок 3404
и 3405 толщиной 035 и 030 мм. Выбор индукции в зависимости от марки
стали типа и мощности трансформатора. Выбираю сталь марки 3404 толщиной
2 Выбор формы сечения стержня.
Выбираю сечение в форме симметричной ступенчатой формы вписанной в
окружность с диаметром [pic].
3 Диаметр окружности:
где ( = 16( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
[pic]частота питающей сети [pic]
[pic]коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния:
где [pic] радиальное расстояние между концентрическими обмотками [pic]
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где [pic]коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов [pic]
[pic]коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры [pic]
4 Активное сечение стержня:
5 Магнитный поток трансформатора:
6 Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7 ЭДС на один виток обмотки:
Расчет параметров обмоток
1 Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2 Площадь сечения проводов обмотки.
где [pic]плотность тока.
По сортаменту обмоточной меди выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки - [p изолированного - [p
диаметр голого провода вторичной обмотки - [p изолированного - [pic].
3 Выбор типа обмотки:
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода.
4 Определение размеров окна.
4.1 Площадь окна сердечника:
где [pic]коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня [pic]
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
где [pic] расстояние от ярма до обмотки [pic]
5.2 Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4 Толщина обмоток.
7 Радиальное расстояние между обмотками:
где [pic]толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого
[pic]толщина охладительного канала между катушками низкого и
высокого напряжения [pic]
8.1 Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
8.2 Общий вес меди обмоток:
9 Вес стали сердечника.
10 Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1 Потери в меди обмоток:
1.3 Отношение потерь (проверка):
2 Напряжение короткого замыкания:
2.1 Активная составляющая:
2.2 Реактивная составляющая:
2.2.1 Уточнение [pic] при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2 Уточнение [pic] и [pic]:
2.3 Напряжение короткого замыкания:
3 Относительное изменение напряжения:
4 Ток холостого хода.
4.1 Активная составляющая:
4.2 Индуктивная составляющая:
где [pic]и [pic]магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали [p
[pic]при значениях максимальной индукции [pic]
Полный ток холостого хода трансформатора:
5 Коэффициент полезного действия:
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с

РГЗ ЭМиА карсаков.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра электрооборудования судов
Расчёт силового трансформатора
Студент: Карсаков И.В. группа ЭП-381(1)
Руководитель: доцент каф. ЭОС Кучеренко В. В.
Расчет силового трансформатора.
Пояснительная записка
TOC o "1-3" h z u 1. Исходные данные PAGEREF _Toc260698879 h 4
Расчёт основных размеров магнитной системы PAGEREF _Toc260698880 h 5
1. Выбор марки стали PAGEREF _Toc260698881 h 5
2. Выбор формы сечения стержня PAGEREF _Toc260698882 h 5
3. Расчет диаметра окружности канала PAGEREF _Toc260698883 h 6
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния PAGEREF _Toc260698884 h 6
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью PAGEREF _Toc260698885 h 6
4. Активное сечение стержня PAGEREF _Toc260698886 h 7
5. Магнитный поток трансформатора PAGEREF _Toc260698887 h 7
6. Число витков обмоток PAGEREF _Toc260698888 h 7
7. ЭДС на один виток обмотки PAGEREF _Toc260698889 h 7
8. Размеры сечения стержня PAGEREF _Toc260698890 h 8
Расчёт параметров обмоток PAGEREF _Toc260698891 h 9
1. Ток трансформатора PAGEREF _Toc260698892 h 9
2. Площадь сечения проводов обмотки PAGEREF _Toc260698893 h 9
3. Выбор типа обмотки PAGEREF _Toc260698894 h 10
4. Определение размеров окна. PAGEREF _Toc260698895 h 10
4.1. Площадь окна сердечника PAGEREF _Toc260698896 h 10
4.2. Ширина окна PAGEREF _Toc260698897 h 10
4.3. Высота окна PAGEREF _Toc260698898 h 10
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода PAGEREF _Toc260698899 h 10
5.1. Высота обмотки PAGEREF _Toc260698900 h 10
5.2. Число витков обмотки по высоте окна PAGEREF _Toc260698901 h 11
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна. PAGEREF _Toc260698902 h 11
5.4. Толщина обмоток PAGEREF _Toc260698903 h 11
6. Радиальное расстояние между обмотками PAGEREF _Toc260698904 h 11
7. Вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698905 h 12
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня. PAGEREF _Toc260698906 h 12
7.2. Общий вес меди обмоток PAGEREF _Toc260698907 h 12
8. Вес стали сердечника. PAGEREF _Toc260698908 h 12
9. Отношение весов (проверка) PAGEREF _Toc260698909 h 13
Определение параметров рассчитанного трансформатора PAGEREF _Toc260698911 h 14
1. Потери в активных материалах. PAGEREF _Toc260698912 h 14
1.1. Потери в меди обмоток PAGEREF _Toc260698913 h 14
1.2. Потери в стали PAGEREF _Toc260698915 h 14
1.3. Отношение потерь (проверка) PAGEREF _Toc260698918 h 14
2. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698921 h 14
2.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698922 h 14
2.2. Реактивная составляющая PAGEREF _Toc260698925 h 14
2.3. Напряжение короткого замыкания PAGEREF _Toc260698926 h 15
3. Относительное изменение напряжения PAGEREF _Toc260698927 h 15
4. Ток холостого хода PAGEREF _Toc260698928 h 15
4.1. Активная составляющая PAGEREF _Toc260698929 h 15
4.2. Индуктивная составляющая PAGEREF _Toc260698930 h 15
5. Коэффициент полезного действия PAGEREF _Toc260698931 h 16
Построение векторных диаграмм PAGEREF _Toc260698933 h 17
1. Опыт короткого замыкания PAGEREF _Toc260698934 h 17
2. Работа трансформатора на нагрузку PAGEREF _Toc260698936 h 18
Список использованной литературы PAGEREF _Toc260698938 h 19
Полная мощность трансформатора: Sн = 75 кВА.
Первичное линейное напряжение: U1л = 230 В.
Вторичное линейное напряжение: U2л = 133 В.
Частота напряжения в сети: f = 50 Гц.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания: Up = 4–5%.
Коэффициент полезного действия: = 097.
Группа соединения обмоток: YΔ -9.
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы: cosφ2 = 08 (C).
Расчёт основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трёхфазного трансформатора с обмотками.
1. Выбор марки стали.
Выбираю сталь марки 3404 толщиной 03мм индукция В = 14 - 145 Тл ([2] с. 78 табл. 2.4).
2. Выбор формы сечения стержня.
Так как Sн 10 кВА выбираю сечение прямоугольной формы вписанной в окружность с диаметром d.
3. Расчёт диаметра окружности канала:
d=0507·4S··ap·kpf·up·Bc2·kc2
где = 16–22 — отношение длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки; принимаю = 20;
ар — приведённая ширина канала рассеяния м;
S — мощность приходящаяся на один стержень кВА;
kp — коэффициент Роговского; принимаю kp = 095;
f — частота питающей сети Гц;
up — реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %;
Bc — максимальная индукция в стержне Тл;
kc — коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведённая ширина канала рассеяния:
где а12 — радиальное расстояние между концентрическими обмотками а12=001 м ([2] с. 202 табл. 4.15).
где k = 077 ([2] с. 121 табл. 3.3)
a1+a23077·425·10-2=001 м;
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где kз — коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от толщины листов kз = 096 ([2] с. 78 табл. 2.3);
kкр — коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью квадрата kкр=2=0636.
d=0507·425·2·002·09550·5·145²·061²=0075 м.
4. Активное сечение стержня:
Пc=kc··d²4=061·314·0075²4=00027 м².
5. Магнитный поток трансформатора:
Ф=Пс·Bc=145·00027=00039 Вб.
6. Число витков обмоток.
Фазные напряжения обмоток:
Uвф=2303=133 В; Uнф=133 В.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Wвн=Uвф444·Ф·f=133444·00039·50=154 витка.
Число витков обмотки низкого напряжения:
Wнн=Uнф444·Ф·f=133444·00039·50=154 витка.
7. ЭДС на один виток обмотки:
eW=133154=133154=086 В.
8. Размеры сечения стержня.
Принимаем отношение сторон
Большая сторона сечения мм.
Меньшая сторона сечения мм.
Число листов стали n=a где Δ — толщина листовой стали.
Полный размер большей стороны сечения стержня a0=a+005·n где 005мм— толщина межлистовой изоляции на один лист.
a0=74+005·246=863 мм.3. Расчёт параметров обмоток
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Iвн=25·10³133·097=1938 А.
Ток вторичной обмотки:
Iнн=SUнф=25·10³133=188 А.
2. Площадь сечения проводов обмотки.
qвн=Iвнj1=193825=775 мм²7795 мм²
где j — плотность тока ([2] с. 257 табл. 5.7).
qнн=Iннj2=1882=94 мм²9895 мм².
По сортаменту обмоточной меди ([2] с. 211 табл. 5.1) выбираю ближайшее стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки: d10 = 315 мм;
изолированного (2 = 04 мм): d1 = 355 мм.
Диаметр голого провода вторичной обмотки: d20 = 355 мм;
изолированного: d2 = 405 мм.
3. Выбор типа обмотки.
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Обмотка низкого напряжения укладывается ближе к стержню обмотка высокого напряжения — снаружи.
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника:
Fок=2·Wнн·qнн+Wвн·qвн02=2·154·9895+154·779502==272·104 мм²
где fок = 02–04 — коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
bок=Fок2÷3=272·10425=10431 мм.
hок=Fокbок=272·10410431=26076 мм.
Высота стержня hc = hок = 28565 мм.
5. Расчёт размеров обмотки для круглого сечения провода.
5.1. Высота обмотки:
hоб=26076-30=23076 мм.
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Wнн'=hобdнн=23076405=57 витков.
Высокого напряжения:
Wвн'=hобdвн=23076355=65 витков.
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
Kнн=WннWнн'=15457=2853
Kвн=WвнWвн'=15465=2493
5.4. Толщина обмоток.
где мс = 2×02 = 04 мм — толщина межслойной изоляции ([2] с. 190табл. 4.8);
нн=3·405+04-04=1295 мм.
вн=Kвн·dвн+мс-мс=3·355+04-04=1145 мм.
6. Радиальное расстояние между обмотками:
=bок-2a01-2a12-21-22
где а01 = 10 мм — толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого напряжения ([2] с. 203 табл. 4.16);
а12 = 10 мм — толщина охладительного канала между катушками низкого и высокого напряжения ([2] с. 202 табл. 4.15).
=10431-20-20-2·1145-2·1295=1451 мм.
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы 5–15 мм.
7. Вес меди обмоток.
7.1. Расчёт для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
где γм = 8900 кгм3 — удельный вес меди.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Gм2=8900·10-9·154·9895·33896=46 кг.
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
l1=·d+2·a01+a12+2+1=
=314·75+2·10+10+1145+1295=47367 мм.
Gм1=8900·10-9·154·7795·47367=506 кг.
7.2. Общий вес меди обмоток:
Gм=m·Gм1+Gм2=3·506+46=2898 кг
где m — число фаз трансформатора.
8. Вес стали сердечника.
Gс=γс·m·Пс·hс=7600·10-9·3·00027·106·28565=17585 кг
где γс = 7600 кгм3 — удельный вес стали.
Gя=7600·10-9·2·00027·106·43362=178 кг.
Gст=Gс+Gя=17585+178=3539 кг.
9. Отношение весов (проверка):
a=GстGм=35392898=122.
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
pм=kW·j²·Gм=24·2²·2898=27821 Вт
где kW = 24–26 Вткг — удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
pст=kс·Bс2·Gст=16·14²·3539=111 Вт
где kс = 12–16 Вткг — удельные потери в стали зависящие от её марки;
1.3. Отношение потерь (проверка):
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
uа=pмSн·100%=278217500·100%=37%.
2.2. Реактивная составляющая:
2.2.1. Уточнение при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
d12=d+2a01+22+a12=75+10·2+2·1295+10=1309 мм
2.2.2. Уточнение ap и kp:
kр1-10+30314·23076=0945;
uр=079·50·25·178·002·0945086²=449%.
2.3. Напряжение короткого замыкания:
uкз=uа2+uр2=37²+449²=582%
3. Относительное изменение напряжения:
u=uа·cosφ2+uр·sinφ2+uр·cosφ2+uа·sinφ22200=
=37·075+449·066+449·075+37·066²200=591%.
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
iа=pстSн·100%=1117500·100%=148%.
4.2. Индуктивная составляющая:
где I — намагничивающий ток;
I=Hс·lс+23·Hя·lя+n·с0·ст2·kv·Wвн
где Нс и Ня — магнитная напряженность в стержне и ярме соответственно определяется из кривых намагничивания стали ([1] с. 15 рис. В-1); Н = 25 Асм;
ст = 004 мм — зазор на стыке;
nф = 2 — число стыков;
= 4 · 107 Тл · мА — магнитная проницаемость воздуха;
kv = 15–25 при значениях максимальной индукции B = 10–16 Тл.
I=25·102·0286+23·25·102·0434+2·144·314·10-7·004·10-32·2·154=
i=3.5119.38·100%=18%.
Полный ток холостого хода трансформатора:
i0=iа2+i2=148²+18²=1806%.
5. Коэффициент полезного действия.
n=1-pст+pмm·p+pст+pм=1-111+278217500+111+27821=095.
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм.
1. Опыт короткого замыкания.
Напряжения короткого замыкания:
Uка=uка·U1=0037·133=492 В;
Uкр=uкр·U1=00449·133=597 В;
Uк=uк·U1=00582·133=774 В;
φк=arctgUкрUка=arctg597492=505°.
Рис. 2. Векторная диаграмма трансформатора в режиме к. з.
2. Работа трансформатора на нагрузку.
Упрощённая векторная диаграмма строится по заданным U1 I1 cosφ2 параметрам треугольника короткого замыкания Uк Uка. Uкр..
Проводим окружность радиусом U1 затем из точки О проводим луч -U2' под углом φ2 к оси ординат. Треугольник к.з. пристраиваем к оси абсцисс (треугольник OAC). Затем сторону этого треугольника AC переносим параллельно самой себе так чтобы один её конец касался окружности U1 (точкаА) а другой — луча -U2' (точка С). Тогда проведя ОА получаем вектор U1 а отрезок ОС даёт вектор -U2'.
Рис. 3. Упрощённая векторная диаграмма трансформатора
Список использованной литературы
Вольдек А. И. Электрические машины. — Л. Энергия 1978.
Тихомиров П. М. Расчёт трансформаторов: Учебное пособие для вузов. — М.: Энергоатомиздат 1986. — 528 с.: ил.

элмаш пример.doc

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО РЫБОЛОВСТВУ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрооборудования судов.
РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА.
Методические указания к расчетно-графическому заданию по курсу
Электрические машины и аппараты
для специальности №140106
Энергообеспечение предприятий
Составитель – Дмитрий Анатольевич Саватеев старший преподаватель
кафедры электрооборудования судов Мурманского
государственного технического университета.
Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой
электрооборудования судов Мурманского государственного технического
Общие организационно-методические указания.
Методические указания к расчетно-графическому заданию (РГЗ) составлены в
соответствии с рабочей программой по курсу "Электрические машины и
аппараты" для специальности 140106 "Энергообеспечение предприятий".
В методических указаниях приводятся рекомендации по выполнению
расчетов и выбору материалов и деталей силового трехфазного трансформатора
с воздушным охлаждением.
РГЗ выполняется в соответствии с индивидуальным заданием содержащем
исходные данные. Оно должна быть оформлено в виде пояснительной записки в
соответствии с требованиями ЕСКД и ГОСТ.
Расчеты в пояснительной записке рекомендуется выполнять в
последовательности приведенной в методических указаниях. При этом в каждом
пункте расчета сначала дается текстовое объяснение или обоснование
принятого решения затем записывается формула в общем виде вместо символов
подставляются их числовые значения после чего записывается ответ
округленный до трех значащих цифр с указанием единицы измерения.
При работе над РГЗ кроме данных методических указаний необходимо
пользоваться учебниками и справочниками указанными в перечне рекомендуемой
Рекомендуемая литература.
Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов. –
М.: Энергоатомиздат 1986. – 528 с.: ил.
Вольдек А. И. Электрические машины. -Л. Энергия 1978.
Методические указания по структуре РГЗ.
В общем случае расчетная часть РГЗ должна состоять из следующих
Расчет основных размеров магнитной системы.
Расчет параметров обмоток.
Определение параметров рассчитанного трансформатора.
Построение векторных диаграмм.
Чертеж магнитной системы с обмотками.
В задании на РГЗ приводятся следующие исходные данные:
полная мощность трансформатора - S кВА;
первичное линейное напряжение – U1л В;
вторичное линейное напряжение – U2л В;
реактивная составляющая напряжения короткого замыкания – Up %;
коэффициент полезного действия - ( %;
группа соединения обмоток;
коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы. – cos (2.
Для всех вариантов задания предлагается вести расчет плоской магнитной
системы стержневого типа (рис.1). Причем сечение стержня может быть как
прямоугольной формы так и в форме правильной ступенчатой фигуры вписанной
1. Выбор марки стали и величины максимальной индукции в стержне.
В основном для производства трансформаторов применяется сталь марок
04 и 3405 толщиной 035 и 030 мм.
Выбор индукции в зависимости от марки стали типа и мощности
трансформатора производится по таблице 2.4. (((.
2. Выбор формы сечения стержня.
Для трансформаторов мощностью до 10 кВА необходимо выбирать
прямоугольную форму сечения. Для трансформаторов большей мощности
выбирается сечение в форме симметричной ступенчатой фигуры вписанной в
окружность с диаметром d.
Независимо от выбранной формы сечения сердечника расчет необходимо
начинать с определения диаметра окружности d.
3. Диаметр окружности.
где ( = 16( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
ар – приведенная ширина канала рассеяния м;
S – мощность приходящаяся на один стержень кВА;
kp = 093 ( 098 – коэффициент Роговского;
f – частота питающей сети Гц;
up – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %;
Вс – максимальная индукция в стержне Тл;
kc – коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1. Приведенная ширина канала рассеяния.
где а12 – радиальное расстояние между концентрическими обмотками (рис.
) выбирается по таблице 4.15. (((;
[pic] коэффициент k выбирается в соответствии с таблицей 3.3. ((( и
3.2. Коэффициент заполнения площади круга сталью.
где kз – коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
толщины листов определяется по таблице 2.3. (((
kкр – коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
ступенчатой фигуры определяется по таблице 2.6. (((
.2.4. Активное сечение стержня.
5. Магнитный поток трансформатора:
6. Число витков обмоток.
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7. ЭДС на один виток обмотки:
8. Размеры сечения стержня при прямоугольной форме.
Меньшая сторона сечения [pic] мм.
Большая сторона сечения [pic] мм.
Число листов стали по большей стороне [pic] где ( – толщина листовой
Полный размер большей стороны сечения стержня b0 = b+005(n мм
где 005 мм – толщина межлистовой изоляции на один лист.
1. Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
Где S – полная мощность приходящаяся на один стержень. Для трехфазного
трансформатора [pic].
2. Площадь сечения проводов обмотки.
где j – плотность тока выбираемая по таблице 5.7. (((.
По сортаменту обмоточной меди выбирается ближайшее стандартное сечение
(рекомендуется плотность тока выбирать такую чтобы сечение провода
получилось стандартным).
Диаметр голого провода первичной обмотки - изолированного -
диаметр голого провода вторичной обмотки - изолированного – d2.
3. Выбор типа обмотки.
Если в соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран
проводник круглого сечения в проектируемом трансформаторе должна быть
применена многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода (§5.4.
Если выбранный проводник имеет прямоугольное сечение необходимо
применить цилиндрическую обмотку из прямоугольного провода с числом слоев
не больше двух (§ 5.3. ((().
Обмотка низкого напряжения укладывается ближе к стержню обмотка
высокого напряжения – снаружи (рис. 1.).
Обмотка низкого напряжения может быть многослойной цилиндрической из
круглого провода или одно-двухслойной цилиндрической из прямоугольного
провода. Обмотка высокого напряжения – многослойная цилиндрическая из
4. Определение размеров окна.
4.1. Площадь окна сердечника.
где fок = 02 ( 04 – коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня hc = hок.
5. Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
Расчет в общем случае ведется для обмоток низкого и высокого
5.1. Высота обмотки:
где l01 – расстояние от ярма до обмотки определяемое по таблицам 4.15.
5.2. Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
высокого напряжения:
Результат необходимо округлить до меньшего целого.
5.3. Число рядов обмотки по ширине окна.
Результат необходимо округлить до большего целого.
5.4. Толщина обмоток.
Высокого напряжения:
В приведенных формулах (мс – толщина межслойной изоляции определяемая
по таблице 4.8. (((.
6. Расчет размеров обмотки для прямоугольного сечения проводника
(обмотки низкого напряжения).
6.1. Выбор размеров поперечного сечения провода.
Значение большего из двух размеров поперечного сечения провода может
быть вычислено по формуле
где g – допустимое значение теплового потока на охлаждаемой
поверхности; для внутренних обмоток g ( 280 Втм2 для наружных обмоток не
имеющих внутренних охлаждающих каналов - g ( 600 Втм2 (класс изоляции –
6.2. Высота обмотки:
6.3. Число витков обмотки по высоте окна.
Рекомендуется применить намотку провода плашмя.
6.4. Число рядов обмотки по ширине окна.
Результат необходимо округлить до большего целого. Число рядов должно
быть не больше двух. Для получения требуемого результата можно изменить
соотношение размеров сторон проводника или применить намотку провода "на
6.5. Толщина катушки.
В приведенной формуле а11 – ширина вертикального охладительного канала
(рис.3.) определяемая по таблице 9.2.б. (((. Минимальная величина а11
определяемая по условиям изоляции составляет 4 мм.
7. Радиальное расстояния между обмотками:
где а01 – толщина охладительного канала между стержнем и катушкой
а12 - толщина охладительного канала между катушками низкого и высокого
Размеры каналов определяются по таблицам 4.15. и 4.16. (((.
Расстояние между обмотками на стержнях должно входить в пределы 5(15мм.
8. Вес меди обмоток.
8.1. Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмотки низкого напряжения.
[pic] - длина среднего витка обмотки низкого напряжения.
Вес меди обмотки высокого напряжения.
[pic] - длина среднего витка обмотки высокого напряжения.
(м = 89 кгдм3 – удельный вес меди.
8.2. Расчет для прямоугольного сечения стержня.
Отличие от расчета для круглого сечения стержня заключается в
определении длин средних витков обмоток.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения.
8.3. Общий вес меди обмоток
где m – число фаз трансформатора..
9. Вес стали сердечника.
где (с = 76 кгдм3 – удельный вес стали;
Для круглого сечения[pic].
Для прямоугольного сечения [pic].
Общий вес стали [pic].
10. Отношение весов (проверка):
Отношение весов должно входить в пределы диапазона: от 1 до 2.
1. Потери в активных материалах.
1.1. Потери в меди обмоток:
где kw = 24 ( 26 Вткг – удельные потери в меди.
1.2. Потери в стали:
где kc = 12 ( 16 Вткг – удельные потели в стали зависящие от ее
1.3. Отношение потерь (проверка):
2. Напряжение короткого замыкания.
2.1. Активная составляющая:
2.2. Реактивная составляющая:
Величины ( ар и kp должны быть вычислены точно на основе данных
полученных в предыдущих пунктах.
2.2.1. Уточнение ( при круглом сечении стержня.
[pic] - диаметр осевого канала между обмотками
2.2.2. Уточнение ( при прямоугольном сечении стержня.
[pic] - средняя длина витка двух обмоток.
2.2.3. Уточнение ар и kр.
2.3. Напряжение короткого замыкания:
3. Относительное изменение напряжения.
4. Ток холостого хода.
4.1. Активная составляющая:
4.2. Индуктивная составляющая:
где I( - намагничивающий ток:
где Нс и Ня – магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали (рис. В-1 (2();
(ст = 004 мм - зазор на стыке;
nф = 2 – число стыков;
(0 = 4((((( -7 – магнитная проницаемость воздуха;
k(=15 ( 25 при значениях максимальной индукции В=10 ( 16 Тл
Полный ток холостого хода трансформатора:
5. Коэффициент полезного действия.
Расхождение с заданным КПД не должно превышать (5%.
1. Векторная диаграмма опыта короткого замыкания.
Диаграмма строится с использованием значений напряжения короткого
замыкания и его составляющих рассчитанных в п. 4.2.
2. Векторная диаграмма трансформатора работающего на заданную
Требуется построить упрощенную векторную диаграмму расположив векторы
фазных и линейных напряжений в соответствии с заданной группой соединения
обмоток трансформатора и векторы фазных и линейных токов в соответствии с
Обе векторные диаграммы необходимо изобразить на миллиметровой бумаге.
Чертеж магнитной системы трансформатора с обмотками.
Чертеж необходимо выполнить на листе формата А3. На чертеже должны быть
представлены три вида: вид магнитной системы с обмотками спереди вид
сверху и увеличенный вид расположения проводников обмоток и изоляционных
материалов в окне трансформатора.
На видах спереди и сверху необходимо показать в разрезе обмотки одной
фазы с клиньями и картонными цилиндрами. Изображение проводников обмоток на
этих двух видах допускается заменить штриховкой.
Размеры изоляционных элементов изображаемых на чертеже можно
определить по таблицам 4.15. и 4.16. ((( расположение клиньев – по рис.
Пример изображения фрагментов чертежа приведен на рис. 1 - 3.
Вопросы и задания для подготовки к защите РГЗ.
Объясните принцип действия простейшего трансформатора.
В чем заключается необходимость приведения трансформатора.
Как проводится опыт холостого хода трансформатора? Какие параметры
трансформатора определяются из этого опыта?
Как проводится опыт короткого замыкания трансформатора? Какие
параметры трансформатора определяются из этого опыта?
Изобразите схему замещения и векторную диаграмму трансформатора при
Изобразите упрощенные схему замещения и векторную диаграмму
трансформатора. На каком основании произведено упрощение?
Как КПД трансформатора зависит от соотношения потерь в его активных
Что такое группа соединения обмоток трехфазного трансформатор и
зачем ее необходимо знать?
Как определяется группа соединения обмоток трансформатора?
Каковы условия включения трансформаторов на параллельную работу?
Каковы последствия несоблюдения условий включения трансформаторов
на параллельную работу?
Покажите на векторной диаграмме трансформатора падение напряжения в
сопротивлениях r0 и х0.
Как отличается ток холостого хода трансформатора от тока холостого
хода эквивалентного по мощности асинхронного двигателя? Почему?
Какими мерами при проектировании и конструировании трансформатора
можно достичь снижения его тока холостого хода?
На какие параметры трансформатора влияет толщина стальных пластин
Какова область применения масляных и сухих трансформаторов?
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с
Рис. 2. Размещение обмоток трансформатора в окне и расположение
охладительных каналов.
Рис. 3. Расположение двухслойной цилиндрической обмотки из прямоугольного
провода в окне трансформатора.

3 вар.doc

МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрооборудования судов
Расчет силового трансформатора
Пояснительная записка
Студент: Миронов Ю.В. группа ЭП-371(2)
Руководитель: Кучеренко В.В. доцент кафедры ЭОС
Расчет основных размеров магнитной системы 5
1 Выбор марки стали 5
2 Выбор формы сечения стержня 5
3 Расчет диаметра окружности канала 5
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния 6
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью 6
4 Активное сечение стержня 7
5 Магнитный поток трансформатора 7
6 Число витков обмоток 7
7 ЭДС на один виток обмотки 7
8 Размеры сечения стержня 7
Расчет параметров обмоток 9
1 Ток трансформатора 9
2 Площадь сечения проводов обмотки 9
3 Выбор типа обмотки 10
4 Определение размеров окна. 10
4.1 Площадь окна сердечника 10
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода 10
5.1 Высота обмотки 10
5.2 Число витков обмотки по высоте окна 11
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна. 11
5.4 Толщина обмоток 11
6 Радиальное расстояние между обмотками 12
7 Вес меди обмоток 12
7.1 Расчет для круглого сечения стержня. 12
7.2 Общий вес меди обмоток 13
8 Вес стали сердечника. 13
9 Отношение весов (проверка) 13
Определение параметров рассчитанного трансформатора 14
1. Потери в активных материалах. 14
1.1 Потери в меди обмоток 14
1.2 Потери в стали 14
1.3 Отношение потерь (проверка) 14
2 Напряжение короткого замыкания 14
2.1 Активная составляющая 14
2.2 Реактивная составляющая 14
2.3 Напряжение короткого замыкания 15
3 Относительное изменение напряжения 15
4 Ток холостого хода 16
4.1 Активная составляющая 16
4.2 Индуктивная составляющая 16
5 Коэффициент полезного действия 17
Построение векторных диаграмм 18
1 Опыт короткого замыкания 18
2 Работа трансформатора на нагрузку 19
Список использованной литературы 20
Полная мощность трансформатора [pic]
Первичное линейное напряжение [pic]
Вторичное линейное напряжение [pic]
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания [pic]
Коэффициент полезного действия [pic]
Группа соединения обмоток [pic]
Коэффициент нагрузки для построения векторной диаграммы [pic]
Расчет основных размеров магнитной системы
Плоская магнитная система стержневого типа.
1 Выбор марки стали.
Выбираю сталь марки 3405 толщиной 035мм индукция [pic] ([2] с. 78
2 Выбор формы сечения стержня.
Так как [pic] выбираю сечение прямоугольной формы вписанной в
окружность с диаметром d.
3 Расчет диаметра окружности канала:
где ( = 16 ( 22 – отношение длины окружности канала между обмотками к
высоте обмотки; принимаю ( = 20;
[pic]частота питающей сети Гц
[pic]коэффициент заполнения площади круга сталью.
3.1 Приведенная ширина канала рассеяния:
где [pic] – радиальное расстояние между концентрическими обмотками
[pic] ([2] с. 202 табл. 4.15).
[pic] [pic] ([2] с. 121 табл. 3.3)
3.2 Коэффициент заполнения площади круга сталью:
где [pic]коэффициент учитывающий межлистовую изоляцию и зависящий от
[pic]коэффициент учитывающий заполнение площади круга площадью
4 Активное сечение стержня:
5 Магнитный поток трансформатора:
6 Число витков обмоток.
Фазные напряжения обмоток:
Число витков обмотки высокого напряжения:
Число витков обмотки низкого напряжения:
7 ЭДС на один виток обмотки:
8 Размеры сечения стержня
Принимаем отношение сторон [pic].
Сторона сечения [pic]
Число листов стали [pic] где Δ – толщина листовой стали.
Полный размер большей стороны сечения стержня [pic] где 005 мм – толщина
межлистовой изоляции на один лист.
Расчет параметров обмоток
1 Ток трансформатора.
Ток первичной обмотки:
Ток вторичной обмотки:
2 Площадь сечения проводов обмотки.
где j – плотность тока ([2] с. 257 табл. 5.7).
По сортаменту обмоточной меди ([2] с. 211 табл. 5.1) выбираю ближайшее
стандартное сечение.
Диаметр голого провода первичной обмотки [p
диаметр голого провода вторичной обмотки [p
изолированного [pic].
3 Выбор типа обмотки.
В соответствии с сортаментом обмоточной меди был выбран проводник круглого
сечения тогда в проектируемом трансформаторе должна быть применена
многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода. Обмотка низкого
напряжения укладывается ближе к стержню обмотка высокого напряжения –
4 Определение размеров окна.
4.1 Площадь окна сердечника:
где [pic]коэффициент заполнения окна обмоточной медью.
Высота стержня [pic]
5 Расчет размеров обмотки для круглого сечения провода.
5.2 Число витков обмотки по высоте окна.
Для обмотки низкого напряжения:
Высокого напряжения:
5.3 Число рядов обмотки по ширине окна.
5.4 Толщина обмоток.
6 Радиальное расстояние между обмотками:
где [pic]толщина охладительного канала между стержнем и катушкой низкого
[pic]толщина охладительного канала между катушками низкого и высокого
напряжения [pic] ([2] с. 202 табл. 4.15).
Расстояние между обмотками на стержнях входит в пределы [pic] мм.
7.1 Расчет для круглого сечения стержня.
Вес меди обмоток низкого напряжения:
где [pic] – удельный вес меди.
Длина среднего витка обмотки низкого напряжения:
Вес меди обмоток высокого напряжения:
Длина среднего витка обмотки высокого напряжения:
7.2 Общий вес меди обмоток:
8 Вес стали сердечника.
где [pic] – удельный вес стали.
9 Отношение весов (проверка):
Определение параметров рассчитанного трансформатора
1. Потери в активных материалах.
1.1 Потери в меди обмоток:
1.3 Отношение потерь (проверка):
2 Напряжение короткого замыкания:
2.1 Активная составляющая:
2.2 Реактивная составляющая:
2.2.1 Уточнение [pic] при круглом сечении стержня:
Диаметр осевого канала между обмотками:
2.2.2 Уточнение [pic] и [pic]:
2.3 Напряжение короткого замыкания:
3 Относительное изменение напряжения:
4 Ток холостого хода.
4.1 Активная составляющая:
4.2 Индуктивная составляющая:
где [pic] и [pic]магнитная напряженность в стержне и ярме определяется из
кривых намагничивания стали ([1] с. 15 рис. В-1); [p
[pic]при значениях максимальной индукции [pic]
Полный ток холостого хода трансформатора:
5 Коэффициент полезного действия:
Расхождение с заданным КПД не превышает 5%.
Построение векторных диаграмм
1 Опыт короткого замыкания
Напряжения короткого замыкания:
2 Работа трансформатора на нагрузку
Упрощенная векторная диаграмма строится по заданным U1 I1 cosφ2
параметрам треугольника короткого замыкания Uк Uк.а. Uк.р..
Проводим окружность радиусом U1 затем из точки О проводим луч [pic] под
углом φ2 к оси ординат. Треугольник к.з. пристраиваем к оси абсцисс
(треугольник [pic]). Затем сторону этого треугольника [pic] переносим
параллельно самой себе так чтобы один ее конец касался окружности U1
(точкаА) а другой – луча [pic] (точка С). Тогда проведя ОА получаем
вектор [pic] а отрезок ОС дает вектор [pic].
Список использованной литературы
Вольдек А. И. Электрические машины. – Л. Энергия 1978.
Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов. – М.:
Энергоатомиздат 1986. – 528 с.: ил.
Расчет силового трансформатора.
Рис. 1. Плоская стержневая магнитная система трехфазного трансформатора с
Рис. 3. Упрощенная схема замещения (а) и упрощенная векторная диаграмма (б)
Рис. 2. Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б) трансформатора в