Расчет трансформатора типа ТМ 1000/10

ТРАНСФОРМАТОР СИЛОВОЙ.cdw

курсовой проект по электрическим машинам.docx

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Принято различать трансформаторы малой мощности с выходной мощностью 4кВА и ниже для однофазных и 5кВА и ниже для трехфазных сетей и трансформаторы силовые мощностью от 63 кВА и более для трехфазных и от 5 кВА и более для однофазных сетей. Силовые трансформаторы подразделяются на два вида. Трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть не отличающуюся особыми условиями работы или для питания приемников электрической энергии не отличающихся особыми условиями работы характером нагрузки или режимом работы. Трансформаторы специального назначения предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы характером нагрузки или режимом работы.
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической цепи. Передача электроэнергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует не менее чем пяти-шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.
Расчет трансформатора типа ТМ – 100010
Тип трансформатора ТМ-100010;
Мощность трансформатора .Sн = 1000 кВ·А;
Номинальные напряжения обмоток:
Схема соединения обмоток
Режимрабты . продолжительный;
Трансформатор должен соответствовать требованиям ГОСТ 11677-85;
Параметры трансформатора:
напряжение короткого замыкания uK = 55%
потери холостого хода PX = 21 кВт
потери короткого замыкания . PX = 122 кВт
ток холостого хода ..I0 = 14 %.
Определение основных электрических величин
Определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН.
Мощность одной фазы трансформатора кВА:
где m=3 – число фаз;
S=1000 кВА – номинальная мощность трансформатора;
Мощность на одном стержне кВА:
где с=3 - число активых стержней трансформатора;
Номинальный ток обмотки на ВН и НН А
где U – номинальное напряжение соответствующей обмотки В.
Фазные токи обмоток (схема соединения звезда) равны линейным токам.
Согласно 3.6[1] величины фазных напряжений
Испытательное напряжение обмоток согласно табл. 3.1:
для обмотки ВН =35 кВ;
для обмотки НН =5 кВ.
В качестве материала обмоток выбираем алюминий.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания согласно 3.8
где РК =12200 Вт – потери короткого замыкания.
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания %:
где uК =55% - напряжение короткого замыкания.
Для испытательного напряжения обмотки ВН =35кВ по табл. 45[1]находим изоляционные расстояния:
канал между обмотками ВН и НН . =20мм;
расстояние от обмотки ВН до ярма =50мм;
расстояние между обмотками ВН двух соседних стержней .. =18 мм;
Для =5 кВ по табл. 4.6 находим расстояние от стержня до обмотки НН =15мм.
Расчет основных коэффициентов трансформатора
Для определения величины ар- ширины приведенного канала рассеяния вначале необходимо рассчитать значение по согласно формуле 4.4
где значение k из табл 4.7 k = 06375.
После чего определяется величина ар согласно 4.5
ар=20+2724=47.24 мм (10)
Согласно рекомендациям главы 4 выбираем трёхфазную стержневую шихтованную магнитную систему с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем (рис. 2.1).
Согласно табл. 4.1[1] прессовка стержней осуществляется при помощи бандажей из стеклоленты а ярма стальными балками стянутыми стальными полубандажами.
Материал магнитной системы холоднокатаная текстурированная рулонная сталь марки 3404 толщиной 0.35 мм. Величина индукции в стержне трансформатора предварительно выбирается по табл. 4.8[1]
В сечении стержня по табл 4.2 8- ступеней коэффициент заполнения круга Ккр=0928.
В соответствии с табл. 4.3 изоляция пластин – нагревостойкое изоляционное покрытие коэффициент заполнения сталью =097
=097 0928=090016 (11)
Ярмо многоступенчатое число ступеней 6 коэффициент усиления ярма =1015 (табл. 4.1).
Индукция в ярме согласно 4.6
Число зазоров в магнитной системе на косом стыке – 4 на прямом - 3.
Индукция в зазоре на прямом стыке согласно 4.7[1]
на косом стыке согласно 4.8
Удельные потери стали =1353; =12917 (табл. 4.9) [1].
Удельная намагничивающая мощность =1958; =1770 (табл. 4.10) [1].
Для зазоров на прямых стыках =25100
Для зазоров на косых стыках =3820 (табл.4.10).
По табл. 4.11[1] находим коэффициент учитывающий отношение основных потерь в обмотках к потерям короткого замыкания =093 и по табл. 4.12 и 4.13 определяем постоянные коэффициенты для алюминиевых обмоток а=14628 и в=0325.
Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному для широкого диапазона мощностей трансформаторов изменяется в узких пределах
от 093 до 097 принимаем =095
Диапазон изменения от 1.2 до 30 (табл. 4.14 [1]).
Определяем основные коэффициенты согласно 4.15; 4.18; 4.18; 4.28А; 4.29;4.39. [1].
А1=5663·10-5·Kc·A3·a
А1=5663·10-5·090016·202.935·14628=623.19 кг (15)
A2=3605·10-5·Kc·A2·l0
A2=3605·10-5·090016·202.935²·50=66.82 кг (16)
B1=24·10-5KcКяА3(а+b+e)
где е=041 – постоянный коэффициент при мощности до 1000 кВ·А.
B1=24·10-5·090016·1015·202.935³·(14628+0325+041)=
B2=24·10-5КсКяА2(а12+a22)
B2=24·10-5·090016·1015·202.9352 (20+18)=34.315 кг (18)
где для алюминия К0=12·;
– учитывает добавочные потери в обмотках потери в отводах стенках охлаждающего бака и других металлических конструкциях трансформатора от гистерезисных и вихревых токов от воздействия поля рассеяния по табл. 4.11[1] =093.
С1=1.2· =291.918 кг (19)
М=0156·10-3··093·095=8.76 МПа (20)
где согласно 4.52 [1]
Минимальная стоимость активной части трансформатора будет при выполнении условия 4.42
x5 + Bx4 – Cx – D = 0
где из табл. 415[1] =2.36 для алюминиевого провода =113 .
x5 + 01673x4 – 05157x –1.2885= 0 (25)
Решением этого уравнения будет х=110004 откуда:
соответствующий минимальной стоимости активной части
Находим предельные значения по допустимым значениям плотности тока и растягивающим механическим напряжениям согласно 447; 449 [1].
Оба полученных значения лежат за пределами обычно применяемых.
Масса одного угла магнитной системы согласно 4.31.
Gy=0486·10-5·Kc·Кя·А3·х3.
Gy=0486·10-5·0900161015202.935·х3 = 37.57х3. (30)
Активное сечение стержня согласно 4.44(а) [1].
Пс=0785090016202.9352·х2 =29100.69 х2. (31)
Площадь зазора на прямом стыке =Пс=29100.69 х2.
На косом стыке согласно:
=29100.69х2 ·=41154.59х2. (32)
Потери холостого хода согласно 4.43[1].
где =115 – коэффициент добавочных потерь для стали 3404 из табл. 4.16[1];
=1018 – коэффициент учитывающий увеличение потерь в углах магнитной системы из табл. 4.17[1];
удельные потери и из табл. 4. [1].
Намагничивающая мощность согласно 4.44[1]
где kт пл=125 – коэффициент определяемый по величине расчетного значения d=A
k’т д = 12 – коэффициент для стали марок 3404 и 3405 с отжигом пластин;
k”т д = 107 – коэффициент для трансформаторов мощностью до 630 кВ·А;
kту = 4298 – коэффициент для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин по табл. 4.23[1].
Масса металла обмоток согласно 4.38[1]
где k=11 – коэффициент учитывающий массу изоляции алюминиевого провода.
Обмотка ВН при обычном регулировании напряжения на ±2·25% имеет на ступени 5% массу метала повышенную на 5% по отношению к номинальной ступени. Для двух обмоток ВН и НН это превышение составляет около 3% поэтому масса провода
Коэффициент отношения стоимости обмоточного провода к стоимости трансформаторной стали из табл. 415[1] для стали 3404.
Плотность тока согласно 4.45[1].
где К=1275 – коэффициент для алюминия.
Величина растягивающего напряжения в обмотках согласно 4.54[1].
Основные размеры трансформатора:
Диаметр стержня согласно 4.15[1].
Средний диаметр витка двух обмоток согласно 4.9[1].
d=14628202.935x (37)
Высота обмотки согласно 4.12[1].
Расстояние между осями соседних стержней согласно 4.24.
С= d+20+0325d+18 (38)
Дальнейший расчет по выше приведённым формулам для пяти значений (от 1.2 до 3) проводим в форме таблицы.
Предварительный расчет ТМ-100010 с плоской шихтованной магнитной системой и алюминиевыми обмотками.
Рис.1.2 Зависимость плотности тока от .
Рис.1.3 Зависимость стоимости активной части от.
Рис.1.4 Зависимость механического напряжения от .
Рис.1.5 Зависимость потери холостого хода от .
Рис.1.6 Зависимость тока холостого хода от .
Рис.1.6 Определение оптимального значения и диаметра стержня
Основываясь на данных графика рис.2.6 выбираем нормализованный диаметр d = 220 мм что соответствует = 139. Расчеты параметров для этого трансформатора приведены в табл. 1.1[1].
Активное сечение стержня согласно (2.23) [1]
Пс=2910069·1178=342806 мм². (39)
Высота стержня согласно 8.5[1].
=7242+2·50=8242 мм. (40)
Электродвижущая сила одного витка согласно 6.8[1].
=444·50·162·342806=123 В. (41)
Расчет обмоток НН и ВН
Число витков обмотки НН согласно 6.6[1].
Принимаем =19 витка.
Напряжение одного витка согласно 6.7[1].
Средняя плотность тока в обмотках согласно 6.2[1].
Сечение витка ориентировочно согласно 6.12[1].
Используя табл. 4.4 [1] по мощности трансформатора 1000 кВА току на один стержень 14437 А номинальному напряжению обмотки 400 В и сечению витка
53 мм² выбираем конструкцию цилиндрической обмотки из алюминиевой ленты с высотой витка l= 724.2мм.
Ширина ленты равна высоте обмотки а её толщина
В соответствии с ГОСТ 13726-78 выбираем алюминиевую ленту марки А6 шириной l и толщиной =1 мм.
Действительное значение витка
Плотность тока в обмотке согласно 6.14[1].
Согласно выражению 6.5[1] общий суммарный радиальный допустимый размер обмотки при максимальном тепловом потоке q=1200 ; к=08.
В этот размер можно уместить витка.
Обмотка выполняется в виде одной катушки.
Межвитковая изоляция выполняется кабельной бумагой марки К120 по ГОСТ 230436-83 в один слой толщиной =012 мм.
Обмотку НН делим на 2 катушки- внутреннюю А из 10-ти витков и наружную Б из 10-ти витков. Междувитковая изоляция кабельная бумага марки К-120 по ГОСТ 23436-83 в один слой. Между катушками осевой охлаждающий канал шириной а11.
Радиальный размер катушек:
Радиальный размер обмотки:
Внутренний диаметр обмотки по 6.18[1].
Внешний диаметр обмотки по 6.19[1].
Плотность теплового потока согласно 7.12[1]
– размер проводника в радиальном направлении катушки;
в – размер проводника в осевом направлении катушки;
m – число проводников по высоте катушки;
n – число проводников по толщине катушки;
Масса металла обмотки согласно 7.4[1].
Рис.1.7 Схема регулирования напряжения ВН
Число витков в обмотке ВН при номинальном напряжении согласно 6.33[1]
Число витков на одной ступени регулирования согласно 6.34 [1].
где - напряжение на одной ступени регулирования обмотки или разность напряжений двух соседних ответвлений.
Число витков на ответвлениях:
Ориентировочная плотность тока согласно 6.39[1]:
Ориентировочное сечение витка согласно 6.1
По табл.4.4[1] выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из алюминиевого круглого провода. В соответствии с табл.6.1[1] выбираем провод марки
где и – диаметры провода соответственно без и с изоляцией.
Сечение витка составляет .
Плотность тока в обмотке согласно 6.43 [1]
Число витков в слое по 6.44[1].
Число слоев в обмотке по 6.45[1].
Рабочее напряжение двух соседних слоёв обмотки по 6.46 [1]
По табл.5.1[1] находим: межслойные изоляции – кабельная бумага марки Л-120 по ГОСТ 23436-83 E в 4 слоя толщиной =012 мм. выступ изоляции с каждого конца 16 мм. Обмотка ВН номатывается в 6 слоев 5 слоев по 94 витка и шестой слой 29 витков.
Всего 5*94 +29=499 витков.
Общий суммарный радиальный размер проводов мм необходимый для получения полного сечения всех витков обмотки ВН согласно 6.55 [1]
Делим обмотку ВН на 2 концентрические катушки внутреннюю в 3 слоя и внешнюю в 3 слоя между катушками осевой охлаждающий канал равен:
Радиальный размер обмотки по 6.47-6.49 [1]
=76·6+6·012·(6-1)+72+3=594 мм. (68)
Внутренний диаметр обмотки ВН по 6.51[1]
Внешний диаметр обмотки по 6.51[1]
Расстояние между осями стержней
С=4676+18=4856 мм. (71)
Принимаем С = 485 мм.
Согласно главы 5 принимаем размеры бумажно-бакелитового целиндра диаметром 03350343 0 660
Масса металла обмотки ВН по 7.4 [1]
Масса провода обмотки согласно табл.6.1 [1]
Масса металла двух обмоток:
Добавочные потери в обмотке согласно 7.8 и 7.10 [1]
m – число проводников по высоте сечения катушки;
Поверхность охлаждения обмотки по 6.54[1]
Плотность теплового потока согласно 6.41[1]
Определение параметров короткого замыкания
Основные потери в обмотке НН согласно 7.2[1]
где k = 1275 коэффициент для алюминия .
Основные потери в обмотке ВН из (3.29)
Потери в отводах НН согласно 7.19 [1]
где масса отводов НН согласно 7.20 [1]
где – удельный вес алюминия 2700 ;
Потери в отводах ВН согласно (4.2) (4.3)
Потери в стенках бака и других элементах конструкции согласно 7.21[1]
где К = 0025 (из табл. 7.1[1]).
Полные потери короткого замыкания согласно 7.1 [1]
Рк = Росн1·Кд1+Росн2Кд2 + Ротв1+ Ротв2 + Р .
Рк =4938046·1+67358·11+5362+20+250=13153 Вт. (83)
Для номинального напряжения обмотки ВН
=13153-00567358·11=127825 Вт. (84)
или% заданного значения.
Активная составляющая согласно 7.22 [1]
Реактивная составляющая согласно 7.23 [1]
Ширина приведённого канала рассеяния согласно (2.2)
Величина коэффициента Кр согласно 7.26 [1]
Величина up зависит от взаимного расположения обмоток и в соответствии с этим корректируется коэффициентом Кq умножением его на (4.8) согласно 7.27[1].
Так как обмотки равновелики то Кq = 1.
Напряжение короткого замыкания согласно 7.28 [1]
Установившийся ток короткого замыкания на обмотке ВН
Мгновенное максимальное значение тока к.з. согласно 7.30[1]
где при по табл. 7.3[1]
= 215·101298 = 21779 А. (92)
Суммарные радиальные силы приближенно определяются согласно 7.31[1]
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН согласно 7.32 [1]
Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН согласно 7.32а [1]
Что составляет 383% допустимого значения 25 МПа.
Осевые силы по рис. 4.2 согласно 7.33 и 7.36 [1]
где К – коэффициент осевой силы согласно 7.37 [1]
где – коэффициент определяемый по формуле 7.38 [1]
– определяется по таблице 7.4[1]
Рис. 1.9. Распределение осевых механических сил
Температура обмотки через =5 с. после возникновения короткого замыкания согласно 7.40[1]
где – наибольшая продолжительность короткого замыкания при классе трансформатора до 35 кВ = 4с.;
J – плотность тока при номинальной нагрузке;
– начальная температура обмотки .
Полученная величина сравнивается с допустимой температурой. Для алюминиевых обмоток это 200ºС.
Определение размеров магнитной системы и массы стали
Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали марки 3404толщиной 035 мм по рис. 3.1. Стержни магнитной системы скрепляются бандажами из стеклоленты ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по табл. 4.19[1] для стержня диаметром 220 мм без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня 8 в сечении ярма 6.
Размеры пакетов в сечении стержня и ярма.
Рис. 1.10 Сечение стержня и ярма
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 206 мм. Площадь ступенчатой фигуры сечения стержня по табл. 8.2[1].
Объем угла магнитной системы
Активное сечение стержня согласно 8.2
где = 097 – коэффициент заполнения для рулонной холоднокатанной стали по табл. 4.3[1]:
Активное сечение ярма
Объем стали угла магнитной системы
Длина стержня согласно 8.5[1]
Расстояние между осями стержней согласно 8.6[1]
где – внешний диаметр обмотки ВН мм;
– расстояние между обмотками соседних стержней (табл. 4.5[1]).
Округляем размер: С = 490 мм.
Массы стали в стержнях и ярмах магнитной системы рассчитываем по (8.7) (8.8)–(8.14).
Масса стали угла магнитной системы
Масса стали стержней согласно 8.11[1]
где масса стали стержней в пределах окна магнитной системы согласно 8.12[1]
Масса стали в местах стыка пакетов стержня и ярма согласно 8.13 [1]
где – ширина первого пакета ярма.
Полная масса стали магнитной системы согласно 8.14 [1]
13+58939=124072 кг. (109)
Расчет потерь холостого хода
Индукция в стержне согласно 8.15 [1]
Индукция в ярме согласно 8.16 [1]
Индукция на косом стыке согласно 8.17 [1]
Площади немагнитных зазоров на прямом стыке на среднем стержне равны соответственно активным сечениям стержня и ярма. Площадь зазора на косом стыке на крайних стержнях согласно 8.18[1]
Удельные потери для стали стержней ярм и стыков находим по табл. 4.9[1] для стали марки 3404 толщиной 035 мм при шихтовке в две пластины:
Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне с многоступенчатым ярмом без отверстий для шпилек с отжигом пластин после резки стали и удаления заусенцев для определения потерь холостого хода применим выражение (8.19).
где значение коэффициента kп.у в (11.109) определяется по табл.4.17[1] kп.у =1018.
Удаление заусенцев при нарезке пластин электротехнической стали приводит к увеличению удельных потерь которое может быть учтено коэффициентом kп.з: kп.з = 1 для отожженных пластин.
Удельные потери возрастают при резке пластин. Это увеличение учитывается коэффициентом kп.р который для отожженной стали равен 105.
Коэффициент формы ярма kп.я = 1 если число ступеней в сечении ярма и стержня одинаковы или отличаются на 1–3 ступени.
Перешихтовка верхнего ярма приводит к увеличению потерь. Это учитывается коэффициентом kп.ш. При мощности трансформатора 1000 кВА – 104.
Увеличение потерь за счет прессовки стержней и ярм учитывается коэффициентом kп.п значения которого приведены в табл. 8.3[1] kп.п= 103.
Полученное значение Вт составляет заданного значения.
Расчет тока холостого хода
По табл. 4.10 [1]находим удельные намагничивающие мощности:
Для принятой конструкции магнитной системы и технологии ее изготовления используем (8.20).
Qx=[kт.р.·kт.з.(qcGc+qяG'я-4qяGy+kт.у.kт.пл.Gy )+q3n3П3]·kт.я.·kт.п.·kт.ш.
где kт.р. – коэффициент учитывающий влияние резки рулона на пластины. Для отожжённой стали kт.р =118 ;
kт.з. – коэффициент учитывающий влияние срезания заусенцев. Для отожжённых пластин kт.з=10;
kт.пл. – коэффициент учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы. Определяется по табл. 4.22[1] kт.пл =125;
k т.я. – коэффициент учитывающий форму сечения ярма. Для многоступенчатого ярма k т.я =1 ;
k т.п. – коэффициент учитывающий прессовку магнитной системы. Определяется по табл. 8.3 [1] k т.п. =105;
– коэффициент учитывающий перешихтовку верхнего ярма. = 104 при мощности 400-630 кВ·А.
k т.у. – коэффициент определяемый из табл 4.23[1]
Ток холостого хода согласно 8.21 [1]
или заданного значения.
Активная составляющая тока холостого хода согласно 8.22 [1]
Реактивная составляющая тока холостого хода согласно 8.23[1]
Тепловой расчет трансформатора
Тепловой расчет обмоток
Внутренний перепад температуры в обмотке НН согласно 9.1[1]
где – теплопроводность изоляции провода по табл. 9.1[1]
Внутренний перепад температуры в обмотке ВН согласно 9.2 [1]
где р – потери выделяющиеся в общего объёма обмотки. Для алюминиевого провода определяется согласно формуле 9.4[1]
– средняя теплопроводность обмотки согласно 9.5 [1]
где – теплопроводность междуслойной изоляции находится по табл. 9.1[1].
– средняя условная теплопроводность обмотки без учета междуслойной изоляции согласно 9.6 [1]
Средний перепад температуры составляет полного перепада
Перепад температуры на поверхностях обмоток согласно 9.15 [1]
Обмотка НН: =18252 °С. (125)
Обмотка ВН: =5 °С. (126)
Полный средний перепад температуры от обмотки к маслу согласно 9.15[1].
Обмотка НН: ºС. (127)
Обмотка ВН: ºС. (128)
Тепловой расчет бака
По табл. 9.3[1] в соответствии с мощностью трансформатора выбираем конструкцию гладкого бака со стенками в виде волн.
Изоляционные расстояния отводов определяем до прессующей балки верхнего ярма и стенки бака. До окончательной разработки конструкции внешние габариты прессующих балок принимаем равными внешнему габариту обмотки ВН.
Согласно рис. 9.5 а должны быть определены следующие минимальные расстояния и размеры:
S1 =17мм – для отвода Uисп=35 кВ расстояние до стенки бака по табл. 9.4[1];
S2 =22мм - для отвода Uисп=35 кВ расстояние до прессующей балки ярма по табл. 9.4[1];
d1 – диаметр изолированного отвода обмотки ВН при классах напряжения 10 и 35 кВ d1=20 мм при мощностях до 10000 кВ·А;
S3 =10мм – для отвода Uисп=5 кВ без покрытия расстояние до стенки бака по табл. 9.5[1];
S4 =33мм – для отвода Uисп= до 25 кВ для обмотки Uисп=35 кВ отвод без покрытия по табл.9.4[1].
d2 – диаметр изолированного отвода от обмотки НН или СН равный d1
Минимальная ширина бака м:
Длина бака согласно 9.17 [1]
где s5 = s3 + d2 +s4.
А=2·429.8+467.6+2·63=1.453м. (130)
Высота активной части
На.ч. = lс + 2hя+ n
где п – толщина подкладки под нижнее ярмо n =50мм .
Принимаем расстояние от верхнего ярма до крышки бака при горизонтальном расположении над ярмом переключателя ответвлений обмотки ВН по табл. 9.6[1]
Н = 1.3042 + 1.6 = 1.4642 м. (132)
Для развития должной поверхности охлаждения целесообразно использовать радиаторы с прямыми трубками с расстояниями между осями фланцев Ар=1400ммс поверхностью труб Пк.тр=4333 и двух коллекторов табл. 9.10[1]. Для установки глубина бака должна быть принята.
где с1=0085 и с2=01-расстояние осей фланцев радиатора от нижнего и верхнего срезов стенки банка.
Допустимое превышение средней температуры масла над температурой окружающего воздуха для наиболее нагретой обмотки НН.
Найденное среднее превышение может быть допущено так как превышение температуры масла в верхних слоях в этом случаи будет
Принимая предварительно перепад температуры на внутренней поверхности стенки бака =5 0С и запас 2 0С находим среднее превышение температуры наружной стенки бака над температурой воздуха.
Для выбранного размера бака рассчитываем поверхность конвекции гладкой стенки бака.
Ориентировочная поверхность излучения бака с радиаторами по (935)
для бака с трубками (стр. 435)
Поверхность конвекции стенки согласно 9.37 [1]
Пкв= m·lB·kB ·Hв·10-6 (139)
где kB – коэффициент учитывающий затруднение конвекции воздуха в воздушных каналах волн
Ориентировочная необходимая поверхность конвекции для заданного значения 0С .
Поверхность крышки бака
где 016 – удвоенная ширина верхней рамы бака;
коэффициент 05 учитывает закрытие поверхности крышки вводами и арматурой.
Поверхность конвекции радиатора.
Поверхность конвекции радиатора приведенная к поверхности гладкой стенки
Необходимое число радиаторов
Принимаем 10 радиаторов.
Поверхность конвекции бака
Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой внутренней поверхности стенки трубы согласно 9.46 [1]
где k1 – коэффициент равный 10 при естественном масляном охлаждении [1];
ΣПк – сумма поверхностей конвекции гладкой части труб волн крышки без учета коэффициентов улучшения или ухудшения конвекции [1].
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха согласно 9.47 [1]
Превышение средней температуры обмоток над температурой воздуха согласно 9.48 [1]. Согласно ГОСТ1677-85 необходимо выполнить условие 60 °С и 65 °С
Определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора
Масса активной части т. е. остов с обмотками и отводами
Масса бака при толщине стенок 1 мм
где – сумма объёмов стенок стали крышки и дна бака;
– удельная плотность стали = 7800.
Внутренний объём гладкого бака
где – объём бака без волн
Объём активной части
где для трансформаторов с алюминиевыми обмотками.
Общая масса масла в [т] согласно 9.49 [1]
где – масса масла в расширителе
где – плотность масла ;
Масса трансформатора
Экономическая оценка рассчитанного трансформатора
Удобным для расчётов является определение не сроков окупаемости а расчетных годовых затрат определяемых согласно 10.2[1]
где – затраты связанные с изготовлением трансформатора.
– затраты на амортизационные годовые отчисления.
– удельные годовые затраты рубкВт·год связанные с покрытием независящих от нагрузки потерь холостого хода = 86 рубкВт·год и изменяющихся с нагрузкой потерь короткого замыкания =44 рубкВт·год табл. 10.1[1] .
– удельные годовые затраты рубкВар·год на компенсацию реактивной мощности() трансформатора
– могут быть приняты равными 11 рубкВар·год
– реактивная мощность определяется как сумма реактивных мощностей холостого хода и короткого замыкания.
– коэффициент учитывающий максимальную нагрузку трансформатора в последний год нормативного срока окупаемости по табл. 10.1[1] принимаем = 08
Выражение +может быть заменено формулой 10.4[1]
где – себестоимость или оптовая цена трансформатора;
= 015 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;
= 0063 – нормативные амортизационные годовые отчисления.
Стоимость трансформатора согласно 10.9[1]:
Стоимость активной части согласно 10.7[1]:
где – коэффициент учитывающий стоимость изоляционных материалов;
= 106 рубкг – цена обмоточных проводов для трансформаторов 1000 кВА;
= 123 рубкг - коэффициент учитывающий стоимость изготовления остова трансформатора включая стоимость крепежных и других материалов заработную плату;
kотх – коэффициент учитывающий отходы стали при раскрое для рулонной стали:
= 0456 рубкг – цена стали по прейскуранту согласно табл.1.11[1];
Стоимость системы охлаждения согласно 10.8[1]:
где kохл = 138 рубкВт – удельная стоимость системы охлаждения отнесённая к 1 кВт потерь по табл. 10.2[1];
Сохл= 138·(21 +122) = 19734 руб. (162)
Ктр = 148734 +19734 = 16847 руб. (163)
+= 16847·(015 +0063) = 35884 руб. (164)
Реактивная мощность согласно 10.3 [1]
Годовые затраты согласно (10.1)
З = 358.84 + 86·2.1 + 08·44·12.2 + 11·59.24 = 1034.044 руб. (166)
Инженерная оценка рассчитанного трансформатора
При расчете был рассчитан трансформатор ТМ 100010 с алюминиевыми обмотками и с плоской магнитной системой с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми на среднем. Материал магнитной системы холоднокатаная анизотропная тонколистовая сталь марки 3404 толщиной 035 мм.
Трансформатор был рассчитан с максимальным приближением к ГОСТ.
Все рассчитанные параметры входят в допустимые значения.
В результате расчета получены следующие значения:
- потери короткого замыкания Р = 12782.5 Вт задано было значение Р= 12200 Вт.
Согласно ГОСТ допустимое отклонение составляет +5%. Полученное значение отличается от заданного на +4.7 %;
- расчетное значение напряжения короткого замыкания составляет u = 5.7% заданное u = 55% отклонение +3.6%. Согласно ГОСТ допустимое отклонение составляет 5%.
- потери холостого хода Р=2243.27 Вт заданно было значение Р = 2100 Вт полученное значение отличается от заданного на +6.8%. Согласно ГОСТ допустимое отклонение составляет +75%.
- при расчете получен ток холостого хода I = 1236% при заданном I = 1.4% отклонение составляет – 11.7%. Согласно ГОСТ допустимое отклонение составляет + 15%.
Список используемой литературы
Мирош В.Ф. Радченко В.Н. Расчет силовых трансформаторов. Тирасполь 2006.
Дымков А.М. Расчет и конструирование трансформаторов. М.: Высшая школа 1971.
Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М: Энергия 1981.
Сергиенков Б.Н. Кмелев В.М. Акимова Н.А. Электрические машины. М.: Высшая школа 1989.
Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергоатомиздат 1986.
Фарбман С. А. Бун А. Ю. Расчет и модернизация трансформаторов. М.: Госэнергоиздат 1961г.

содержание .docx

Задание на расчет .. 4
Определение основных электрических величин 5
Расчет основных коэффициентов трансформатора 7
Расчет обмотки НН 18
Расчет обмотки ВН 22
Определение параметров короткого замыкания 27
Определение размеров магнитной системы и массы стали .. 32
Расчет потерь холостого хода .. 36
Расчет тока холостого хода .. 38
Тепловой расчет обмоток . 40
Тепловой расчет бака 42
Определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора .. 47
Экономическая оценка рассчитанного трансформатора 49
. Инженерная оценка рассчитанного трансформатора 52
Список используемой литературы .. 53

Общий 400 кВА.cdw

МПСП.ЭАСХ:КП. 597.000.
ПГУ им. Т.Г. Шевченко
Шайба 14 ГОСТ 6958-70
* Размеры для справок

Титульный лист.docx

Государственное образовательное учреждение
Приднестровский Государственный Университет им. Т.Г. Шевченко
аграрно – технологический факультет
Кафедра: “ Механизации переработки сельскохозяйственной продукции электрификации и автоматизации сельского хозяйства“
«электрические машины»
Тема: «Расчет трансформатора типа ТМ – 100010»
студент Гр. 408 Жадаев Д. С.
ст. преподаватель Кондратюк Т.Б.

2 online.cdw