• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Расчет силового трансформатора ТМВМ-250/10

  • Добавлен: 25.01.2023
  • Размер: 1 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчет силового трансформатора ТМВМ-250/10

Состав проекта

icon
icon КП.xmcd
icon КП.doc
icon Магнитная система.cdw
icon Чертеж1.cdw

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon КП.doc

Определение основных электрических величин4
1 Определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН4
2 Определение испытательных напряжений обмоток5
3 Определение активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания5
Расчет основных размеров трансформатора5
1 Выбор схемы и конструкции сердечника5
2 Выбор марки и толщины листов стали и типа междулистовой изоляции. Выбор индукции в сердечнике.5
3 Выбор материала обмоток6
4 Выбор конструкции и определение минимальных размеров изоляционных промежутков главной изоляции обмоток6
5 Выбор коэффициента соотношения основных размеров трансформатора 7
6 Определение сечения стержня и высоты обмотки. Предварительный расчет сердечника.7
Расчет обмоток НН и ВН9
1 Выбор типа обмоток НН и ВН9
2 Расчет обмотки НН10
3 Расчет обмотки ВН14
Определение характеристик короткого замыкания17
1 Определение потерь короткого замыкания17
1.1 Определение электрических потерь в обмотках17
1.2 Определение коэффициентов увеличения электрических потерь18
1.3 Электрические потери в отводах19
1.4 Определение потерь в стенках бака трансформатора20
1.5 Суммарные потери короткого замыкания20
2 Определение напряжения короткого замыкания20
3 Определение механических сил в обмотках22
Окончательный расчет магнитной системы24
1 Определение размеров конструкции магнитной системы24
2 Определение массы магнитопровода27
3 Определение потерь холостого хода и намагничивающей мощности27
4 Определение тока холостого хода28
Тепловой расчет и расчет охладительной системы29
1 Проверочный тепловой расчет обмоток29
2 Расчет охладительной системы 31
3 Расчет превышения температуры обмоток и масла над температурой воздуха32
4 Определение веса масла и основных размеров расширителя34
Особенности конструкции бака и дополнительные элементы36
Экономический расчет36
1 Расчет расхода активных и конструкционных материалов36
2 Ориентировочный расчет себестоимости и цены трансформатора36
3 Определение расчетных годовых затрат и оценка экономичности трансформатора37
Схема и группа соединения обмоток
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или несколько систем переменного тока.
Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотки. Магнитная система служит для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора. Обмотка — это совокупность витков из проводников в которой суммируются наведенные в них ЭДС для получения высшего среднего или низшего напряжений. Конструкция из магнитной системы и обмоток составляют активную часть трансформатора.
Активную часть масляного трансформатора помещают в бак заполненный трансформаторным маслом которое является основной изолирующей средой и теплоносителем в системе охлаждения. Для обеспечения требуемого температурного режима на стенках бака размещают охладители. Для компенсации температурного расширения масла на трансформаторные баки устанавливают баки расширителей.
Заданный трансформатор является трехфазным трансформатором с масляным охлаждением естественной циркуляцией воздуха и масла с витым пространственным магнитопроводом. Способ регулирования напряжения — переключение без возбуждения (ПБВ).
Определение основных электрических величин
1 Определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН
Мощность одной фазы трансформатора равна [1.стр.20]
где - номинальная мощность трансформатора ;
- число фаз трансформатора
Мощность на одном стержне [1.стр.20]
где - число активных стержней
Линейный ток обмотки ВН [2.стр.99]
Линейный ток обмотки НН [2.стр.99]
Фазный ток обмотки ВН (соединение )
Фазный ток обмотки НН (соединение )
Фазное напряжение обмотки ВН (соединение )
Фазное напряжение обмотки НН (соединение )
2 Определение испытательных напряжений обмоток
Испытательное напряжение для обмоток выберем по ГОСТ 1516.1-76 для масляных силовых трансформаторов
3 Определение активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания
Активная составляющая напряжения КЗ трансформатора равна [1.стр.99]
где - потери КЗ трансформатора
Реактивную составляющую КЗ определим по формуле [1.стр.99]
Расчет основных размеров трансформатора
1 Выбор схемы и конструкции сердечника
Магнитопровод данного трансформатора является пространственным с витой магнитной системой. Данная система состоит из трех навитых колец. После сборки магнитной системы ее стержни опрессовываются и стягиваются бандажами из стеклоленты.
Коэффициент использования площади круга для стержня выберем согласно [3.табл.2.5] .
2 Выбор марки и толщины листов стали и типа междулистовой изоляции. Выбор индукции в сердечнике.
Материалом магнитной системы выберем рулонную холоднокатную сталь марки 3404 ГОСТ 21427.1-83 толщиной с нагревостойким покрытием [3.стр.77]. Выбранная сталь обладает средними показателями по относительным удельным потерям (94%) относительной цене (104.1%) коэффициенту заполнения .
Индукцию в стержнях трансформатора примем согласно [3.табл.2.4] .
3 Выбор материала обмоток
В качестве проводниковых материалов при производстве трансформаторов применяют медь и алюминий. Медь обладает большей механической прочностью и электропроводностью чем алюминий. Не смотря на то что стоимость алюминиевого провода меньше медного общая стоимость трансформаторов из медного провода практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора из алюминиевого провода [2.стр.29]. В качестве материала обмоток выберем медный провод.
4 Выбор конструкции и определение минимальных размеров изоляционных промежутков главной изоляции обмоток
Минимальные изоляционные расстояния главной изоляции выберем согласно [3.табл.4.4] для обмотки НН и согласно [3.табл.4.5] для обмотки ВН.
Изоляционные расстояния для обмотки НН:
обмотка НН от стержня
Изоляционные расстояния для обмотки ВН:
Изоляционные расстояния между разными фазами:
Изоляцию между обмотками НН и ВН выполним намоткой электроизоляционного картона [3.стр.185].
Расстояние от обмоток до ярма выберем равным осевому размеру разъемного диска при помощи которого приводится во вращение обмотка при намотки ее на стержень[2.стр.156].
Число реек по окружности для трансформатора возьмем равным восьми [3.стр.225].
5 Выбор коэффициента соотношения основных размеров трансформатора
Коэффициент определяющий соотношение между шириной и высотой трансформатора выберем согласно [3.табл.3.12]
6 Определение сечения стержня и высоты обмотки. Предварительный расчет сердечника.
Первый основной размер трансформатора — диаметр стержня сердечника определим по формуле [2.стр.103]
где - коэффициент привидения идеального поля рассеивания к реальному (коэффициент Роговского) примем равным ;
- реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;
- мощность трансформатора на один стержень ;
- отношение длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки;
- максимальная индукция в стержне ;
- коэффициент заполнения активной сталью площади круга описанного около сечения стержня;
- приведенная ширина канала рассеивания
Коэффициент заполнения стальюопределим по формуле [3.стр.118]
где - коэффициент круга;
- коэффициент заполнения
Приведенная ширина канала рассеивания равна [3.стр.120]
где - геометрические размеры (Рисунок 1)
Второе слагаемое выражения (2.6.3) определим приближенно по формуле [3.стр.120]
где - коэффициент выбираемый согласно [3.табл.3.3]
Из выражений (2.6.3) и (2.6.4) получим
Используя полученные данные произведем расчет по формуле (2.6.1)
Диаметр стержня трансформатора выберем из стандартного ряда [3.стр.87] равным . Поскольку было произведено уточнение диаметра стержня произведем так же уточнение коэффициента по формуле [3.стр.163]
Определим второй основной размер трансформатора — средний диаметр канала между обмотками
где - радиальный размер обмотки НН в приближенном варианте определяется по формуле [1.стр.38]
Коэффициент примем равным . Множитель определим согласно (2.6.4).
Произведем расчет выражения согласно (2.6.7)
Третий основной размер трансформатора — высота обмотки определяется по формуле [1.стр.39]
Примем высоту обмотки равной
Высоту стержня определим по формуле [2.стр.156]
где - осевой размер разъемного диска при помощи которого приводится во вращение обмотка при намотки ее на стержень для трансформаторов мощностьюможно принять .
Радиус закругления при переходе от стержня к ярму возьмем равным [2.стр.157].
Активное сечение стержня определим по формуле [1.стр.39]
ЭДС одного витка [1.стр.39]
Расчет обмоток НН и ВН
1 Выбор типа обмоток НН и ВН
Определим среднюю плотность тока обеспечивающей получение заданных потерь короткого замыкания для медных проводников [1.стр.41]
где - потери мощности короткого замыкания ;
- ЭДС одного витка ;
- номинальная мощность трансформатора ;
- средний диаметр канала между обмотками ;
- коэффициент учитывающий наличие добавочных потерь принимается согласно [1.табл.5.1]
Полученное значение плотности тока соответствует практически применяемым плотностям [1.табл.5.2] (для обмоток из медных проводников трансформаторов мощностью - ).
Ориентировочное сечение витков обмоток определим по формуле[3.стр.107]
где - фазный ток обмотки одного стержня
В соответствии с рекомендациями [2.табл.4.1] выберем типы обмоток трансформатора.
Для обмотки НН выберем:
цилиндрическую двухслойную обмотку из прямоугольного медного провода число параллельных проводов от 1 до 4-8.
Для обмотки ВН выберем:
цилиндрическую многослойную обмотку из круглого провода.
Число витков обмотки НН определим по формуле [2.стр.107]
где - фазное напряжение обмотки НН
Примем число обмоток НН равным .
Произведем уточнение напряжения одного витка [2.стр.107]
Действительная индукция в стержне равна [2.стр.107]
По формуле (3.1.1) произведем уточнение плотности тока
Уточним сечение витка обмотки НН по формуле (3.1.2)
Согласно рекомендациям и используя [2.табл.7.2] подберем марку провода. Толщина изоляции на две стороны (Рисунок 2).
Полное сечение витка .
Определим плотность тока в обмотке НН
Для уменьшения количества слоев обмотки намотку провода будем осуществлять на ребро. Согласно [3.стр.267] для провода наматываемого на ребро должно выполняться условие
Данное условие выполняется .
Размер витка с учетом изоляции равен
Количество слоев обмотки возьмем равным двум .
Число витков в одном слое будет равно
Примем количество витков в слое равным .
Осевой размер обмотки определим по формуле [3.стр.267]
Примем осевой размер обмотки равным полученное значение совпадает осевым размером обмотки полученным при расчете магнитной системы.
Максимальный тепловой поток с поверхности обмотки НН при естественной циркуляции масла должны быть [3.стр.260]. Примем равным максимальный тепловой поток равным это позволит существенно уменьшить скорость старения масла. Максимальный радиальный размер медного провода определим по формуле [3.стр.261]
где - тепловой поток ;
- коэффициент заполнения для цилиндрических обмоток
Толщина обмотки для выбранного провода составляет что меньше допустимой толщины более чем в два раза поэтому охлаждающие каналы между обмотками предусматривать не обязательно [3.стр.267]. Однако для уменьшения добавочных потерь между слоями обмотки будем использовать радиальный канал [3.стр.264]. Ширину охлаждающего канала примем согласно [3.табл.9.2а] .
При данной толщине провода согласно [3.табл.5.9] добавочные потери составляют около 5%.
Рабочее напряжение между слоями определим по формуле
Внутренний диаметр обмотки определим по формуле [3.стр.268]
Внешний диаметр обмотки равен [3.стр.268]
где - толщина обмотки НН
Площадь охлаждаемой поверхности обмотки НН для всего трансформатора определим по формуле [1.стр.51]
где - число стержней;
- коэффициент учитывающий закрытые части обмотки рейками и другими изоляционными материалами примем равным .
Согласно заданию данный трансформатор имеет систему регулирования напряжения переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ). Регулирование напряжения будет осуществляться на обмотке ВН поскольку существенно меньшие токи по сравнению с обмоткой НН упрощают конструкцию и стоимость переключающего устройства. В масляных трансформаторах данного типа и мощности кроме ответвления с основного зажима номинального напряжения должно быть еще четыре регулировочных: +5% +%2.5 -2.5% -5%.
Напряжение одной ступени регулирования равно
Число витков обмотки для обеспечения номинального напряжения найдем по формуле [3.стр.281]
Определим напряжение одного витка обмотки
Число витков на одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду равно [3.стр.281]
Примем число витков одной ступени равным
Таблица 1: Характеристики ступеней регулирования
Ступень регулирования %
Напряжение на обмотке ВН В
Номер витка ответвления
Определим предварительно плотность тока в обмотке ВН [3.стр.282]
Определим ориентировочное сечение витка обмотки ВН
По сортаменту [3.табл.5.1] выберем провод . Толщина изоляции на две стороны .
Уточним плотность тока
Определим количество витков помещающихся в одном слое обмотки ВН
Количество витков регулировочных ступеней составляет
где - число ступеней регулирования
Все витки регулировочных ступеней расположим во внешнем слое обмотки. Согласно рекомендациям [3.стр.275] для обеспечения более равномерной механической нагрузки при коротком замыкании регулировочные витки будем размещать симметрично относительно середины высоты обмотки (Рисунок 3).
Определим необходимое количество слоев для размещения остальных витков обмотки
Примем число слоев равным тогда количество витков в одном слое будет равно
Примем число витков в слое равным.
Рабочее напряжение между слоями определим по формуле (3.2.9)
В соответствии с полученным значением напряжения двух слоев обмотки и согласно [3.табл.4.7] между слоями будем укладывать кабельную бумагу толщиной выступ межслойной изоляции на торцах обмотки на каждую сторону .
По формуле (3.2.8) определим максимальную радиальную толщину обмотки исходя из допустимого теплового потока
В нашем случае суммарная толщина металлической части обмотки равна
где - диаметр провода ;
- количество слоев без регулирования;
- количество слоев обмотки регулирования
Полученное значение более чем в три раза меньше допустимой толщины обмотки поэтому в обмотке ВН каналов предусматривать не будем.
Радиальный размер обмотки составляет
где- толщина межслойной изоляции
Внутренний диаметр обмотки определим по формуле
Внешний диаметр обмотки равен
Определим полную охлаждающую поверхность обмотки ВН для всего трансформатора
где - высота обмотки ВН без учета выступа межслойной изоляции
Площадь охлаждающей поверхности равна
Определение характеристик короткого замыкания
1 Определение потерь короткого замыкания
1.1 Определение электрических потерь в обмотках
Средний диаметр обмоток равен:
Массу металла каждой из обмоток найдем по формуле [3.стр.306]
где - количество стержней трансформатора;
- средний диаметр обмотки ;
- количество витков обмотки;
- удельная масс металла (для меди )
Отличием количества витков в регулировочном слое обмотки ВН пренебрежем ввиду малости погрешности.
Электрические потери в обмотках найдем по формуле [3.стр.305]
где - коэффициент для меди при температуре равен ;
- масса провода обмотки
1.2 Определение коэффициентов увеличения электрических потерь
Для обмотки из медного прямоугольного провода (при частоте и количестве слоев ) коэффициент добавочных потерь можно найти по формуле [2.стр.136]
коэффициент (4.1.2.2)
для обмотки из круглого провода с количеством слоев добавочные потери равны
коэффициент (4.1.2.4)
где - размер проводника в направлении перпендикулярном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания ;
- размер проводника в направлении параллельном линиям магнитной индукции поля рассеивания ;
- диаметр круглого проводника ;
- число проводников обмотки в направлении перпендикулярном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания;
- число проводников обмотки в направлении параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания;
- общий размер обмотки в направлении параллельном направлению линии магнитной индукции поля рассеивания ;
- коэффициент поля рассеивания ()
Произведем расчет для обмотки НН
Произведем расчет для обмотки ВН
1.3 Электрические потери в отводах
Общая длина отводов для обмотки НН соединенной в треугольник найдем по формуле [2.стр.137]
Общая длина отводов для обмотки ВН соединенной в звездой найдем по формуле [2.стр.137]
Вес металла отводов определим по формуле
Электрические потери в отводах найдем по формуле [2.стр.137]
где - коэффициент принимаемый равным коэффициенту в формуле (4.1.1.4).
1.4 Определение потерь в стенках бака трансформатора
Потери в стенках бака и других стальных конструкциях корпуса трансформатора приближенно определим по формуле [2.стр.139]
где - коэффициент для трансформатора заданной мощности примем равным ;
- полная мощность трансформатора
1.5 Суммарные потери короткого замыкания
Суммарные потери короткого замыкания найдем по формуле [1.стр.63]
где - добавочные потери в отводах как правило составляют не более электрических потерь
Полученное значение потерь короткого замыкания отклоняется от заданного на
2 Определение напряжения короткого замыкания
Определим ширину приведенного канала рассеивания. Для трансформаторов у которых радиальные размеры обмоток мало отличаются друг от друга (трансформаторы ) можно определить по формуле [3.стр.323]
Коэффициент учитывающий отклонение реального поля рассеивания от идеального найдем по формуле [3.стр.324]
Определим действительное значение коэффициента
где - высота обмоток если высота обмоток различна ;
- диаметр до среднего расстояния между обмотками
Подставив значения получим
Коэффициент учитывающий отличие высот обмоток найдем по формуле [3.стр.325]
- коэффициент зависящий от взаимного расположения обмоток при расположении обмотки ВН симметрично относительно цента коэффициент равен
По формуле [3.стр.323] определим реактивную составляющую падения напряжения при коротком замыкании
Активная составляющая падения напряжения равна
Определим полное падение напряжения
Полученное значение напряжения короткого замыкания отклоняется от заданного на . Данное отклонение больше допустимого пятипроцентного отклонения поэтому произведем уточнение расстояния между обмотками и выполним расчет повторно. Примем .
Полученная величина отклонения напряжения короткого замыкания допустима.
3 Определение механических сил в обмотках
Действующее значение наибольшего установившегося тока короткого замыкания для трансформаторов мощностью менее определяется по формуле [3.стр.328]
Ударный ток короткого замыкания найдем по формуле [3.стр.329]
где - коэффициент учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую короткого замыкания.
Определим суммарную радиальную силу действующую на наружную обмотку и стремящуюся растянуть ее [3стр.333]
Сила сжимающая внутреннюю обмотку определим по формуле [3.стр.340]
Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки найдем по формуле [3.стр.340]
где - сила сжимающая внутреннюю обмотку ;
- площадь поперечного сечения провода
Величина напряжения сжатия удовлетворяет ограничению для обмоток из меди .
Напряжение растяжения внешней обмотки найдем по формуле
Величина напряжения растяжения удовлетворяет ограничению для обмоток из меди .
Осевую силу рассчитаем по формуле [3.стр.341]
где - коэффициент осевой силы
где - коэффициент определяемый по формуле ;
-коэффициент выбираемый согласно [3.табл.7.4] ;
если обмотки регулирования расположены симметрично относительно центра .
Определим предельную условную температуру обмотки через время после возникновения короткого замыкания [3.стр.344]
где - наибольшая продолжительность короткого замыкания. Для масляного трансформатора мощностью менее составляет ;
- начальная температура обмотки
Данная температура меньше максимально допустимой согласно [3.табл.7.6] .
Окончательный расчет магнитной системы
1 Определение размеров конструкции магнитной системы
В качестве магнитной системы выбрана пространственная навитая магнитная система. Схематичное изображение одного из колец магнитной системы представлено на рисунке 4.
С учетом увеличения расстояния между обмотками НН и ВН в разделе4.2 произведем уточнение диаметра внешней обмотки.
Расстояние между осями обмоток соседних стержней равно [3.стр.366]
Согласно рекомендациям [3.стр.366] полученное значение округлим до тогда .
Остальные расстояния обмотки связаны с диаметром стержня и расстоянием между осями обмоток следующими соотношениями [3.стр.372]
Координата центра тяжести сечения стержня равна
Радиус закругления при переходе от стержня к ярму примем равным .
2 Определение массы магнитопровода
Длина средней линии кольца магнитопровода равна [3.стр.372]
Масса стали навитой магнитной системы равна [3.стр.372]
где - удельная масса металла магнитной системы для системы с холоднокатной стали
3 Определение потерь холостого хода и намагничивающей мощности
Потери холостого хода трансформатора с навитой магнитной системой определяются по формуле [3.стр.388]
где - масса магнитопровода ;
- удельные потери стали в зоне шихтованного стыка. Определяются согласно [3.табл.8.10] ;
- коэффициент учета технологического фактора ;
- коэффициент учета искажения кривой магнитного потока и индукции
Полученное значение потерь холостого хода трансформатора составляет. Проектируемый трансформатор обладает более лучшими характеристиками потерь холостого хода чем задано в задании на .
4 Определение тока холостого хода
Активная составляющая тока холостого хода равна [3.стр.388]
где - полная мощность трансформатора ;
- мощность потерь холостого хода ;
- фазное напряжение обмотки ВН
Намагничивающая мощность трансформатора равна [3.стр.398]
где - коэффициент учитывающий ухудшение магнитных свойств стали в результате технологических воздействий на стальную ленту в процессе изготовления магнитной системы и несовершенство отжига
- коэффициент учитывающий искажение формы кривой магнитной индукции в магнитной системе
- полная удельная намагничивающая мощность стали в зоне шихтованного стыка. Для холоднокатной стали марок 3404 .
Полный фазный ток холостого хода равен [3.стр.398]
Полученная величина тока холостого хода меньше заданного согласно заданию поэтому разрабатываемый трансформатор обладает лучшими характеристиками.
Реактивная составляющая тока холостого хода равна [3.стр.398]
КПД трансформатора равен [1.стр.92]
Тепловой расчет и расчет охладительной системы
1 Проверочный тепловой расчет обмоток
Плотность теплового потока на поверхности обмотки можно определить по формуле [3.стр.269]
где - электрические потери в обмотке ;
- коэффициент добавочных потерь;
- площадь полной охлаждающей поверхности обмотки
Плотность теплового потока обмотки НН равна
Для определения плотности теплового потока обмотки ВН произведем расчет площади охлаждающей поверхности которую необходимо уточнить в следствии уточнения размера в разделе 4.2.
Полный внутренний перепад температуры для обмотки НН (прямоугольный провод) равен [3.стр.422]
где - толщина изоляции на одну сторону ;
- удельная теплопроводность изоляции провода. Принята согласно [3.табл.9.1]
Полный внутренний перепад температуры в обмотках из круглого провода не имеющих радиальных каналов определяется по формуле [3.стр.422]
где - потери выделяющиеся в объеме обмотке ;
- радиальный размер обмотки ;
- средняя теплопроводность обмотки
Потери в единице объема обмотки равны [3.стр.422]
где - толщина межслойной изоляции
Средняя теплопроводность обмотки [3.стр.422]
где - теплопроводность межслойной изоляции;
- средняя условная теплопроводность без учета межслойной изоляции
Средний перепад температуры равен [3.стр.424]
Перепад на поверхности цилиндрической обмотки масляного трансформатора определим по формуле [3.стр.425]
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой масла [3.стр.428]
Среднее превышение температуры обмоток над температурой масла лежат в пределах допустимого по ГОСТ11677-85.
2 Расчет охладительной системы
В соответствии с рекомендациями [3.табл.9.4] в качестве корпуса трансформатора выберем бак навесными радиаторами с прямыми трубами.
Определим изоляционные расстояния:
- внешний диаметр обмотки ВН;
- изоляционное расстояние от изолированного отвода (толщина изоляции ) обмотки ВН до собственной обмотки [3.табл.4.12];
- изоляционное расстояние от изолированного отвода (толщина изоляции ) обмотки ВН до стенки бака [3.табл.4.11];
- диаметр изолированного отвода обмотки ВН;
- изоляционное расстояние от неизолированного отвода обмотки НН до обмотки ВН [3.табл.4.12];
- изоляционное расстояние от неизолированного отвода обмотки НН до стенки бака [3.табл.4.11];
- диаметр неизолированного отвода обмотки НН
Магнитопровод трансформатора имеет пространственную конфигурацию. Центры обмоток фаз расположены в вершинах равностороннего треугольника. Минимальное расстояние от поверхности обмотки ВН до стенки бака равно:
если между обмоткой с стенкой бака находится отвод ВН
если между обмоткой с стенкой бака находится отвод НН
За расстояние от обмотки ВН до стенки бака примем большее расстояние .
Наиболее типичной формой бака для трансформатора с пространственной магнитной системой является бак в виде равносторонней призмы со скошенными углами. Определение размеров горизонтального сечения бака произведем графическим методом (Приложение 1). Примем основные размеры бака равными .
Высота активной части трансформатора равна
где - обозначения согласно Рисунку 3
- толщина подкладки под нижнее ярмо ([3.стр.431])
Общая глубина бака равна [3.стр.431]
где - расстояние от ярма до крышки бака примем согласно [1.табл.11.2]
Общую глубину бака примем равной .
3 Расчет превышения температуры обмоток и масла над температурой воздуха
Длительно допустимое среднее превышение температуры обмоток над воздухом при номинальной нагрузке равно . Тогда среднее превышение температуры масла должно быть не более [3.стр.434]
Среднее превышение температуры стенки бака над воздухом равно
(6.3.2)где - перепад температуры между маслом и стенкой бака. Примем .
Согласно требованию ГОСТ превышение температуры верхних слоев масла над воздухом должно составлять менее . Данное условие может быть записано следующим образом [3.стр.434]
где - отношение максимального и среднего превышения температуры. Примем .
Поверхность излучения бака приближенно найдем по формуле [3.стр.435]
где - площадь боковой стенки бака ;
- площадь крышки бака
- коэффициент учитывающий отношение периметра поверхности излучения к поверхности гладкой части бака. Для бака с навесными радиаторами примем.
где - площадь крышки бака
Требуемая поверхность конвекции бака равна [1.стр.108]
Учитывая типоразмеры радиаторов [3.табл.9.9] на данном баке могут быть установлено три радиатора с одним рядом труб . Поверхность конвекции данного радиатора составляет для труб и для двух коллекторов. Радиаторов данного типа недостаточно чтобы обеспечить охлаждение поэтому увеличим габариты бака для обеспечения возможности крепления большего количества радиаторов. Размеры бака примем равными и . Согласно формулам (6.3.5) и (6.3.6)
Выберем радиатор с двумя рядами труб и . Определим необходимое количество радиаторов
Примем число радиаторов равным . Размеры бака позволяют установить данное количество радиаторов.
Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха равно [3.стр.446]
где - примем равным
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака равно [3.стр.446]
где - сумма поверхностей конвекции гладкой части труб и крышки;
- при естественном масляном охлаждении
Превышение температуры масла над температурой воздуха равно
Проверим выполнение условия (6.3.3)
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой воздуха равно [3.стр.446]
Среднее превышение температуры обмоток над температурой воздуха лежат в пределах допустимого по ГОСТ11677-85 ().
4 Определение веса масла и основных размеров расширителя
Объем бака определяется как произведение основания на высоту бака
В разделе 4.2 производилось уточнение размера поэтому необходимо уточнить массу обмотки ВН.
По формуле (4.1.1.3) получим
Масса активной части трансформатора равна сумме масс магнитной системы обмоток и отводов
- число отводов обмоток НН и ВН соответственно
Объем активной части найдем по формуле [3.стр.447]
где - средняя плотность активной части трансформатора. Для обмоток из меди можно принять
Масса масла в радиаторах определим по формуле (массу масла одного радиатора определим по [3.табл.9.9])
где - масса масла одного радиатора. Для выбранного радиатора ;
-количество радиаторов
Определим массу масла без учета масла в расширительном баке [3.стр.448]
Объем масла в расширителе возьмем 10% от масла в баке [3.стр.448]
Длину расширителя возьмем равной длине одной из сторон бака .
Площадь основания бака расширителя равна
Диаметр расширителя равен
Примем диаметр бака равным .
Общая масса масла с учетом масла в расширителе равна
Особенности конструкции бака и дополнительные элементы
В качестве вводов будем использовать трансформаторные изоляторы:
для вводов ВН ВСТА-10630-2-УХЛ1
для вводов ННВСТ-11000-1-Т1
Для увеличения эффективности охлаждения радиаторы установим максимально высоко в верхней крышки бака (расстояние от оси верхнего фланца радиатора до крышки бака примем равным [3.стр.442]).
На баке трансформатора установим кран для слива масла и пробку для слива остатков масла. На расширителе предусмотрим пробки для слива и долива масла. Для контроля уровня масла на расширителе установлен маслоуказатель. Бак установим на четырех катках.
Экономический расчет
1 Расчет расхода активных и конструкционных материалов
2 Ориентировочный расчет себестоимости и цены трансформатора
Стоимость активной части трансформатора (остова с обмотками) определим по формуле [3.стр.37]
где - коэффициент учитывающий стоимость изоляционных материалов;
- средняя цена обмоточного провода. Согласно [3.стр.37] примем равным ;
- коэффициент учитывающий стоимость остова трансформатора;
- коэффициент учитывающий стоимость отходов стали при раскрое;
Коэффициенты для расчета по формуле (7.2.1) выберем согласно [3.табл.1.4].
Стоимость системы охлаждения трансформатора равна [3.стр.38]
где - удельная стоимость системы охлаждения отнесенная 1 кВт потерь [3.табл.1.5]
Общая стоимость трансформатора равна
3 Определение расчетных годовых затрат и оценка экономичности трансформатора
Годовые затраты определим по формуле [3.стр.28-29]
где - затраты связанные с компенсацией потерь холостого хода и короткого замыкания [3.табл.1.3];
- годовые затраты на компенсацию реактивной мощности;
В ходе курсового проектирования был разработан трансформатор ТМВМ-25010. Были рассчитаны основные электрические характеристики спроектирована магнитная система. Разработана конструкция бака и охладительной системы трансформатора. Выполнены тепловой и экономический расчеты изделия.
Характеристики полученного трансформатора соответствуют исходному заданию.
Сечин В.И. Проектирование силовых трансформаторов: учеб. пособие — Хабаровск: Изд-во ДВГУПС 2005 г.
Гончарук А.И. Расчет и конструирование трансформаторов: Учеб. для техникумов. - М. - Энергоатомиздат 1990 г.
Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: учеб. пособие для вузов. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат 1986 г.
А.В. Сапожников Конструирование трансформаторов — издание второе перераб. М.: Государственное энергетическое издание 1959г.

icon Магнитная система.cdw

Магнитная система.cdw
трансформатора с обмотками
силового трансформатора
Пробка для доливки масла
Пробка слива масла из расширителя
Вентиль для слива масла из бака
Пробка слива остатков масла из бака

icon Чертеж1.cdw

Чертеж1.cdw

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 14 часов 43 минуты
up Наверх