Расчет трансформатора ТМ1000/35 - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Расчет трансформатора ТМ1000/35

Устройство силовых трансформаторов. Этапы расчета электрических величин: проектирование трансформатора, выбор основных размеров, электромагнитные нагрузки. Краткие сведения об обмотках трансформаторов. Эксплуатационные требования. Изоляционные промежутки.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное агентство по образованию РФ
Трансформаторы - это наиболее распространённые устройства в современной электротехнике. Трансформаторы большой мощности составляют основу систем передачи электроэнергии от электростанций в линии электропередачи. Они повышают напряжение переменного тока, что необходимо для экономной передачи электроэнергии на значительные расстояния. В местах распределения энергии между потребителями применяют трансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителей значений. Наряду с этим, трансформаторы являются элементами электроустановок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений необходимых для работы последних.
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более обмоток связанных индуктивно, и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Обмотку, присоединённую к питающей сети, называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка - вторичной. Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке трансформатора помечают индексом 1, а относящиеся к вторичной - индексом 2.
Первичную обмотку трансформатора подсоединяют к питающей сети переменного тока. Ток первичной обмотки I 1 имеет активную и индуктивную составляющие. При разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход), вследствие действия индуктивной составляющей тока I Ом , возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник. Активная составляющая тока I определяется потерями, возникающими, в местах стали, при перемагничивании сердечника. Наибольшая часть потока Ф 1 сцеплённого с первичной обмоткой, сцеплена также со всеми обмотками фазы и является потоком взаимоиндукции между обмотками, или главным рабочим потоком Ф. Другая часть полного потока Ф 1 сцеплена не со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Её называют потоком рассеивания.
ЭДС обмотки пропорциональна числу её витков. Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации, который пропорционален отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.
Потери короткого замыкания Р К , кВт
Испытательные напряжения промышленной частоты для масляных силовых трансформаторов
1.7. Активная составляющая напряжения короткого замыкания
1.8. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
2 . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
Рис. 1. Основные размеры трансформатора
2.1 Изоляционные промежутки (рис 1) между обмотками и магнитопроводом выбираются в соответствии с номинальной мощностью трансформатора и испытательными напряжениями по табл. 2.2, 2.3. Выбранные величины изоляционных промежутков сведены в табл. 2.1.
Значения изоляционных промежутков трансформатора
Минимально допустимые изоляционные расстояния для обмотки ВН
2.2 Предварительное значение приведенной ширины обмоток НН и ВН. Приведенная ширина обмоток НН и ВН
где коэффициент k a находится из табл. 2.4, S ст (кВА).
Значения коэффициента k a в формуле 4.2
2.3. Ширина приведенного канала рассеяния
2.4 Диаметр стержня магнитопровода d определяется выражением, полученным в [4]:
Как видно из (2.1) для нахождения диаметра стержня трансформатора необходимо предварительное определение двух величин :
- основного геометрического коэффициента ??
влияет на массогабаритные и стоимостные показатели трансформатора. При выборе его можно руководствоваться рекомендациями табл. 2.5. принимаем Значение параметра ? = 1.5
Рекомендуемые значения ? для масляных трансформаторов
2.4.2. Предварительное значение расчетной индукции в стержне магнитопровода
где В с - индукция в стали магнитопровода;
k З - коэффициент заполнения пакета активной сталью.
k кр - коэффициент заполнения круга ступенчатой фигурой.
Предварительные значения коэффициентов в (2.7)
Индукция в стали стержня магнитопровода определяется маркой электротехнической стали и мощностью трансформатора. В настоящее время для изготовления магнитопроводов трансформаторов применяется холоднокатанные анизотропные стали, для которых рекомендуемые уровни индукций приведены в табл. 2.8
3 . ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА
Проектирование обмоток трансформатора выполняется после выбора главных размеров трансформатора. Задачи, решаемые на этом этапе:
Выбор типа обмоток и схемы регулирования напряжения.
Расчет и выбор обмоточного провода и определение размеров обмоток.
3.1 Краткие сведения об обмотках трансформаторов
Конструкции обмоток трансформаторов могут существенно различаться в зависимости от мощности и напряжения. Определяющими конструктивное исполнение обмотки являются число витков, сечение витка и класс напряжения.
Классом напряжения обмотки трансформатора называют ее длительно допустимое рабочее напряжение. Класс совпадает с номинальным напряжением электрической сети, в которую обмотка включается. Каждому классу напряжения соответствуют определенные испытательные переменные напряжения при промышленной частоте и импульсные. Классом напряжения трансформатора считают класс напряжения обмотки ВН.
По расположению на стержне обмотки подразделяют на концентрические (рис. 3.1 , а) и чередующиеся (рис. 3.1, б). При использовании концентрических обмоток в силовых трансформаторах обмотка НН располагается внутри, а ВН - снаружи.
Основным элементом каждой обмотки является виток, который состоит из одного или нескольких параллельных проводников. Совокупность витков, соединенных последовательно, образует катушку. Обмотка может состоять из одной или нескольких катушек. Витки, вплотную намотанные на цилиндрической поверхности, образуют слой.
Катушки называют «правыми», если обход вдоль витков совершается по часовой стрелке, и «левыми», если обход идет против часовой стрелки (по аналогии с обозначением резьбы винта) От направления намотки витков зависит направление ЭДС, индуцированной в катушке, и направление магнитных силовых линий. По соображениям удобства изготовления большинство обмоток трансформаторов выполняют с левой намоткой.
Рис 3 .1. Концентрические и чередующи е ся обмотки
Рис. 3 .2. Направления намотки катушек
Силовые трансформаторы должны позволять регулировать напряжение на нагрузке в небольших пределах. Такое регулирование напряжения осуществляется изменением коэффициента трансформации. С этой целью одна из обмоток (обмотка ВН) должна иметь несколько отпаек. В силовых трансформаторах предусматривается два вида регулирования напряжений силового трансформатора:
- регулирование напряжения путем переключения ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети;
- регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), без отключения обмоток трансформатора от сети.
В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ стандартами ГОСТ 12022-66; 11920-73 и 12965-74 предусмотрено выполнение на обмотках ВН четырех ответвлений на +5; +2,5; -2,5 и -5% от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением.
Проектирование обмоток трансформатора осуществляется с учетом производственных и эксплуатационных требований, предъявляемых к ним.
Производственные требования сводятся к оптимизации затрат материалов и труда на производство трансформатора. Это обеспечивается выбором рационального типа обмотки, материала обмоточного провода, компактным размещением и распределением витков и катушек чтобы ограничить расход обмоточного провода и обеспечить наилучшее заполнение окна магнитопровода.
К эксплуатационным требованиям относятся механическая прочность при воздействии сил короткого замыкания и ограниченный нагрев обмоток в номинальном режиме работы.
Механическая прочность обеспечивается рациональным расположением витков и катушек так, чтобы ограничить возникающие электромагнитные усилия.
Для достижения необходимой нагревостойкости следует обеспечить эффективную теплоотдачу от обмотки в охлаждающую среду путем создания развитой охлаждающей поверхности и выбором рациональной плотности тока. Требование эффективной теплоотдачи ограничивает радиальный размер обмотки между двумя охлаждающими поверхностями.
Основные параметры для выбора типа обмоток следующие:
1. Мощность трансформатора (S, кВА).
3. Номинальное напряжение (U ном , кВ) .
4. Сечение витка обмотки (П, мм 2 ).
5. Схема регулирования напряжения (для обмоток ВН).
Первые четыре параметра определены техническим заданием, либо предыдущим этапом проектирования (выбор главных размеров).
На выбор схемы регулировочных ответвлений влияет ряд факторов:
- механическая прочность при коротких замыканиях;
- напряжение между частями обмотки.
На рис. 3.3 показаны наиболее употребительные схемы выполнения регулировочных ответвлений в обмотках ВН трансформаторов и стандартные обозначения начал, концов и ответвлений обмоток ВН
Рис. 3 .3. Различные схемы выполнения ответвлений в обмотке ВН при регулировании напряжения без возбуждения ПБВ.
При соединении обмоток в звезду наиболее целесообразны схемы рис. 3.3, а, б, в, поскольку допускают применение наиболее простого и дешевого переключателя - одного на три фазы трансформатора. В этих схемах рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышает 10% линейного напряжения трансформатора. Схема по рис. 3.3, г требует или трех отдельных переключателей для каждой фазы или одного трехфазного переключателя. В последнем рабочее напряжение между отдельными его частями может достигать 50% номинального напряжения обмотки, однако и такие переключатели находят широкое применение.
При соединении обмоток треугольником наиболее целесообразна схема по рис. 3.3, г . В схемах регулирования, регулировочные витки каждой фазной обмотки присоединяются к линейному зажиму соседней фазы и рабочее напряжение между контактами различных фаз на переключателе достигает 100% номинального напряжения обмотки. Схема по рис. 3.3, в при соединении обмотки в треугольник не применяется.
Схемы регулирования по рис. 3.3, а, б могут быть реализованы в цилиндрических обмотках, а по рис. 3.3, в, г - в катушечных. Особенностью схемы по рис. 3.3, в является то, одна половина обмотки мотается правой, а другая левой намоткой.
Для снижения механических усилий, действующих на обмотку при коротком замыкании, рекомендуется размещать симметрично относительно середины высоты обмотки, например по схемам рис. 3.3, б, в, г . Схема по рис. 3.3 а для регулирования напряжения при многослойной цилиндрической обмотке применяется в трансформаторах мощностью до 160 кВА.
При регулировании напряжения по схемам на рис. 3.3, в и г в месте разрыва обмотки в середине ее высоты образуется изоляционный промежуток в виде горизонтального радиального масляного канала. Иногда этот канал заполняется набором шайб, изготовленных из электроизоляционного картона. Размер этого промежутка по схеме рис. 3.3, в определяется половиной фазного напряжения обмотки, а при схеме по рис. 3.3 г - примерно 0,1 фазного напряжения. Увеличение этого промежутка нежелательно, так как приводит к существенному увеличению осевых механических сил в обмотках при коротком замыкании, возрастающих также и с ростом мощности трансформатора. Именно это обстоятельство ограничивает применение схемы по рис. 3.3, в напряжением не свыше 38,5 кВ и мощностью не более 1000 кВА.
Указанные выше соображения позволяют выбрать тип обмоток (первичной и вторичной) по табл. 3.1.
Основные свойства и пределы применимости обмоток разных типов
Число параллельных проводов в витке
схема регулирования напряжения рис.4.3
одно- и двухслойная из прямоугольного провода
Хорошее заполнение окна магнитопровода
Меньшая поверхность охлаждения (по равнению с обмотками, имеющими радиальные каналы)
Ухудшение теплоотдачии уменьшение механической прочности при большой мощности
Механическая прочность, надежная изоляция, хорошее охлаждение
Высокая стоимость по сравнению с цилиндрической обмоткой
Электрическая и механическая прочность, хорошее охлаждение
Повышенная сложность технологии (необходимость перекладки катушек)
3.3.1. Число витков в фазе обмотки НН
Полученное по (3.1) значение w 1 округляется до ближайшего целого числа
При этом корректируется ЭДС одного витка
3.3.2. Число витков обмотки ВН при номинальном напряжении
3.3.3. Напряжение одной ступени регулирования
3.3.4. Число витков одной ступени регулирования при соединении обмотки ВН в звезду
Полученное по ( 3.5 ) значение w 2р округляется до ближайшего целого числа. w 2р = 42
3.3.5. Полное число витков обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)
3.3.6. Число витков основной части обмотки ВН (при четырех ступенях регулирования)
3.3.1 Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
Обмотка этого типа может применяться в качестве обмотки высокого напряжения (в некоторых случаях низкого напряжения) в масляных трансформаторах класса напряжения 10 и 35 кВ мощностью свыше 1000 кВА.
Рис. 3 .7. Многослойная цилиндрическая обмо т ка ( n сл = 7, n = 2)
3.3.16. По сечению витка (П, мм 2 ) выбирается провод из сортамента обмоточного провода по табл.3.5, 3.6 (в один провод или несколько параллельных проводов). Размеры выбранного провода записываются в следующем виде:
где b / - размер провода в изоляции в осевом направлении (мм),
n в - число параллельных проводов в витке.
где l - высота обмотки (мм), предварительно определенная на этапе выбора главных размеров.
Полученное значение w сл округляется до целого числа.
округляется до большего целого числа.
3.3.20. Уточненный осевой размер обмотки:
3.3.21. Для расчета радиального размера обмотки необходим выбор междуслойной изоляции, которая определяется напряжением двух слоев
По табл.3.2 выбирается число слоев и общая толщина ( мсл ) для междуслойной изоляции.
Междуслойная изоляция в многослойной цилиндрической обмотке из
3.41.Внутренний диаметр обмотки низкого напряжения
3.42. Наружный диаметр обмотки низкого напряжения
3.43.Внутренний диаметр обмотки высокого напряжения
3.44. Наружный диаметр обмотки высокого напряжения
Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
Многослойная цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода
Число витков в основной части обмотки ВН
Число витков в регулировочной ступени ВН
Число витков в катушке (регулировочной)*
Основные размеры и данные стержня магнитной системы--его диаметр и высота, активное сечение -- приближенно определяются в начале расчета трансформатора до расчета обмоток. Окончательный расчет магнитной системы обычно проводится после того, как установлены размеры обмоток трансформатора и главных изоляционных промежутков и проверены некоторые параметры трансформатора--потери и напряжение короткого замыкания.
При окончательном расчете определяются: размеры пакетов стержня и ярма, расположение охлаждающих каналов, схему шихтовки, активные сечения стержня и ярма, число пластин стали в пакетах, высота стержня, расстояние между осями стержней, полный вес стали в трансформаторе. После окончательного установления всех размеров определяются потери и ток холостого хода.
Размеры пакетов стержня следует выбирать с таким расчетом, чтобы площадь поперечного сечения (ступенчатой фигуры) стержня была максимально возможной (рис.5.1, а).
Форма поперечного сечения ярма несколько отличается от формы сечения стержня. В средней своей части по размеры пакетов ярма и стержня делают одинаковыми, а крайние пакеты выполняются более широкими путем объединения двух-трех пакетов в один (рис. 5.1 б). Это делается с целью улучшения прессовки ярма ярмовыми балками, более равномерного распределения давления но ширине пакетов и уменьшения веера пластин на углах пакетов.
Шихтованные магнитопроводы собирают перекладывая пластины стержней и ярем в переплет, благодаря чему уменьшаются воздушные зазоры. Форма стыка пластин стержней и ярм определяет схему шихтовки магнитопровода (рис. 5.2):
Для магнитопроводов из холоднокатанных сталей применяются схемы с косыми и комбинированными стыками.
Рис. 5.1. Поперечное сечение стержня и ярма магнитопровода
Рис. 5.2. Схемы шихтовки магнитопровода
5.1 Определение числа и размеров пакетов стержня производится по табл 5.3. в зависимости от диаметра стержня магнитопровода. Результаты занесены в табл. 5.1.
5.2. Сечение стержня магнитопровода
5.3 Определение числа и размеров пакетов ярма производится по табл 5.3. в зависимости от диаметра стержня магнитопровода. Результаты занесены в табл. 5.2.
5.5. Уточненное значение индукции в стержне магнитопровода
где k З - коэффициент заполнения пакета активной сталью, выбираемый по табл. 5.4. Принимаем k З = 0,95
5.6. Значение индукции в ярме магнитопровода
минимальное расстояние от крышки до ярма, мм
минимальное расстояние от крышки до ярма, мм
испытательное напряжение обмотки, кВ
минимальное расстояние от отвода до обмотки, мм
испытательное напряжение обмотки, к которой присоединен отвод, кВ
минимальное расстояние от отвода до стенки бака, мм
Бак с навесными радиаторами с прямыми трубами
Бак с навесными радиаторами с гнутыми трубами
1. Вольдек А. И. Электрические машины. Л: Энергия, 1978, 832 с.
2. Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., Акимова Н.А. Электрические машины: Трансформаторы: Учеб. пособие для электромех. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1989 - 352 с.
3. Лейтес Л.В.. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.:Энергия, 1981. 392 с.
4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов, 5 -е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. 528 с.
5 . Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. -М. - Л: Госэнергоиздат. 1959.360с.
6. Аншин В.Ш., Хадяков З.Т. Сборка трансформаторов и их магнитных систем. М.: Высш. шк. 1895. 272 с..
7. Боднар В. В. Нагрузочная способность силовых масляных трансформаторов. М.: Энергоатоминздат, 1983. 176 с.
8. Испытания мощных трансформаторов и реакторов /Г. В. Алексенко, А.К.Ашрятов, Е.В.Веремей, Е.С.Фрид. М-: Энергия, 1978. 519 с.
9. ГОСТ 11 677-85. Трансформаторы силовые масляные.
Особенности и этапы расчета основных электрических величин. Выбор и определение основных размеров трансформатора. Вычисление изоляционных расстояний обмоток трансформатора, определение значения его магнитной системы. Специфика расчета КПД трансформатора. курсовая работа [296,8 K], добавлен 18.11.2011
Устройство, назначение и принцип действия трансформаторов. Расчет электрических величин трансформатора и автотрансформатора. Определение основных размеров, расчет обмоток НН и ВН, параметров и напряжения короткого замыкания. Расчет системы охлаждения. реферат [1,6 M], добавлен 10.09.2012
Расчет электрических величин трансформатора, определение его основных размеров. Конструкция изоляции и минимально допустимые изоляционные расстояния. Главная изоляция обмоток, изоляция от заземленных частей и между обмотками. Механические силы в обмотках. курсовая работа [834,3 K], добавлен 18.04.2014
Расчет основных электрических величин и размеров трансформатора. Определение потерь и напряжения короткого замыкания. Определение механических сил в обмотках и нагрева при коротком замыкании. Расчет магнитной системы и тепловой расчет трансформатора. курсовая работа [469,2 K], добавлен 17.06.2012
Расчет основных электрических величин, размеров и обмоток трансформатора. Определение потерь короткого замыкания. Расчет магнитной системы и определение параметров холостого хода. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток трансформатора. курсовая работа [2,1 M], добавлен 19.09.2019
Определение основных размеров трансформатора. Рассмотрение параметров короткого замыкания. Выбор типа обмоток трехфазного трансформатора. Определение размеров ярма и сердечника в магнитной системе. Тепловой расчет трансформатора и охладительной системы. курсовая работа [2,4 M], добавлен 07.05.2019
Расчет электрических величин. Конструкция изоляции и минимально допустимые изоляционные расстояния. Выбор конструкции обмотки трансформатора масляного. Определение механических сил в обмотках. Потери холостого хода. Тепловой расчет трансформатора. курсовая работа [252,7 K], добавлен 23.09.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021




где а 1 , а 2 , а 01 , a 12 - изоляционные промежутки (табл.4.1)


Расчет трансформатора ТМ1000/35 курсовая работа. Физика и энергетика.
Курсовая работа: Анализ норм уголовного законодательства, содержащих признаки субъекта преступления
Курсовая работа по теме Розробка основних техніко-економічних показників виробничо-господарської діяльності підприємства
Тема революции в поэме А.А.Блока "Двенадцать".
Сочинение Каждый
Курсовая Работа На Тему Безработица Сущность Причины И Пути Сокращения
Материалы Конференции На Тему Конкурентоспособность Экономики Севастопольского Региона
Контрольная работа: Управление конфликтной ситуацией
Курсовая работа по теме Агресія у шкільному віці
Реферат: Hamlet Substance Vs Accident Essay Research Paper
Дипломная работа по теме Исследование прибыли и ее отражение в отчетности предприятия ООО 'СТС'
Реферат На Тему Кастусь Эдуардавіч Цыялкоўскі — Вынаходнік У Галіне Касманаўтыкі І Ракетнай Тэхнікі
Курсовая Работа На Тему Международные Товарные Биржи: Организационная Структура И Функции
Курсовая работа по теме Економічна характеристика Індонезії
Контрольная работа по теме Алгоритм функционирования системы
Дипломная работа по теме Проект кафе 'Ассоль' на 60 посадочных мест с банкетным залом в г. Киров
Реферат: Natural Disasters Essay Research Paper Planet Earth
Реферат: Canada Essay Research Paper Canada is the
Контрольная работа: Земельные ресурсы и охрана земель от загрязнения
Реферат: Культура в современном её понимании. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Політичний та економічний розвиток Польщі у 1990-2005 рр.
Стратегия управления организацией - Менеджмент и трудовые отношения дипломная работа
Бухгалтерская отчетность малых предприятий - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Управления персоналом - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа