Трансформатор ТМ 1800/б - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Трансформатор ТМ 1800/б

Расчет основных электрических величин трансформатора. Определение размеров главной изоляции обмоток. Выбор материала магнитной системы. Расчет обмоток трансформатора. Проверка обмоток трансформатора на механическую прочность при коротком замыкании.


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.


Министерство образования и науки РФ
ФГАОУ ВПО «сибирский федеральный университет»
1. Выбор основных размеров трансформатора
1.1 Расчет основных электрических величин трансформатора
1.2 Определение размеров главной изоляции обмоток
1.3 Выбор материала магнитной системы
1.4 Определение основных размеров трансформатора
2.1 Выбор материала и конструкции обмоток
3. Определение параметров короткого замыкания
3.1 Расчет потерь короткого замыкания
3.2 Расчет напряжения короткого замыкания
3.3 Проверка обмоток трансформатора на механическую прочность при коротком замыкании
4. Расчет магнитной системы трансформатора
4.1 Определение размеров и массы магнитной системы
4.2 Определение потерь холостого хода трансформатора
4.3 Определение тока холостого хода трансформатора
5.2 Тепловой расчет бака трансформатора
5.3 Окончательный расчет превышений температуры
Исходные данные представлены в таблице 1:
Спроектированный трансформатор должен соответствовать требованиям ГОСТ 11677-85; ГОСТ 12022-76; ГОСТ 11920-85.
Пояснительная записка должна быть оформлена в строгом соответствии с ГОСТ 7.32-2001, ГОСТ 7.1-2003, ГОСТ 7.80-2000, ГОСТ 7.12-93, ГОСТ 7.88-2003, ГОСТ 7.82-2001.
Иллюстрации (рисунки, чертежи) должны соответствовать требованиями ЕСКД.
Сталь электротехническая марки M4X.
Изучение электромеханики важно для всех электротехнических специальностей, потому что электромеханические преобразователи (электрические машины) являются основными источниками и потребителями электроэнергии. Почти вся электрическая энергия, используемая человечеством, вырабатывается синхронными генераторами, и львиная доля ее потребляется электрическими двигателями с целью преобразования в механическую энергию.
Трансформатор - это статическое (т. е. без механического движения) электромагнитное устройство для преобразования напряжения переменного тока одной величины в напряжение переменного тока другой величины.
Обычно вся электрическая энергия не может быть использована в месте ее производства - там нет достаточного количества мощных потребителей. И наоборот, в районах с развитой промышленностью возможности строительства новых гидравлических и тепловых электростанций в значительной степени уже исчерпаны. В то же время в Сибири и на Севере имеются огромные, еще не полностью используемые энергетические ресурсы рек и месторождений жидкого, газообразного и твердого топлива. Строящиеся в этих местах и проектируемые электростанции могут питать электрической энергией как ближайшие, так и отдаленные промышленные районы, для чего потребуется построить линии электропередачи длиной 3000-5000 км. Передача электрической энергии на расстояние, ее дробление на части с целью распределения потребителям не могут осуществляться без многократной трансформации напряжения.
Итак, напряжение, получаемое от генератора на электростанции, повышается трансформатором и передается на линию электропередачи. В районе использования напряжение должно быть понижено с помощью трансформатора. В распределительных сетях трансформаторы еще более понижают напряжение с одновременным дроблением мощности на части, соответствующие мощностям нагрузок. Таким образом, в процессе передачи электроэнергии производится 5-6 трансформаций напряжения.
Для энергетических систем характерны следующие основные особенности:
1. Из-за наличия 5-6 ступеней трансформации напряжения трансформаторы являются самыми многочисленными элементами энергосистем.
2. Суммарная мощность трансформаторов на каждой следующей ступени принимается большей, чем на предыдущей. Это объясняется тем, что трансформаторы следующей ступени не бывают все одновременно нагружены до номинальной мощности.
3. Суммарная мощность всех трансформаторов в энергетической системе в среднем в 6-8 раз превышает суммарную мощность генераторов.
Изучение электрических машин, как правило, начинается с трансформатора, потому что происходящие в нем физические процессы имеют много общего с процессами во вращающихся машинах. Принцип работы и трансформатора, и электрической машины основан на явлении электромагнитной индукции. Затем, имея знания о теории трансформатора, намного проще изучить теорию электрических машин переменного тока.
1. Выбор основных размеров трансформатора
1.1 Расчет основных электрических величин трансформатора
Мощность трансформатора на один стержень равна его мощности на одну фазу:
где - номинальная (полная) мощность трансформатора;
-число фаз трансформатора (в данном случае =3).
Номинальные линейные токи обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора соответственно:
где и - номинальные линейные напряжения обмоток НН и ВН.
Фазные токи и напряжения обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора соответственно:
Обмотка НН соединена в «треугольник» отсюда следует что:
Обмотка ВН соединена в «звезду» отсюда следует что:
Заданная активная составляющая напряжения короткого замыкания:
где - заданные потери короткого замыкания.
Заданная реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
где - заданное напряжение короткого замыкания.
Выбираем испытательные напряжения для обмоток в соответствии с их классами напряжения по таблице 2:
1.2 Определение размеров главной изоляции обмоток
Выбираем соответствующие изоляционные расстояния между частями проектируемого трансформатора, исходя из его мощности и испытательных напряжений его обмоток.
Основные размеры указаны на рисунке 1.
Для своего варианта по заданной мощности трансформатора и испытательному напряжению его обмоток НН и ВН основные параметры представлены в таблицах 3 и 4:
Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН
Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН
1.3 Выбор материала магнитной системы
Выбираю марку и толщину стали, определяю коэффициент заполнения стали, коэффициент заполнения круга и общий коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг сечения стержня.
Марка стали 3404 и толщина листов 0,3 мм (k зап =0,96).
Для своего варианта по заданной мощности трансформатора предварительно выбираю: диаметр, число ступеней стержня и коэффициент заполнения круга. Данные представлены в таблице 4:
Выбираю прессовку без прессующей пластины.
Таким образом, общий коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня:
1.4 Определение основных размеров трансформатора
Определяю диаметр стержня, высоту обмоток и диаметр осевого канала между обмотками. Дополнительно определяю площади сечения стержня.
Диаметр стержня предварительно определяю по формуле:
где - мощность трансформатора на один стержень или его мощности на одну фазу; - заданный коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному, предварительно ; реактивная составляющая напряжения короткого замыкания; Гц; заданная индукция в стержне, выбирается предварительно в пределах 1,60-1,65.
Заданная ширина приведенного канала рассеяния:
-коэффициент, представленный в таблице 5:
Принимаю материал обмотки медь и при классе напряжения ВН 10 кВ K=0,51.
-коэффициент, представленный в таблице 6:
Класс напряжения трансформатора, кВ
Принимаю материал обмотки медь и при классе напряжения ВН 10 кВ =2,6.
Полученный диаметр округляю до ближайшего нормализованного и принимаю:
Определяю коэффициент , соответствующий выбранному диаметру :
Заданный средний диаметр канала между обмотками:
Предварительно определяю заданную высоту обмоток:
2.1 Выбор материала и конструкции обмоток
Рассматриваются типы применяемых проводов, типы обмоток и различия между ними. Определяется напряжение витка и средняя плотность тока в обмотках.
Заданная электродвижущая сила (напряжение) одного витка:
где коэффициент (Ом·м) -1 для обмоток из медного провода; коэффициент, учитывающий добавочные потери выбирается по таблице 7;
Полученное значение в моём случае должно быть в пределах 2,2-3,5 .
Определяется число витков обмотки с уточнением напряжения витка и индукции в стержне. Определяется ориентировочное сечение витка. Выполняется глубокий анализ всех вариантов и выбирается тип провода и тип обмотки.
Число витков обмотки НН на одну фазу:
Уточняется напряжение одного витка:
Уточняем действительную индукцию стержня:
Заданное ориентировочное сечение витка обмотки:
Для уменьшения потерь мощности и нагрева выбираю обмотку НН прямоугольного сечением несколько большим, чем ориентировочное и принимаю: b=0,016 мм, a=0,004 мм.
Выбираю в качестве обмотки НН катушечную обмотку.
Определяется число реек, выбираются провода нужного размера. Уточняется сечение витка и находится реальная плотность тока в обмотке. Находятся высота катушки, ориентировочное число катушек и число витков в катушке. Уточняется радиальный размер обмотки. Находится плотность теплового потока обмотки, уточняется осевой размер обмотки и находятся ее внутренний и наружный диаметры.
На рисунке 2 представлена непрерывная катушечная обмотка НН.
На рисунке 3 представлено расположение катушек, реек и меж катушечных прокладок в обмотке НН.
То есть, выбран медный провод с числом параллельных проводов равным 1, и поперечными размерами без изоляции с изоляцией
Полное сечение витка обмотки из параллельных проводов:
Реальная плотность тока в обмотке НН:
Принимаем заданную высоту обмотки НН Кроме того уменьшим на 1 см. .
Для случая, когда каналы сделаны между всеми катушками:
Осевой размер обмотки, опрессованной после сушки трансформатора:
увеличиваем на 1 см, полученное значение должно быть близко но не должно превышать его:.
Число витков, необходимых для получения номинального напряжения:
Число витков на одной ступени регулирования напряжения:
Число витков обмотки на ответвлениях будет равно:
Для уменьшения потерь мощности и нагрева выбираю обмотку ВН прямоугольного сечением несколько меньшим, чем ориентировочное и принимаю: b=9,0 мм, a=3,55 мм.
То есть, выбран медный провод с числом параллельных проводов равным 1, и поперечными размерами без изоляции с изоляцией .
Полное сечение витка обмотки из параллельных проводов:
электрический трансформатор обмотка замыкание
Реальная плотность тока в обмотке НН:
Высота катушки в этой обмотке равна большему размеру провода в изоляции:
Примем заданную высоту обмотки BН равной:
Число витков с усиленной изоляцией:
Число витков в основных катушках обмотки:
Осевой размер обмотки, опрессованной после сушки трансформатора
3. Определение параметров короткого замыкания
3.1 Расчет потерь короткого замыкания
Число проводов в осевом направлении НН:
Число проводов в осевом направлении ВН:
Коэффициент заполнения высоты обмотки НН:
Коэффициент заполнения высоты обмотки ВН:
Число проводников в радиальном направлении НН:
Число проводников в радиальном направлении ВН:
Коэффициент учитывающий добавочные потери НН:
Коэффициент учитывающий добавочные потери ВН:
3.2 Расчет напряжений короткого замыкания
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Средний диаметр канала между обмотками:
Коэффициент учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального:
Ширина приведённого канала рассеяния:
Коэффициент, учитывающий взаимное расположение обмоток НН и ВН:
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
3.3 Проверка обмоток трансформатора на механическую прочность при коротком замыкании
Действующее значение установившегося тока короткого замыкания обмоток НН:
Действующее значение установившегося тока короткого замыкания обмоток ВН:
Максимальные мгновенные значения токов короткого замыкания НН:
Максимальные мгновенные значения токов короткого замыкания ВН:
Радиальные силы, действующие на обмотки НН и ВН:
Осевые силы, действующие на обмотки НН и ВН:
Расстояние от стержня магнитопровода до стенки бака трансформатора:
Сила, сжимающая внутреннюю обмотку и разрывающая внешнюю обмотку:
Напряжение сжатия в проводе внутренней обмотки:
Напряжение сжатия в проводе внешней обмотки:
Температуры обмоток через секунд после возникновения короткого замыкания:
4. Расчет магнитной системы трансформатора
4.1 Определение потерь холостого хода трансформатора
Без прессующей пластины для диаметра d н =0,3 м
n c =8; к кр =0,930; n я =6; а я =175; П ф.с =0,06572 м 2 ; П ф.я =0,06752 м 2 ; V у =0,016556 м 3 .
Расстояние между осями соседних стержней:
Полная масса магнитной системы трансформатора:
4.2 Определение потерь холостого хода трансформатора
Значение не превышает более чем на 7,5%.
4.3 Определение тока холостого тока трансформатора
Активная составляющая тока холостого хода:
-коэффициент, учитывающий влияние резки уклона стали на пластины и срезание заусенцев;
- коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;
- коэффициент, учитывающий увеличение намагничивания мощности в углах магнитной системы;
- коэффициент, учитывающий увеличение намагничивания мощности в углах магнитной системы в зависимости от ширины пластины второго пакета стержня или ярма;
n кос =6 q я =1,560 q зпр =26700 П зпр =П с =0,063
n пр =0 q с = 1,560 q зкос =3700 П зкос =П с =0,089
Реактивная составляющая тока холостого хода:
Коэффициент полезного действия трансформатора:
В итоге средний внутренний перепад температуры обмотки:
Перепад температуры на поверхности катушечных обмоток:
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой охлаждающего масла:
5.2 Тепловой расчет бака трансформатора
Размеры бака зависят от габаритных размеров активной части и минимально допустимых изоляционных расстояний от обмоток и отводов до стенок бака.
Минимальные длина A и ширина B бака трехфазного трансформатора:
Высота активной части трансформатора:
Среднее превышение температуры масла, омывающего обмотки, над воздухом должно быть не более величины:
Среднее превышение температуры бака над воздухом:
Предварительное значение необходимой поверхности конвекции бака:
Выбираем бак с охлаждающими трубами.
Этот тип бака в течение десятилетий применялся в трансформаторах мощностью до 1600 кВ•А, но в последние годы был заменен на более технологичный тип бака с навесными радиаторами из прямых труб. Коэффициент теплоотдачи стенки с трубами выше, а удельный расход материалов ниже, чем у радиатора с прямыми трубами. Поэтому не исключен возврат к типу бака с трубами при возможном совершенствовании технологии его изготовления.
Для бака выберем овальные трубы. Данные приведены в таблице 4.
Расстояния между осями труб на стенке бака:
Посчитаем фактическую поверхность теплоотдачи самого бака:
Необходимая поверхность конвекции труб:
Необходимая реальная поверхность труб:
где - коэффициент, учитывающий улучшение теплоотдачи конвекцией с поверхности труб по сравнению с вертикальной гладкой стенкой,
Округляем до ближайшего четного числа;
Фактическая поверхность конвекции бака с трубами:
Поверхность излучения бака с трубами:
5.3 Окончательный расчет превышений температуры
Среднее превышение температуры стенки бака над температурой окружающего воздуха:
Среднее превышение температуры масла вблизи стенки над температурой стенки бака:
Превышение температуры масла в верхних слоях над температурой окружающего воздуха:
Превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха подсчитывают отдельно для обмоток НН и ВН:
1. Э.Н. Подборский «Проектирование трансформаторов»: учебное пособие. Абакан: ХТИ - филиал КГТУ, 2003г., 128с.
2. Тихомиров П.М. «Расчет трансформаторов»: учебное пособие для вузов.-5е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986-528с.
3.Иванов - Смоленский А.В. Электрические машины: Учебник для вузов. - М.:Энергия, 1980. - 928 с., ил.
Основные электрические величины трансформатора, его размеры. Выбор магнитной системы и материала обмоток. Определение размеров главной изоляции. Расчет обмоток, параметров короткого замыкания. Расчет магнитной системы трансформатора, его тепловой расчет. курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.05.2012
Расчет электрических величин трансформатора. Выбор материала и конструкции магнитной системы, определение размеров главной изоляции обмоток. Расчет напряжения короткого замыкания. Определение размеров магнитной системы, тепловой расчет трансформатора. курсовая работа [443,7 K], добавлен 07.04.2015
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 электрических величин трансформатора. Расчет тока 3-х фазного короткого замыкания и механических усилий в обмотках при коротком замыкании, потерь и КПД. Выбор типа конструкции обмоток. Определение размеров магнитной системы. Тепловой расчет. курсовая работа [292,2 K], добавлен 21.12.2011
Определение основных электрических величин. Выбор главной и продольной изоляции, конструкции магнитопровода. Расчет размеров трансформатора, обмоток низшего и высшего напряжения, параметорв короткого замыкания и магнитной системы трансформатора. курсовая работа [2,6 M], добавлен 10.06.2015
Определение электрических величин масляного трансформатора ТМ-100/10. Расчёт основных размеров трансформатора, определение его обмоток, параметров короткого замыкания. Вычисление механических сил в обмотках и нагрева обмоток при коротком замыкании. курсовая работа [278,9 K], добавлен 18.06.2010
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
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



Трансформатор ТМ 1800/б курсовая работа. Физика и энергетика.
Курсовая Работа На Тему Социальные Классы
Контрольная работа по теме Циркулярні насоси
Сайт Где За Тебя Пишут Эссе
Курсовая Работа На Тему Технология Производства Трикотажных Изделий
Реферат по теме Liquidity and solvency as factors of competitiveness of the Bank
Курсовая работа по теме Самостоятельная работа учащихся на уроках истории
Как Стать Гением Переговоров Реферат
Дипломная работа по теме Реконструкция тяговой подстанции Толмачёво
Курсовая работа по теме Организационно–техническая характеристика предприятия ОАО 'Уральский завод химических реактивов'. Расчет затрат на ремонт оборудования
Реферат На Тему Франция
Сочинение На Основе Прочитанного
Курсовая работа по теме Программа учета наличия грузовых машин в автопарке
Сочинение Почему Я Работаю В Полиции
Организационная Практика На Предприятии Отчет
Курсовая работа: Методика обучения культуре дома. Изготовление аппликации "Салфетки к чаю" и сервировка стола к чаю
Пк Как Исполнитель Команд Реферат
Выполнение Курсовой Работы Рассматривается Как
Реферат: Зайнятість і безробіття. Види та тривалість безробіття
Реферат На Тему Центральная Нервная Система
Курсовая работа: Актуальные проблемы современной отечественной историографии по материалам научной периодической печати
Дифференциальная диагностика механической желтухи - Медицина презентация
Проектирование и разработка сайта средствами Web Page Maker - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа
Контроль типов гидротермальных систем и образующихся рудных месторождений - Геология, гидрология и геодезия реферат