Трифазний масляний трансформатор потужністю 2500 кВА з напругою 35/10 кВ - Физика и энергетика дипломная работа

Главная

Физика и энергетика
Трифазний масляний трансформатор потужністю 2500 кВА з напругою 35/10 кВ

Обгрунтування прийнятих рішень при проектуванні силового трансформатора. Визначення основних електричних величин, обмотки та розмірів трансформатора. Розрахунок параметрів короткого замикання, магнітної системи і маси сталі. Тепловий розрахунок обмоток.


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.

Розвиток сучасної науки і техніки неперервно пов'язаний з використанням електричної енергії в різних виробничих процесах та сферах. Виробництво електричної енергії на електростанціях з генераторами великої потужності, що розміщені поблизу паливних і гідроресурсів, дозволяє отримати в цих районах необхідну кількість електричної енергії при відносно невеликій її вартості. Реальне використання дешевої електричної енергії безпосередньо споживачами, що знаходяться на відстані та розміщені на значній території створює необхідність застосування складних розгалужених електричних мереж. Силовий трансформатор є одним з найважливіших елементів кожної електричної мережі. Трансформатор був винайдений у 1876 році в Росії П.М. Яблочковим, який використав його для живлення своїх "свічок", що потребували різної напруги. А власне розробив і сконструював такий прилад ассистент Московського університету І.П. Усагін. Перший трансформатор він продемонстрував в 1882 році на промисловій виставці в Москві. Передача електричної енергії на великі відстані від місця її виробництва до місця споживання, вимагає в сучасних мережах не менш п'яти-шести кратної трансформації в підвищувальних та понижуючих трансформаторах. Так при напрузі на шинах електростанції 15,75 кВ, при відстані 1000 км до споживачів використовується така послідовність шести трансформацій напруги з врахуванням спаду напруги на лініях електропередач: 15,75 на 525 кВ; 500 на 242 кВ; 230 на 121 кВ; 115 на 38,5 кВ; 35 на 11 кВ; 10 на 0,4 кВ.
Необхідність розподілу енергії між багатьма дрібними споживачами приводить до значного збільшення кількості окремих трансформаторів. При цьому сумарна потужність трансформаторів в кожній наступній ступені нижчої напруги, з метою кращого варіювання енергією вибирається більшою ніж потужність попередньої ступені вищої напруги. Внаслідок цього загальна потужність всіх трансформаторів в даний час перевищує загальну потужність генераторів.
В народному господарстві використовуються трансформатори різного призначення в діапазоні потужності від вольт ампера до одного мільйона кіловольт ампера і більше. Розрізняють трансформатори малої потужності з вихідною потужністю 4 кВА і менше, для однофазних і 5 кВА і менше, для трифазної мережі, та трансформатори силові потужністю від 6.3 кВА і більше для трифазної мережі, і від 5 кВА і більше, для однофазної мережі. Трансформатори малої потужності використовуються в пристроях радіотехніки, автоматики, зв'язку, при електричних вимірюваннях (вимірювальні трансформатори) у функціональних перетворювачах (обертові трансформатори), а також для живлення побутових електроприладів. Призначення силових трансформаторів - перетворення електричної енергії в електричних мережах. Трансформатори спеціального призначення служать для безпосереднього живлення мережі споживачів та приймачів електричної енергії, якщо ця мережа або приймачі відрізняються особливими умовами експлуатації, характером навантаження або режимом роботи. До тих мереж або приймачів відносяться електричні печі, випрямляючі пристрої і т.д.
Силовий трансформатор є одним з найважливіших елементів сучасної електричної мережі і розвиток трансформаторобудування визначається в першу чергу розвитком електричних мереж, а отже енергетики країни.
1. ОБГРУНТУВАННЯ ПРИЙНЯТИХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ
Теорія і практика проектування силових трансформаторів дозволили встановити, що вибір вихідних даних розрахунку суттєво впливає на результати розрахунку мас основних матеріалів трансформатора, вартість, параметри неробочого ходу і короткого замикання. На основі цих міркувань був проведений попередній розрахунок трансформатора, який дав змогу визначити основні розміри трансформатора.
Вибір конструкції магнітної системи базувався на основі таких міркувань.
Для трансформаторів потужності 2500 кВА виготовлення просторових магнітних систем є більш дорожчим і потребує спеціального обладнання для навивки і довготривалого відпалювання навитих ,тому ми приймаємо просту стрижневу магнітну систему.
Матеріалом для магнітної системи є електротехнічна холодно вальцьована анізотропна сталь, в якій напрям прокатування співпадає з вектором магнітної індукції.
Використання гаряче вальцьованої сталі для основних серій трансформаторів не практикується. На основі цих міркувань вибрана сталь 3405 товщиною 0,3 мм.
Поперечний переріз стрижня в стрижневих магнітних системах мас вигляд ступінчатої фігури вписаної в коло. Ступінчатий переріз стрижня і ярма виконується перерізами пакетів стрижня. При збільшенні кількості ступеней зросте коефіцієнт заповнення сталлю. Але одночасно збільшується кількість типів пластин, що мають різні розміри, та ускладнюється заготовлення пластин і складання магнітної системи. На основі цих міркувань вибираю кількість ступеней в перерізі стрижня вісім, в перерізі ярма - шість.
Основні виробничі вимоги до трансформатора визначаються в основному технологічністю його конструкцій, що дозволяє виготовити трансформатор з мінімальними втратами матеріалів та трудомісткості. Але слід врахувати і експлуатаційні вимоги, що ставляться до трансформатора: електрична та механічна надійність. Вимоги, що висуваються до трансформаторів відносяться і до обмоток. Враховуючи це, були вибрані неперервні обмотки низької та високої напруги. Ці обмотки мають такі переваги в порівнянні з гвинтовими та багатошаровими обмотками: ефективне охолодження, ефективне заповнення вікна магнітної системи. Основним недоліком неперервної обмотки є технологія виготовлення.
Бак трансформатора приймаємо з гладкими стінками з підвісними радіаторами. При нагріванні і охолодженні масла, що пов'язані зі зміню навантаження трансформатора і температури охолоджуючого повітря, зміни компенсується підвісними радіаторами. Використання радіаторів дозволяє отримати необхідну поверхню охолодження.
2 .1 Визначення основних електричних величин
S = 2500 кВА - номінальна потужність трансформатора;
Номінальні лінійні струми обмоток ВН і НН;
U 1 = 10000кВ - лінійна напруга обмотки НН;
U 2 = 35000 В - лінійна напруга обмотки BН;
За даними таблиці 5.3 вибираємо тип обмоток неперервна для НН і для ВН. Для U в1 = 35 кВ знаходимо ізоляційні відстані а 12 = 27мм , a 22 = 30 мм, мм.
Активна складова напруги короткого замикання:
P кз = 23500 Вт - втрати короткого замикання;
U к = 6,5 % - напруга короткого замикання ;
2 .2 Розрахунок ос новних розмірів трансформатора
Ширина зведеного канала розсіяння трансформатора:
а 12 = 0,027 м a 22 = 0,03 м - товщина головної ізоляції між обмоткою ВН та НН;
k р = 0,95 - коефіцієнт Роговського;
Приймаємо діаметр стрижня d = 27 см.
Середній діаметр канала між обмотками :
см, де а =1,4-1,45 для алюмінієвого провідника.
J = 1,8 середня густина струму по таблиці 5.7
За поперечним перерізом та осьовим розміром витка вибираємо неперервний провідник марки AПБ з ізоляцією 0,5 мм :
де П 1 / - переріз проводу по табл. 5.2 .
Кількість котушок на одному стрижні:
де а 01 = 17.5 мм - ширина каналу між обмоткою НН і стрижнем, визначається з вимог ізоляції обмотки, згідно .
Кількість витків на одну фазу обмотки ВН на основному відгалуженні:
Кількість витків на одній ступені регулювання:
де J середня густина струму по табл. 5.7 .
Орієнтоване значення поперечного перерізу витка:
Вибираємо неперервну обмотку з прямокутного провідника марки АПБ
Знаходимо кількість котушок обмотки ВН:
- оскільки потрібно зробити декілька збільшених каналів, приймаємо .
Обмотка ВН складається з таких груп катушок:
4 катушки з усиленою ізоляцією Д по 18,5 витків 74
49 основних котушок Е по 19 витків 929
8 регулювальних котушок по 14 витків 112
Приймаємо конструкцію обмотки з подвоєними котушками. Між подвоєними котушками канали по 4,5 мм та між рештою котушок. Дві крайні котушки зверху і знизу відділені каналами по 7 мм, і чотири канали по 4 мм,а канал в місці розрива обмотки мм.
Розмір провідника з усиленою ізоляцією 3,62Х12,7 мм.
де ; см -канал в розриві обмотки, см -сума усиленої ізоляції і збільшених каналів.
Схема з'єднань ВН І НН зображено на рисунку 2.1 і 2.2.
Рис. 2.1. Схема з'єднань обмотки НН
2 .5 Розрахунок параметрів короткого замикання
Визначення втрат короткого замикання
де n - кількість паралельних провідників;
де m - кількість перпендикулярних провідників, а -коефіцієнт приведоного поля розсіювання.
Втрати в стінках бака та інших елементах конструкції:
Втрати для номінальної напруги обмотки ВН
Розрахунок напруги короткого замикання .
Активна складова напруги короткого замикання:
Реактивна складова напруги короткого замикання:
Визначення механічних сил в обмотках та нагріву обмоток при короткому замиканні.
Усталений струм короткого замикання:
Максимальне миттєве значення струму короткого замикання:
Розрахунок температури нагріву обмоток при короткому замиканні.
Температура обмотки через t к - 5 с. після виникнення короткого замикання.
що є нижчою від допустимої для алюмінієвих обмоток 0 С,
Час досягнення температури 200 0 С.
Визначення розмірів магнітної системи і маси сталі:
Вибираємо трьохстрижневу конструкцію магнітної системи з косими стиками на крайніх стрижнях і прямими на середньому стрижні. Пресування стрижня відбувається бандажами із склострічкі, ярма - напівбандажами, намотані поза активної сталі. Сталь марки 3405 (0,3 мм).
Розміри пакетів в перерізі стрижня і ярма.
Розміри пакетів вибрані за тал. 8.3 для стрижня діаметром d = 0,27 мм. Кількість ступенів в перерізі стрижня вісім, в ярма шість.
Основні розміри магнітної системи зображені на рис. 2.7. Розміри пакетів в перерізі стрижня наведені на рис. 2.8.
Площа ступінчастої фігури перерізу стрижня, ярма і об'єм кута магнітної системи вибираємо з табл 8.7 :
П ф.с =516 см 2 . де = 0,93 постійна стала;
де кг/дм 3 - густина електротехнічної холоднокатної сталі.
Оскільки ми проектуємо трансформатор з трьохстрижневою магнітною системою, максимальну індукцію, яка вказує на втрати в сталі можна прийняти рівною розрахованій індукції В к = В с =1,646 Тл.
З таблиці 9.2 знаходимо значення питомих втрат і з таблиці 9.3 коефіцієнти збільшення втрат для кутів з прямими та косими стиками:
р с =1,238 Вт/кг, р я =1,238 Вт/кг, к пр =2,61, к к =1,59;
Формула для обчислення втрат холостого ходу має вигляд:
Де -кількість прямих кутів, -кількість косих кутів;
Втрати вийшли більше,ніж по ГОСТ 11920-85 на %,
Знаходимо значення питомих намагнічувальних потужностей стрижня, ярма, прямого і косого стика з табл. 9.2 і з табл. 9.3 . - коефіцієнти потужності для кутів з прямими та косими стиками:
BA/кг; BA/кг; BA/см 2 ; BA/см 2 ; BA/см 2 ; ; ; .
Намагнічуюча потужність неробочого ходу:
Відносне значення струму неробочого ходу у відсотках номінального струму:
Відносне значення aктивнoї складової струму неробочого ходу в %:
Відносне значення реактивної складової струму неробочого ходу в %:
Коефіцієнт корисної дії трансформатора:
Залежність коефіцієнта віддачі від коефіцієнта навантаження.
Розрахунок проведений на комп'ютері за допомогою програми MathCAD.
Розрахунок проводимо для і , коефіцієнт змінюється в межах від. Результати зведені в таблицях, а графік залежності коефіцієнта віддачі від коефіцієнта навантаження показаний на рис. 2.4.
Залежність зміни напруги від характеру навантаження:
Результати зведені в таблицях, а графік показаний на рис. 2.5.
Розрахунок зовнішніх характеристик:
результати зведені в таблицях, а графік показаний на рис. 2.6.
Графіки розрахованих характеристик зображені на рис 2.4., рис 2.5., рис 2.6., і зображені на кресленні.
Рис. 2.4. Залежність коефіцієнта віддачі від коефіцієнта навантаження
Рис.2.5.Залежність зміни напруги від характеру навантаження
Рис 2.7. Трансформатор ТМ-2500/35. Розміри магнітної системи.
Рис 2.8. Трансформатор ТМ-2500/35. Переріз стрижня і ярма.
проектування силовий трансформатор електричний
Розрахунок питомого тепловог навантаження обмотки НН:
де коефіцієнт закриття поверхні котушки:
Розрахунок питомого тепловог навантаження обмотки ВН:
Перевищення температури обмоток над температурою оливи:
де - коефіцієнт швидкості руху масла, - коефіцієнт затруднення конвекції , - по табл. 9.3 ;
де д - товщина ізоляції провідника на одну сторону, - теплопровідність паперової ізоляції табл. 9.1 ;
3.2 Розраховуємо розміри бака і пов ерхні охолодження бака і кришки
приймаєм 80 см. см-ізоляційна відстань від зовнішньої обмотки до стінки бака табл. 10.7 .
де А - відстань між вісямі стрижнів магнітопровода.
де Н -висота вікна; h я -висота ярма; h я,кр -сума відстані від магнітопроводу до дна і кришки бака табл. 10.7 ;
Визначаємо допустиме середнє перевищення темперетури масла над повітрям з умови,що температура найбільш нагрітих котушок обмотки перевищувала температуру повітря не більше, ніж допускається ГОСТ 11677-85:
Визначаємо перевищення температури масла в верхніх шарах:
де - між осьова відстань табл. 10.8 ;
По таблиці 10.6 ; визначаємо Вт/м 2 .
Втрати, що відводяться з поверхні бака:
Втрати, що відводяться з поверхні радіаторів:
По табл. 10.8 ; вибираємо два радіотора H p =1795 мм; H o . p =1600 мм; з чотирма рядами труб
П р =17,94 м 2 ; G р =192 кг; G м.р =108 кг.
Визначаємо перевищення температури обмотки НН над повітрям :
Визначаємо перевищення температури обмотки ВН над повітрям :
Обидва значення попадають в межі допустимого значення .
3. 4 Визначення маси трансформатора
Трансформатор складається з наступних основних вузлів: бак, активна частина, радіатор, вводи, захисні пристрої, контрольні прилади.
Бак трансформатора зварний, гладкими стінками, з підвішеними радіаторами,що забезпечують необхідну поверхню охолодження. До дна бака приварена жорстка рама з отворами для кріплення трансформатора до фундаменту, або катка. В нижній частині бака є пробки для спуску масла і болт заземлення. Підйом бака і трансформатора здійснюється за крюки, що розміщені під верхньою рамою бака.
Активна частина складається з остова, обмоток, високовольтного перемикача. Остов складається з магнітопроводу. Магнітопровід трьох стрижневий, шихтований з холодновальцьованої електротехнічної сталі. Верхні ярмові балки остова мають вухо для підйому активної частини. Обмотки трансформатора алюмінієві. Розташування обмоток концентричне. Регулювання напруги здійснюється при допомозі високовольтного трифазного перемикача рейкового типу з ковзаючим контактом. В перемикачі використаний лінійний ковзаючий контакт, що розміщений на нерухомій планці. Нерухомі контакти встановлені на планці, яка кріпиться до верхньої консолі магнітопровода. Кінці регулювальних котушок обмотки високої напруги з'єднані з нерухомими контактами рейкового перемикача. Обертання перемикача здійснюється при допомозі магнітної вилки з наконечником, нижній кінець якого відповідно з'єднаний через барабан і зубчату рейку з рухомою планкою, а верхній кінець виходить на кришку трансформатора. На наконечник встановлюється ковпак привода.
Вводи високої напруги та низької напруги зовнішньої установки, ізолятори прохідні фарфорові. До верхньої частини струмоведучого стержня ввода низької иапруги кріпиться спеціальний контактний зажим з лопаткою, що забезпечує під'єднання плоскої шини. Вводи розташовані на кришці.
Для захисту трансформатора встановлюють запобіжний клапан, що спрацьовує при раптовому підвищенні тиску. Бак трансформатора повинен бути заземленим. Для з'єднання заземлюючої шини в нижній частині бака є передбачений спеціальний пристрій з болтом. Для вимірювання температури верхніх шарів масла в баці на кришці встановлений термометричний сигналізатор. Для контролю внутрішнього тиску встановлений електроконтактний мановакууметр. Для захисту мережі низької напруги трансформатор забезпечений пробивним запобіжником. Загальний вигляд трансформатора зображений на кресленні ДП 3151.00.00. СК
Конструктивна схема трансформатора. Конструкція магнітної системи та вибір конструкції магнітопроводу. Розрахунок обмоток трансформатора, втрат короткого замикання, тепловий розрахунок і розрахунок систем охолодження. Визначення маси основних матеріалів. курсовая работа [1,7 M], добавлен 31.05.2010
Розрахунок стержневого трансформатора з повітряним охолодженням. Визначення параметрів і маси магнітопроводу, значення струму в обмотках, його активної потужності. Особливості очислення параметрів броньового трансформатора, його конструктивних розмірів. контрольная работа [81,7 K], добавлен 21.03.2013
Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформатора, напруги короткого замикання, зміни вторинної напруги та побудова векторної діаграми. Дослідження паралельної роботи двох трансформаторів однакової потужності з різними коефіцієнтами трансформації. курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.08.2011
Обґрунтування необхідності визначення місця короткого замикання в обмотках тягового трансформатора. Алгоритм діагностування стану тягового трансформатора. Методика розрахунку частоти генератора. Визначення короткозамкнених витків в обмотці трансформатора. магистерская работа [2,3 M], добавлен 11.12.2012
Проектирование силового трансформатора ТМ-10000/35. Выбор изоляционных расстояний. Расчет размеров трансформатора, электрических величин, обмоток, параметров короткого замыкания, магнитной системы, коэффициента полезного действия при номинальной нагрузке. курсовая работа [3,4 M], добавлен 10.12.2013
Вивчення конструкції трансформатора та його паспорту. Дослідження методики виконання маркування виводів фазних обмоток. Визначення індукції у стрижні трансформатора, обмоток вищої і нижчої напруги. Розрахунок напруги та числа витків додаткової обмотки. лабораторная работа [127,5 K], добавлен 28.08.2015
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
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



Трифазний масляний трансформатор потужністю 2500 кВА з напругою 35/10 кВ дипломная работа. Физика и энергетика.
План Сочинения На Террасе
Физика Контрольная Работа По Теме Кинематика
Реферат: Стандартизация сертификация аккредитация
Реферат: Emergence Of Nation States Essay Research Paper
Лекция На Тему Сильнодействующие Ядовитые Вещества
Реферат: Политическая система общества, ее структура. Скачать бесплатно и без регистрации
Количество Слов В Итоговом Сочинении 11 Класс
Препятствия На Пути Развития Современного Общества Эссе
Курсовая работа по теме Понятие и содержание авторского договора
Дипломная работа по теме Административное право как отрасль российского права
Курсовая работа по теме Модели экономического роста
Реферат На Тему Основные Этические Принципы Эпохи Возрождения. Отношение К Античности
Реферат: Печатные излучатели
Natural Disasters Эссе С Переводом
История Болезни На Тему Внебольничная Нижнедолевая Правосторонняя Пневмония
Реферат: Роль таможенных органов в содействии бизнесу
Реферат: Мастерство ведения беседы
Курсовая работа по теме Типологии корпоративной культуры и её диагностика на примере книжного магазина "Эрудит"
Доклад: Логика неопределённости и неопределённости во времени. Скачать бесплатно и без регистрации
Учебное пособие: Теория государства и права 5
Теория официальной народности: поиск государственной идеологии - История и исторические личности курсовая работа
Использование функции "стратегическое планирование" в ОАО "Альянс" - Менеджмент и трудовые отношения курсовая работа
Правова система України - Государство и право курсовая работа