ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Студенту гр.
Рассчитать трехфазный двухобмоточный трансформатор со следующими данными:
1) назначение – силовой общего;
2) полная мощность Sн, кВ·А – 250;
3) номинальное напряжение обмоток ВН UВН, кВ – 10;
4) номинальное напряжение обмоток НН UНН, кВ – 0,4;
5) частота питающей сети f1, Гц – 50;
6) потери холостого хода ∆Р0, Вт – 740;
7) потери короткого замыкания ∆Рк, Вт – 3700;
8) напряжение короткого замыкания Uк, % – 4,5;
9) ток холостого тока i0, % – 2,3;
10) схема и группа соединений обмотки – Д/Ун-11
11) тип регулирования напряжения – ПБТ;
12) глубина регулирования ±2,5%; ±5%;
13) режим нагрузки – продолжительный;
14) способ охлаждения – естественное масляное;
15) магнитная система – плоская трёхстержневая;
16) климатическое использование и категория размещения – У1.
Задание выдал преподаватель:
_______________________________
(Фамилия И.О.)
1. ВВЕДЕНИЕ
Трансформаторы – весьма распространенные электромагнитные аппараты для преобразования электрической энергии переменного тока с одними параметрами в электрическую энергию переменного тока с другими параметрами без изменения частоты.
Силовые трансформаторы являются важнейшими элементами электрической сети, где производятся многократные преобразования параметров электрической энергии, и в стоимости электрических сетей большую долю составляют стоимости трансформаторов. Примерно 40% от суммарных потерь электроэнергии в электрической сети составляют потери в трансформаторах. Поэтому при проектировании большое внимание следует уделять вопросам снижения потерь в трансформаторах и стоимости трансформаторов.
Хотя выполняемый проект является учебным, но он затрагивает все основные вопросы проектирования трансформаторов и позволяет приобрести навыки в этой сфере деятельности инженера.
Выполнение условий задания на проектирование возможно лишь с использованием новых электротехнических и изоляционных материалов, современных технологий проектирования, изложенных в рекомендуемой литературе.
Для снижения трудоемкости расчетов схему их выполнения необходимо строить так, чтобы заданные параметры учитывались и подгонялись на ранних стадиях расчета.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
К основным электрическим величинам, значения которых используются в расчетах трансформаторов, относятся:
¾ мощности на одну фазу и на стержень;
¾ номинальные линейные токи обмоток высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН);
¾ номинальные фазные токи и напряжения обмоток ВН и НН;
¾ активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания;
¾ испытательные напряжения для элементов обмоток ВН и НН.
Эти электрические величины определяются по нижеприводимым формулам.
Мощность одной фазы трансформатора:
где Sн =250 кВ·А –номинальная мощность трансформатора;
m =3– число фаз;
Мощность на одном стержне:
где с – число активных (несущих обмоток) стержня магнитопровода трансформатора.
Для трехфазного (m=3), трехстержневого (с=3) трансформатора:
Номинальные линейные токи обмоток:
где UВН и UНН – напряжение соответствующих обмоток ВН и НН;
UВН=10 кВ;
UНН=0,4 кВ;
Фазный ток обмотки одного стержня трехфазного трансформатора при соединении обмоток в треугольник:
Iф=I/,
где I–номинальный ток обмотки: I=IВН обмотки ВН,
I=IВН=14,43/=8,33 А;
I=IНН обмотки НН при соединении в звезду:
I=IНН=360,8 А.
Фазное напряжение трёхфазного трансформатора при соединении обмоток в треугольник:
U=UВН=6 кВ обмотки ВН,
при соединении в звезду:
где U – номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки: U=UНН=0,4 кВ обмотки НН;
Для определения изоляционных промежутков между обмотками и другими токоведущими частями и заземлёнными деталями трансформатора необходимо знать испытательные напряжения, при которых проверяется электрическая прочность изоляции элементов трансформатора. Эти напряжения определяются по классу напряжения обмоток. Так как UВН=10 кВ, то Uисп=35 кВ, так как UНН=0,4 кВ, то Uисп=5 кВ.[1]
Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:
где Pк=3,7кВт – мощность потерь короткого замыкания;
Sн=250 кВ·А;
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:
где U к=4,5 % – номинальное напряжение короткого замыкания;
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
3.1. Выбор конструктивной схемы магнитной системы, марки стали и толщины листьев, технологии изготовления.
Основой конструкции трансформатора является магнитная система, так как её основные размеры вместе с основными размерами обмоток определяют главные размеры активной части и всего трансформатора.
Наибольшее распространение в трансформаторостроении получили плоские магнитные системы стержневого типа со ступенчатой формой поперечного сечения стержня, вписанного в окружность, и с обмотками в виде цилиндров. Стержневые магнитные системы шихтуются из листьев электротехнической стали с косыми сторонами на крайних стержнях и с прямым – на среднем стержне. Использование косых стыков в углах позволяет уменьшить потери и намагничивающую мощность для углов и всей магнитной системы.
Материалом для магнитной системы силовых трансформаторов служит электротехническая холоднокатаная тонколистовая сталь марок 3404, 3405, 3406, 3407 и 3408 толщиной 0,35, 0,30 и 0,27мм, поставляемая в рулонах. При выборе марки стали и толщины пластины нужно учитывать, что сталь с высокими магнитными свойствами имеет большую стоимость, а сталь меньшей толщины имеет лучшие магнитные свойства, но при сборке магнитопровода даёт меньший коэффициент заполнения и требует увеличенных трудозатрат. По этому в трансформаторах мощностью до 1000 кВА используются, в основном, сталь марки 3404 с толщиной пластин 0,35мм, а в трансформаторах большей мощности – сталь марок 3405, 3406 с меньшей толщиной пластин.
Электротехнические стали марок 3404, 3405, 3406,34,07 и 3408 имеют анизотропные свойства – резкоотличающуюся магнитную проводимость в направлении проката и поперек направления проката. Поэтому пластины сердечников и ярм штампуются так, чтобы направления их длинных сторон совпадали с направлением прокатки. В этом случае большая магнитная проводимость будет в направлении основного магнитного потока трансформатора.
Форма поперечного сечения стержней магнитопровода определяется формой обмоток. Так как для трансформаторов используются цилиндрические обмотки, то поперечное сечение стержней стремятся приблизить к кругу с диаметром, равным внутреннему диаметру обмотки НН или каркаса обмоток. Стержни круглого сечения изготовить практически невозможно. Поэтому сечение стержня делают ступенчатым, набирая каждую ступень (пакет стержня) из пластин одинаковой ширины. Поэтому поперечное сечение стержня в стержневых магнитных системах имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в окружность.
Диаметр этой окружности называется диаметром стержня и является одним из основных размеров трансформатора.
Чистое сечение стали в поперечном сечении стержня называется активным сечением стержня. Отношение площади сечения стержня к площади круга диаметром d называется коэффициентом заполнения площади круга – Ккр. Число ступеней, определяемое числом пакетов стержня в половине круга, для трансформаторов разных мощностей различно. С увеличением числа ступеней увеличивается Ккр, но увеличивается число типоразмеров пластин, что усложняет их заготовку и сборку магнитной системы.
Учитывая приведенные выше данные материалом для магнитной системы силового трансформатора будет служит электротехническая холоднокатаная тонколистовая сталь марки 3404, толщиной 0,35мм., индукция в стержнях трансформатора будет равна 1,5 Тл, диаметр стержня d=0,18 м., число ступеней равно 6, коэффициент заполнения площади круга Ккр=0,918.
Пластины пакетов стержней и ярм выштамповываются из рулонной стали или резаных лент. Поставляемые с металлургических заводов исходные материалы могут иметь нагревостойкое электроизоляционное обеих плоскостей, или покрытия может не быть, если используется такая сталь, то на обе поверхности выштампованных пластин наносится покрытие лаком КФ 965 с последующей огневой обработкой. Число слоёв лаковой плёнки должно быть не менее 2.
Свойства холодно катанной стали, в процессе механической обработки могут ухудшаться: Увеличиваются удельные потери и мощность намагничивания. Поэтому после штамповки и снятия заусенцев пластины необходимо подвергнуть восстановительному отжигу при температуре 800-820°C. А после отжига во избежание ухудшения магнитных свойств необходимо использовать толчки, удары и изгибы пластин.
Остов трансформатора – магнитная система со всеми деталями для соединения её отдельных частей – должно быть жестким и механически прочным. Для этого пакеты стержней и ярм шихтованного магнитопровода стягиваются (прессуются) и скрепляются в единую конструкцию. Помимо придания жёсткости и прочности прессовка и стяжка исключают вибрацию пластин, и снижает уровень шума при работе трансформатора.
В трехфазных трансформаторах мощностью до 250 кВ·А и диаметром стержня d ≤ 0,18 м прессовка стержней осуществляется забивкой деревянных клиньев (стержней и планок) между стержнем магнитопровода и обмоткой НН или жестким бумажно-бакелитовым каркасом обмоток. Стержни трансформаторов мощностью от 1000 кВ·А и выше (d > 0,22 м) прессуются наложением бандажей из стеклоленты на расстояниях 0,12-0,15м один от другого.
Для того чтобы магнитная система была достаточно устойчивой, могла выдержать механические усилия, возникающие в обмотках при коротких замыканиях, не разваливалась при подъёме остова или активной части, верхние и нижние ярма магнитной системы должны быть надёжно соединены между собой. Такое соединение в масляных трансформаторах с напряжением обмотки ВН классов 6, 10, 35 и 110кВ выполняется стягиванием между собой верхних и нижних прессующих балок вертикальными шпильками.
Шпильки надёжно изолируются и удаляются на достаточное расстояние от обмотки ВН. Другой функцией этих шпилек является осевая прессовка обмоток.[1]
Внимание!
К сожалению, данной работы нет в готовом виде.=(
Но Вы можете посмотреть аналогичную работу ЗДЕСЬ.
Если Вы хотите заказать выполнение учебной работы жмите здесь