Проектирование трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора (стр. 1 из 6)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Амурский государственный университет
(ГОУВПО «АмГУ»)
Кафедра АПП и Э
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему: Проектирование трехфазного двухобмоточного масляного трансформатора
по дисциплине Электромеханика
Исполнитель
студент гр.444 А.А.Гончар
Руководитель В.И.Усенко
доцент, канд. техн. наук
Нормоконтроль И.В.Хисматова
Благовещенск 2007
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА
Исходные данные:
Полная мощность трансформатора, S = 1000 кВ · А
Номинальное линейное напряжение обмотки ВН, U2 = 10 кВ
Номинальное линейное напряжение обмотки НН, U1 = 0.69кВ
Потери холостого хода, Рх= 2200 Вт
Потери короткого замыкания, Рк = 12200 Вт
Напряжение короткого замыкания,uk = 8 %
Ток холостого хода, i0 = 1.4%
Схема и группа соединения, D/ YН -11.
Нагрузка длительная.
Материалмагнитопровода–рулонная холоднокатанная электротех-
ническая стальмарки3404толщиной0.35мм.
Материал обмоток – аллюминий.
Конструктивнаясхематрансформатора–трехстержневойс концентри-
ческими обмотками.
Частота,
ГцРЕФЕРАТ
Работа 45с., 5 рисунков, 3 источника.
Спроектирован отдельный силовой трансформатор, входящий в уже известную серию, отвечающий требованиям ГОСТ в отношении номинальной мощности и напряжений обмоток, параметров холостого хода и короткого замыкания. Определены основные размеры трансформатора. Подобраны обмот-
ки для низшего и высшего напряжения. Выбрана схема с отводами для получе-
ния двух ступеней регулирования напряжения.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 6
1 Расчет основных электрических величин и выбор главной изоляции 7
1.1 Мощность одной фазы трансформатора 7
1.2 Мощность на один стержень 7 1.3 Линейные (номинальные) токи обмоток 7
1.4 Фазные токи обмоток 7
1.5 Фазные напряжения обмоток 8
1.6 Испытательные напряжения обмоток 8
1.7 Изоляционные расстояния обмоток ВН и НН 9 2 Определение основных размеров трансформатора 10
2.1 Отношение средней длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки 10
2.2 Ширина приведенного канала рассеяния 10
2.3 Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского) 10
2.4 Составляющие напряжения короткого замыкания 10
2.5 Магнитнаяиндукция встержне,Вс10
2.6 Общий коэффициент заполнения сталью, Кс 11
2.7 Диаметр стрежня 11
2.8 Значение коэффициента β, соответствующее нормализованному диаметру 11
2.9 Средний диаметр канала между обмотками 12
2.10 Предварительная высота обмотки 12
2.11Активное сечение стержня, П 12
2.12 Электродвижущая сила одного витка 12
3 Расчет обмотки низшего напряжения (НН) 14
3.1 Средняя плотность тока 14
3.2 Ориентировочное сечение витка 14
3.3 Выбор обмотки 15
3.4 Число витков на одну фазу 15
3.5 Уточняем ЭДС одного витка 15
3.6 Уточняем индукцию в стержне 15
3.7 Расчет цилиндрической обмотки из прямоугольного провода 15
3.8 Внутренний диаметр обмотки 18
3.9 Наружный диаметр обмотки 19
3.10 Средний диаметр обмотки 19
4 Расчет обмотки высшего напряжения (ВН) 20
4.1 Число витков при номинальном напряжении 20
4.2 Напряжение на одной ступени регулирования 20
4.3 Число витков на одной ступени регулирования напряжения 20
4.4 Число витков обмотки на ответвлениях 20
4.5 Плотность тока в обмотке ВН 21
4.6 Сечение витка обмотки ВН 21
4.7расчет многослойной цилиндрической обмотки из прямоугольного
провода 21
5 Расчет параметров короткого замыкания 27
5.1 Определение потерь короткого замыкания 27 5.2 Расчет напряжения короткого замыкания 31 5.3 Расчет механических сил в обмотках 32
6 Расчет магнитной системы, потерь и тока холостого хода 35
6.1 Определение размеров магнитной системы 35
6.2 Определение потерь холостого хода 39
6.3 Определение тока холостого хода 41
Заключение 44 Библиографический список 45
ВВЕДЕНИЕ
Трансформаторпредставляетсобойэлектромагнитный аппарат, пред-
назначенный для преобразованияпеременноготока одногонапряжениявпеременный ток другогонапряжения тойжечастоты.
Это устройство чаще всего состоит из двух (а иногда и большего числа) взаимнонеподвижных электрически не связанных между собой обмоток, расположенных на ферромагнитном проводе. Обмотки имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем.
Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления магнитной связи между обмотками.
Рисунок 1 - Общий вид трансформатора
Обмотка трансформатора, потребляющая энергию из сети, называется первичной обмоткой (обмотка 1 на рис.1), а обмотка, отдающая энергию в сеть, - вторичной.
Целью данного проекта является изучение приемов проектирования силовых трансформаторов.
Актуальность данной темы проекта выражена в том, что в настоящее время трансформаторы нашли очень широкое применение в промышленности, сельском хозяйстве и в ряде других отраслей энергопотребления.
1 РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ВЫБОР ГЛАВНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
1.1 Мощность одной фазы трансформатора
Sф =
= 333.33 кВ ·А1.2 Мощность на один стержень
S′ =
= 333.33 кВ ·А1.3 Линейные (номинальные) токи обмоток
Номинальный линейный ток обмотки НН:
I1= 
= 836.74А
Номинальный линейный ток обмотки ВН:
I2= 
= 57.735А
1.4 Фазные токи обмоток
Фазный ток обмотки НН при соединении в звезду:
Iф1 =I1= 836.74А
Фазный ток обмотки ВН при соединении в треугольник:
Фазный ток обмотки одного стержня трёхфазного трансформатора при соединении обмоток в треугольник меньше линейного в
:Iф2 = 
Iф2 = 33.333 А
1.5 Фазные напряжения обмоток
Фазное напряжение обмотки НН при соединении в звезду:
Uф1=
Uф1= 0.398кВ
Фазное напряжение обмотки ВН при соединении в треугольник:
Uф2 =
= 10кВ1.6 Испытательные напряжения обмоток
Для определения изоляционных промежутков между обмотками и дру-
гими токоведущими частями и заземлёнными деталями трансформатора суще-
ственное значение имеют испытательные напряжения, при которых проверяет-
ся электрическая прочность изоляции трансформатора.
Испытательное напряжение обмотки ВН:
U2 = 10 кВUисп2= 35кВ
Испытательное напряжение обмотки НН:
U1= 0.69кВUисп1= 5кВ
1.7 Изоляционные расстояния обмоток ВН и НН
Расстояние обмотки ВН от ярма l02 = 50мм
Толщина шайбы δш = 0 мм
Расстояние между обмотками ВН и НН а12 = 20 мм
Толщина цилиндра δ12 = 4 мм
Выступ цилиндра lц2 = 20 мм
Расстояние между обмотками ВН и ВН а22 = 18мм
Толщина цилиндра δ22 = 0мм
Расстояние обмотки НН от ярма l01 = 50мм
Толщина цилиндра δ01 = 4мм
Ширина канала между цилиндром и обмоткой НН ац1 = 6мм
Расстояние обмотки НН от стержня а01 = 15мм
Выступ цилиндра lц1 = 18 мм
Рисунок 2 – Главная изоляция обмоток ВН и НН
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
2.1 Отношение средней длины окружности канала между обмотками к высоте обмотки
β = 1.3
2.2 Ширина приведенного канала рассеяния
= 54.183 мм,
где k= 0.8
2.3 Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского)
Данный коэффициент приближённо принимается в предварительном расчёте:
kр = 0.95
2.4 Составляющие напряжения короткого замыкания
Активная составляющая:
= 1.22 %
Реактивную составляющую определяем из треугольника напряжений:
= 7.906 %
2.5 Магнитная индукция в стержне Вс
Пусть индукция в стержне имеет значение:
Вс= 1.65 Тл
2.6 Общий коэффициент заполнения сталью Кс
Кс = Ккр· КЗ = 0.913 · 0.97 = 0.866,
где Ккр = 0.913 , КЗ = 0.97
2.7 Диаметр стержня
= 0.204мПолученный диаметр округляем до ближайшего нормализованного значения:
dн = 0.22м
