КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Архитектура- (3434) Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Война- (14632) Високи технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Древна литература и фантастика Култура, Изкуство, Култура, Изкуство, Култура, Изкуство, Образование, Наука и Образование, Списания, Художествена литература (373) Култура- (8427) Лингвистика- (374 ) Медицина- (12668 ) Naukovedenie- (506) Образование- (11852) Защита на труда- ( 3308) Педагогика- (5571) P Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Олимпиада- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Инструменти- ( 1369) Програмиране- (2801) Производство- (97182) Промишленост- (8706) Психология- (18388) Земеделие- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строителство- (4793) Търговия- (5050) Транспорт- (2929) Туризъм- (1568) Физика- (3942) ) Химия- (22929) Екология- (12095) Икономика- (9961) Електроника- (8441) Електротехника- (4623) Енергетика- (12629 )

Курсов проект 1 страница




ТМ 2500/35 трансформатор

Обяснителна бележка

Завършен:

Проверка:

доцент

Vstovsky S.A.


JOB номер 80 на проекта за курса на трансформатора

Извършва изчисление и разработване на трансформатора със следните данни:

1 Тип трансформатор ............................................... .......... TM 2500/35

2 фаза номер ............................................... .............................................. 3

3 Честота ................................................ ......................................... 50 Hz

4 номинална мощност ............................................... ....... 2500 kV · A

5 Номинално напрежение на намотката за високо напрежение .................................. 35000 V

6 Номинално напрежение на намотката в нискоемисионната честота ... 3150 V

7 Диаграми и група за свързване на намотките ..................................... Y / Δ-11

8 Охлаждаща система - натурално масло.

9 Режим на работа - непрекъснато натоварване.

10 Външна инсталация

Параметри на трансформатора

1 Загуба на празен ход .............................................. ............. 3900 W

2 Загуба на късо съединение ............................................ 23 500 вата

3 Напрежение на късо съединение .................................... 6.50 %

4 ток без натоварване .............................................. ....................... 1.0%

Проектираният трансформатор трябва да отговаря на изискванията на държавните стандарти: GOST 11677-85; GOST 12022-76; GOST 11920-85.

Допълнителни условия

1 Стоманена електротехническа марка 3404

2 Намотка от алуминиева жица



Съдържанието

Въведение 4

1 Изчисляване на основните електрически величини на трансформатора 5

2 Изчисляване на основните размери на трансформатора 6

2.1 Избор на материал и дизайн на магнитната система 6

2.2 Избор на материал и дизайн на намотката 7

2.3 Определяне на размерите на основната изолация на намотката

Определяне на диаметъра на пръта и височината на намотките

3 Изчисляване на намотките LV и HV 10

3.1 Изчисляване на намотките NN 11

Изчисляване на намотките на непрекъснатата бобина

3.2 Изчисляване на намотките HV 133

3.2.1 Изчисляване на намотките на непрекъснатата спирала 14

4 Определяне на параметрите на късо съединение 17

4.1 Определяне на загубите от късо съединение 17

4.2 Изчисляване на напрежението на късо съединение 19

4.3 Определяне на механичните сили в намотките и нагряване на намотките по време на късо съединение 20



5 Изчисляване на магнитната система на трансформатора 23

5.1 Определяне на размера и масата на магнитната система

5.2 Определяне на загубите при претоварване на трансформатора 25

5.3 Определяне на тока без товар на трансформатора 25

6 Термично изчисляване на трансформатора 27

6.1 Термично изчисляване на намотките 27

6.2 Термично изчисляване на резервоара на трансформатора 28

6.2.1 Резервоар с монтирани радиатори 30

6.3 Изчисляване на повишаването на температурата на намотките и маслото 31

Използвани референции 33


въведение

Енергийните технически трансформатори са обект на строги технически и икономически изисквания поради тяхната специална роля в процеса на предаване на електроенергия. Рентабилността на функциониращите трансформатори се определя от загубите на мощност при работа на празен ход и късо съединение, регулирани от GOST. Специфичните загуби могат да бъдат получени при рационално съотношение на основните размери на трансформатора; използването на съвременни магнитни, проводящи и изолационни материали; подходящ избор на специфични натоварвания от активни материали.

В процеса на проектиране на трансформатор, извършени електромагнитни и термични изчисления, разработен дизайн въз основа на резултатите от изчислението. Запознах се с метода на изчисление, получих представа за основите на инженерния дизайн на силови трансформатори, разгледах материалите, използвани в трансформаторната сграда и техните свойства. В процеса на разработване на проекта той изучава системата за охлаждане и почистване на масло, алармени устройства, защита и други спомагателни устройства на маслени трансформатори.


1 Изчисляване на основните електрически величини на трансформатора

Силата на един пръстен (фаза) на трансформатора, kV · A,

,

където S H - номинална пълна мощност, kV · A;

t е броят на фазите на трансформатора.

Определеният линеен ток на намотките ниско напрежение и високо напрежение на трифазния трансформатор А,

,

,

където U В H , U Н H - номинално линейно напрежение на намотките, kV, S H в kV · А.

Фазови токове, A, напрежение kV за намотките за ниско напрежение и намотките на високо напрежение на трифазен трансформатор, когато намотките са свързани в "триъгълник",

, ,

"Стар"

, ,

Активният компонент на напрежението на късо съединение,%

,

където P K - загуба на късо съединение, W;

S H - номинална обща мощност на трансформатора, kV · A.

Реактивен компонент на напрежението на късо съединение за даден u k ,%,

,

Таблица 1.1 - Изпитателни напрежения за силови трансформатори

Клас на напрежение, kV
Най-голямо работно напрежение, kV 3.6 40.5
Изпитвателно напрежение с честота 50 Hz U isp , kV 18.0 85.0

2 Изчисляване на основните размери на трансформатора

2.1 Избор на материал и дизайн на магнитната система

Магнитната сърцевина е сглобена от валцувана, студено валцована анизотропна електрическа стомана тип 3404 с дебелина 0,35 и стоманен пълнещ фактор k 3 = 0,97.

Планът за зареждане на магнитния кръг е показан на Фигура 2.1.


Фигура 2.1 - Схема на магнитната верига

Фигура 2.2 - Основните размери на трансформатора, mm

Таблица 2.1 определя броя на етапите и коефициента на запълване на стоманата k KR .

Таблица 2.1 - диаметърът, броят на стъпките и факторът на запълване на пръта

Трансформаторна мощност S H , kV · A Приблизителен диаметър на пръта d , m Без пресоваща плоча
Брой стъпки к CR
0.28 0.929

Коефициентът на пълнене на стоманата в областта на окръжността, описан около стъпката на секцията на пръта,

,

Препоръчителна индукция в трансформаторните пръти, T,

В С = 1,60.

2.2 Избор на материал и дизайн на намотката

За трансформаторни намотки ние използваме марката APB, изолирана с ленти от кабелна хартия с клас на топлоустойчивост А (105 ° С).

Съгласно номиналната мощност, напрежение и ток на един прът, беше избран типът на намотката HH и HH, който е записан в таблица 2.2.

Таблица 2.2 Тип и основни свойства на намотките

страна HH HV
Тип на навиване Непрекъсната серпентина от правоъгълна жица Непрекъсната серпентина от правоъгълна жица
Основните предимства Висока електрическа и механична якост, добро охлаждане. Висока електрическа и механична якост, добро охлаждане.
Основни недостатъци Необходимостта да се повтори половината от намотките по време на навиването. Необходимостта да се повтори половината от намотките по време на навиването.
Материал за навиване алуминий алуминий
граници на С мощността на trans-ra S H , kV · A От 100 От 100
С ток на пръчка I, A 10-13 и нагоре 10-13 и нагоре
По напрежение U, kV От 3 до 220 От 3 до 220
Секцията на намотката P, mm 2 От 6.39 и нагоре От 6.39 и нагоре
Броят на паралелните проводници от
до 3-5 3-5

2.3 Определяне на размерите на изолацията на основната намотка

Фигура 2.3 - Основна изолация на намотките за високо и ниско напрежение

Таблица 2.3 - Минимални изолационни разстояния на намотките HV

Трансформаторна мощност S Н , kV · А Изпитвателно напрежение HV U isp , kV HV от игото, mm Между HH и HH, мм Проток на цилиндъра 1 C 2 , mm Между HV и HV, mm
l 02 δ w а 12 δ 12 а 22 d 22

Таблица 2.4 - намотките на минималното изолирано разстояние NN

Трансформаторна мощност S Н , kV · А Изпитвателно напрежение LV U isp , kV LV от иглолистната тръба l 01 , mm НН от пръчката, мм
С 01 и С1 a 01 l q 1
17.5

Дебелината на нормалната изолация на бобината на правоъгълния проводник с напречно сечение на марката APB с тестово напрежение Usp = 5 - 85 kV 2 δ = 0,45 (0,5) mm.

2.4 Определяне на диаметъра на пръта и височината на намотките

Ширината на намаления разсейващ канал, mm

,

Тук 12 е изолационната междина между намотката за високо напрежение и намотката за ниско напрежение се определя съгласно таблица 2.3 за високоволтов тест за високо напрежение на намотката; вторият термин е общият намален радиален размер (намалена ширина) на намотките НV и LV, mm,

,

където S / е мощността на трансформатора на един прът, kV · A;

к - коефициент, приет за 0.62,

,

Коефициентът β е съотношението на средната дължина на обиколката на канала между намотките π · d 12 и височината на намотката l (Фигура 2.2),

,

Диаметърът на пръта преди, m,

,

Тук S / е мощността на трансформатора на един пръстен, kV · A; и P е широчината на редуцирания канал, mm; коефициентът на привеждане на идеалното бездомно поле в реално k P = 0,95; мрежова честота f = 50 Hz; и P е реактивният компонент на напрежението на късо съединение,%; C - индукция в пръчката, T; k C е коефициентът на запълване на стоманата в областта на кръга.

Най-близкият нормализиран диаметър dH = 0.29 m.

Определя се коефициента β Н, съответстващ на избрания диаметър d H ,

,

βH е в допустимите граници.

Средният диаметър на канала между намотките е предварително, m,

,

Тук диаметърът е dH в m; a 01 и 02 са минималните изолационни пролуки (фигура 2.3), съответно в таблици 2.4 и 2.3, в mm; радиалният размер на намотката за ниско напрежение (Фигура 2.3) е предварително, mm,

,

Тук S / в kV · A; коефициент k = 0.62; коефициентът k 1 = 1,4.

Височината на намотките е предварително, m,

,

Активното напречно сечение на пръта (чиста стоманена секция), m2,

,

3. Изчисляване на намотките LV и HV

Електромоторна сила на един завой, V,

,

Средна плътност на тока в намотките, A / mm 2 ,

,

Тук коефициентът C 1 = 0,463 за намотките от алуминиева тел; k D - коефициент, отчитащ допълнителните загуби (0,93); P K - загуба на късо съединение, W; и V - напрежение на едно, V; S H - номинална мощност на трансформатора, kV · A; d 12 в m;

Стойността на J CP = 1.922 е в диапазона от 1.5-2.6 A / mm2.

Приблизително напречно сечение на намотката на намотката, mm 2 ,

,


3.1 Изчисляване на намотките NN

Броят завъртания на една фаза на навиване NN

,

Тук U F 1 - номиналното фазово напрежение на намотката LV, V; f - честота на мрежовото напрежение, равна на 50 Hz; В C - индукция в пръчката в T; P C - площта на напречното сечение на пръта в m 2 .

Получената стойност на w 1 се закръгля до най-близкото цяло число, за да се намери напрежението (EMF) на един завой, B,

,

и действителната индукция в пръчката, T,

,

3.1.1 Изчисляване на намотката на непрекъсната намотка

Съгласно приблизителното напречно сечение на намотката P 1 и проводника, изберете тел с подходящо напречно сечение или три идентични паралелни проводника. Размерът на телта b , mm, в зависимост от условията на охлаждане и допустимото ниво на допълнителни загуби, не трябва да превишава стойностите, mm,

,

където k C - коефициентът на затваряне на повърхността, приблизително равен на 1,0; q - максималната плътност на топлинния поток е не повече от 1600 W / m 2 ; k е числен коефициент; J cf - плътност на тока в намотката, A / mm.

Размери на проводниците, mm,

APB ,

Общото напречно сечение на намотка от n B 1 паралелни проводници, mm 2 ,

,

където P PR - напречното сечение на един проводник, mm 2 ;

Действителната плътност на тока в намотката HH, A / mm 2 ,

,

Височината на намотката в тази намотка, mm

,

Броят на бобините на един прът за навиване с канали между всички намотки е приблизително

,

Тук аксиалният размер (височината) на канала е h K = 4 mm; Стойността на n cat 1 е закръглена към цяло число.

Броят на завъртанията в серпентината

Височина (аксиален размер) l 1 , m, намотки: с канали между всички намотки

Тук b / е размерът на телта в изолацията, mm; коефициент, отчитащ свиването на намотката след изсушаване и кримпване k = 0,95.

Височината l 1 на намотката за ниско напрежение не се различава с повече от 5% от предварително изчислената стойност l .

Радиален размер на намотката, mm

,

Тук a / е размерът на телта в изолацията, mm; w cat 1 - броят на завъртанията на серпентината (B), допълнен до най-близкото цяло число; n в 1 - броят на паралелните проводници в завой.

Вътрешен диаметър на намотката, m,

,

където d H е нормализираният диаметър на пръта в m;

и 01 е ширината на канала между намотката и пръта в mm.

Външен диаметър на намотката, m,

Охлаждащата повърхност, m 2 , се определя от формулата

Гъстота на топлинния поток, W / m 2 ,

,

Получената стойност не надвишава 1100 W / m.

3.2 Изчисляване на намотките HV

Изберете мощността и номиналното напрежение, като вземете под внимание вида и схемата на електрическите намотки, схемата на регулиращите пружини, показана на фигура 3.1

Фигура 3.1 - Схема на регулиращите клонове в намотките HV

Броят на завъртанията HV при номиналното напрежение

,

Броят на завъртанията на един етап от регулирането

,

Предварителна плътност в намотката HV, A / mm 2 ,

,

Напречното сечение на намотката на намотката HV, mm 2

,

3.2.1 Изчисляване непрекъснато намотката на намотката

Фигура 3.2 - Устройството на намотките на правоъгълна жица

На приблизителното напречно сечение на серпентината P 2 и проводника, изберете тел с подходящо напречно сечение или два идентични паралелни проводника. Размерът на телта b , mm, в зависимост от условията на охлаждане и допустимото ниво на допълнителни загуби, не трябва да превишава стойностите, mm,

,

k C - коефициентът на затваряне на повърхността, приблизително равен на 1,0; q - максималната плътност на топлинния поток е не повече от 1600 W / m 2 ; k е числен коефициент;
k = 17,2 за алуминиева тел; J 2 - плътност на тока в намотката, A / mm.

Размери на проводниците, mm,

APB ,

Общото напречно сечение на намотка от n B 1 паралелни проводници, mm 2 ,

,

където P PR - напречното сечение на един проводник, mm 2 ;

Действителната плътност на тока в намотката HH, A / mm 2 ,

,

Височината на намотката в тази намотка, mm

,

Броят на бобините на един прът за двойни рулони с двойни шайби и с канали между двойни намотки

,

Тук аксиалният размер (височината) на канала е h K = 4 mm; дебелината на шайбите за замяна на канали δ W = 2.0 mm Стойността на n кат. 2 се закръгля до най-близкото число.

Броят на завъртанията в серпентината

,

В този случай w ≥ w котка , тогава броят на коригиращите намотки е 8, а броят на завъртанията във всеки от тях се приема равен на 0,5 ∙ w p .

Действителният брой на завъртанията в основните намотки на намотката (тип В)

,

Височина (аксиален размер) l 1 , m, намотки: с шайби в двойно и с канали между двойни серпентини

Тук b / е размерът на телта в изолацията, mm; коефициент, отчитащ свиването на намотката след изсушаване и кримпване k = 0,95; h cr - височината на канала в точката на счупване на намотката и поставяне на регулиращите намотки, равна на 8, 10, 12 mm за намотките от класове на напрежение 6, 10, 35 (20) kV; дебелина на шайбата δ ш = 2,0 мм.

Височината l 2 ВН не се различава с повече от 5 мм от изчислената стойност l 1 .

Радиален размер на намотката, mm

,

Тук a / е размерът на телта в изолацията, mm; w OSN 2 - броят на завоите на серпентината (В), допълнен до най-близкото цяло число; n в 2 - броят на паралелните проводници в завой.

Вътрешен диаметър на намотката, m,

,

Тук D // е външният диаметър на намотката HH в m; и 12 - минималния радиален размер на аксиалния канал между намотките ниско напрежение и високо напрежение, mm.

Външен диаметър на намотката, m, без екран,

,

Гъстота на топлинния поток q, W / m 2 , намотки,

,

Тук коефициентът k = 17.2; J 2 - действителната плътност на тока в намотката НV в A / mm 2 ; I F двуфазна токова намотка HV в A; w osn - броят на завоите в основните намотки; k D - коефициент, отчитащ допълнителни загуби ( k D = 1,05); k G - коефициент, отчитащ затварянето на охладената повърхност на намотката с изолационни части ( k G = 0.75); b " е размерът на телта в изолацията в mm; и 2 е радиалният размер на намотката в mm.

Получената стойност на q не надвишава 1100 W / m 2 .

4 Определяне на параметрите на късо съединение

4.1 Определяне на загубите от късо съединение

Среден диаметър, m, намотки LV и HV, съответно:

,

,

Масата на метала, kg, намотки LV и HV, съответно:

,

,

където k = 25,4 за алуминиева тел.

Основните загуби, W, съответно в намотките на LV и HV:

,

,

където k = 12,75 за алуминиева тел.

Масата на металната намотка VN, като се вземат предвид въртенето на горните етапи на регулиране, kg,

Общата маса на металните намотки на трансформатора, кг

,