Преобразовательные трансформаторы
Предварительный расчет магнитопровода. Конструирование и расчет обмоток, их основные технические данные. Расчеты напряжений короткого замыкания и механических сил. Отличительные особенности преобразовательных трансформаторов по сравнению с силовыми.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.10.2017 |
| Размер файла | 520,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Петербургский государственный университет путей сообщения
Кафедра: «Электромеханические комплексы и системы»
Пояснительная записка
к эскизному проекту преобразовательного трансформатора типа ТМПЖ - 10000/35
Выполнил: Павлов В.А.
группа ЭС-104
Проверила: Колесова А.В.
Санкт-Петербург, 2013
Содержание
- Введение
- 1. Задание
- 2. Предварительный расчет магнитопровода
- 2.1 Выпрямленное напряжение холостого хода
- 2.2 Средняя мощность выпрямленного тока
- 2.3 Номинальная мощность первичной обмотки
- 2.4 Номинальное фазное напряжение обмотки ВН
- 2.5 Номинальное фазное напряжение обмотки НН, В:
- 2.6 Номинальный фазный ток обмотки ВН
- 2.7 Номинальный фазный ток обмотки НН
- 2.8 Предварительное число витков обмотки НН
- 2.9 Предварительное число витков обмотки ВН
- 2.10 Определение намагничивающих сил обмоток
- 2.11 Определение высоты стержня
- 2.12 Определение диаметра стержня
- 3. Конструирование и расчет обмоток
- 3.1 Расчет обмотки ВН
- 3.1.1 Высота обмотки
- 3.1.2 Сечение витка обмотки ВН
- 3.1.3 Предварительное число катушек обмотки ВН
- 3.1.4 Число витков в катушке ВН
- 3.1.5 Распределение витков и катушек обмотки ВН
- 3.1.6 Внутренний диаметр обмотки ВН
- 3.1.7 Внешний диаметр обмотки ВН
- 3.1.8 Средний диаметр обмотки ВН
- 3.1.9 Масса обмотки ВН
- 3.1.10 Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН, Вт/м2
- 3.2 Расчет обмотки НН
- 3.2.1 Сечение витка обмотки НН
- 3.2.2 Число катушек в обмотке НН
- 3.2.3 Число катушек в одной параллельной группе
- 3.2.4 Число витков в катушке
- 3.2.5 Внутренний диаметр обмотки НН
- 3.2.6 Наружный диаметр обмотки НН
- 3.2.7 Средний диаметр обмотки НН
- 3.2.8 Высота обмотки НН
- 3.2.9 Масса меди обмотки НН
- 3.2.10 Удельная тепловая нагрузка обмотки НН, Вт/ м2
- 3.3 Строение трансформатора
- 4. Расчет напряжений короткого замыкания
- 4.1 Электрические потери в обмотках
- 4.2 Полные потери с учетом потерь в отводах, от вихревых токов и потоков рассеяния
- 4.3 Активная составляющая напряжения короткого замыкания
- 4.4 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
- 4.5 Полное напряжение короткого замыкания
- 5. Окончательный расчет магнитопровода
- 5.1 Активное сечение стержня
- 5.2 Активное сечение ярма
- 5.3 Строение стержня
- 5.4 Масса стержней
- 5.5 Масса ярма
- 5.6 Масса магнитопровода с учетом углов и других элементов
- 5.7 Удельный расход стали
- 5.8 Окончательное значение магнитной индукции
- 5.9 Удельные потери в стали
- 5.10 Потери холостого хода (потери в стали)
- 5.11 Активная составляющая тока холостого хода
- 5.12 Удельная намагничивающая мощность
- 5.13 Намагничивающая мощность
- 5.14 Реактивная составляющая тока холостого хода
- 5.15 Ток холостого хода
- 6. Расчет механических сил
- 6.1 Действующее значение установившегося тока короткого замыкания
- 6.2 Ударный ток короткого замыкания
- 6.3 Радиальные силы
- 6.4 Напряжение на разрыв в проводе обмотки, мПа
- 6.5 Осевые силы
- 6.6 Напряжение на сжатие
- 7. Тепловой расчет
- 7.1 Полные потери в трансформаторе
- 7.2 Необходимая поверхность охлаждения бака и радиаторов трансформатора при тепловой нагрузке бака 600 Вт/м2
- 7.3 Ширина бака
- 7.4 Боковая поверхность бака
- 7.5 Поверхность крышки бака
- 7.6 Полная поверхность бака
- 7.7 Полная длина бака
- 7.8 Необходимая поверхность радиаторов, их количество и тип
- 7.9 Температура нагрева обмоток
- 7.10 Перегрев обмоток над окружающей средой для обмотки ВН
- 7.11 Перегрев масла над воздухом
- 7.12 Превышение температуры масла в верхних слоях
- 7.13 Температура обмотки в конце процесса короткого замыкания, когда его отключает защита (tк = 4с),
- 7.14 Время, в течение которого температура обмотки достигнет 250С
- 8. Коэффициент полезного действия
- Заключение
- Список используемой литературы
Введение
Выпрямление переменного тока на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог осуществляется преобразовательными агрегатами, содержащими специальный трансформатор, полупроводниковый выпрямитель и вспомогательную аппаратуру. Применяемый в такой схеме преобразовательный трансформатор согласно ГОСТ 15001-73 называется преобразовательным трансформатором. Он служит для согласования напряжений питающей сети и напряжения контактной сети, а также для гальванической развязки цепей нагрузки и питающей сети. Преобразовательные трансформаторы по сравнению с силовыми трансформаторами общего назначения обладают рядом отличительных особенностей, которые необходимо учесть в процессе проектирования.
Одной из этих особенностей являются относительно частые, по сравнению с обычными трансформаторами, короткие замыкания, поэтому преобразовательные трансформаторы должны рассчитываться на повышенную механическую прочность обмоток и токоотводов для восприятия больших механических усилий без остаточных деформаций. Другой особенностью является влияние выпрямителя на вторичную обмотку: каждый вентиль выпрямителя работает в течение части периода питающего напряжения, следовательно ток нагрузки будет также протекать в момент проводимости диода, то есть в течении части периода. Результатом этого явления будет неравномерная загрузка фаз вторичной обмотки и несинусоидальность токов вторичной обмотки.
1. Задание
При курсовом эскизном проектировании преобразовательного трансформатора типа ТМПЖ - 10000/35 были заданы следующие данные.
Номинальное выпрямленное напряжение - Ud=3700 В.
Номинальный выпрямленный ток - Id=1900 А.
Номинальное первичное напряжение (линейное) - U1=35 кВ.
Схема соединения обмоток трансформатора:
первичной - треугольник;
вторичной - треугольник.
Напряжение короткого замыкания - Uк=8,2%.
Частота питающей сети - f=50 Гц.
Охлаждение трансформатора - масляное.
Режим работы - продолжительный.
2. Предварительный расчет магнитопровода
2.1 Выпрямленное напряжение холостого хода
,
где - номинальное выпрямленное напряжение, В;
- напряжение короткого замыкания.
(В)
2.2 Средняя мощность выпрямленного тока
,
где - номинальный выпрямленный ток, А.
(кВт).
2.3 Номинальная мощность первичной обмотки
,
где Кр - коэффициент, зависящий от схемы выпрямительного агрегата, при трехфазной мостовой схеме выпрямления Кр=1,05.
(кВА)
2.4 Номинальное фазное напряжение обмотки ВН
При соединении обмоток ВН треугольником номинальное фазное напряжение будет составлять:
(кВ).
2.5 Номинальное фазное напряжение обмотки НН, В:
,
где - коэффициент, зависящий от схемы выпрямительного агрегата и схемы соединения обмотки НН трансформатора; при мостовой схеме выпрямления и соединении фаз обмотки НН треугольником .
(В)
2.6 Номинальный фазный ток обмотки ВН
(А).
2.7 Номинальный фазный ток обмотки НН
Где КI - коэффициент, зависящий от схемы выпрямительного агрегата и схемы соединения обмотки НН; при мостовой схеме выпрямления и соединении фаз обмотки НН треугольником КI = 0,471;
(А).
2.8 Предварительное число витков обмотки НН
Число витков обмотки НН определяются исходя из значений фазного напряжения обмотки и напряжения, приходящегося на один виток Uв/в. При кВА, В/вит.
Предварительное число витков обмотки НН
(витков).
Принимаем W2 = 56 витков.
Уточняем значение Uв/в
(В/вит).
2.9 Предварительное число витков обмотки ВН
(витка)
Принимаем W1=668витков.
2.10 Определение намагничивающих сил обмоток
Обмотки ВН
(А)
обмотки НН
(А)
результирующая
(А).
2.11 Определение высоты стержня
,
Где Ас - линейная нагрузка стержня, определяется по графику. При кВА, А/см.
(см).
2.12 Определение диаметра стержня
,
Где Вс - магнитная индукция в стержне, выбирается в зависимости от марки стали и мощности трансформатора. Для трансформаторов данного класса Тл.
Кс - коэффициент заполнения стали, выбирается в зависимости от толщины листов и марки стали ;
Ккр - коэффициент заполнения круга, зависит от диаметра стержня и мощности трансформатора .
Для уменьшения расхода стали, диаметры стержня принимаются стандартными по нормам СЭВ.
(см)
Принимаем см.
В оптимально спроектированных трансформаторах имеется следующее соотношение высоты и диаметра стержня
В нашем случае
,
что удовлетворяет требованиям.
3. Конструирование и расчет обмоток
3.1 Расчет обмотки ВН
В преобразовательных силовых трансформаторах обмотка ВН располагается на стержне, в то время как у обычных силовых трансформаторах на стержне располагают обмотку НН.
На рисунке 1 схематично показано расположение обмоток и главной изоляции трансформатора.
Рис. 1 Расположение обмоток и главной изоляции
3.1.1 Высота обмотки
,
где - минимальное изоляционное расстояние для обмотки ВН от верхнего ярма, мм;
- минимальное изоляционное расстояние для обмотки ВН от нижнего ярма, мм.
(мм)
3.1.2 Сечение витка обмотки ВН
,
где - плотность тока в обмотке, А/мм2.
(мм2)
По технологическим соображениям сечение витка не должно быть более 35 мм2, поэтому при требуемых больших сечениях обмотку выполняют из двух или иногда трех параллельных проводников. При значениях тока I1ф более 300 А обмотка ВН выполняется с параллельными ветвями, так как выполнить обмотку четырьмя и более проводниками параллельно технически очень сложно.
При прямоугольных проводах высокая сторона провода b не должна превышать размера
,
где k - коэффициент, учитывающий вытеснение тока; при частоте 50 Гц, принимаем k=1;
q - тепловая нагрузка обмотки, для трансформаторов данного класса принимаем q=1000…1200 Вт/ м2.
Исходя из опыта проектирования и принимаемых нагрузок, получаем значение b=12…15 мм. Кроме того, по технологическим соображениям необходимо, чтобы отношение высоты к ширине провода составляло b/a=3…5.
Принимаем стандартное сечение прямоугольного обмоточного провода
(мм2)
Тогда фактическая плотность тока в обмотке ВН составит
(А/мм2).
3.1.3 Предварительное число катушек обмотки ВН
,
где - высота масляного канала, принимаем мм;
- высота провода с изоляцией.
Принимаем ближайшее большее четное значение катушек.
3.1.4 Число витков в катушке ВН
(витков).
Принимаем витков, тогда число катушек обмотки ВН составит
(катушек).
Принимаем катушек.
3.1.5 Распределение витков и катушек обмотки ВН
Для повышения надёжности трансформатора при атмосферных и коммутационных перенапряжениях первые к ярму катушки выполняются с усиленной изоляцией, а чтобы радиальные размеры этих катушек не были бы больше основных, число витков в этих катушках уменьшается.
При U1=35 кВ принимаем 4 катушки с усиленной изоляцией (по две катушки с обеих сторон обмотки).
Размеры основной катушки:
Осевой
(мм);
Радиальный
,
где m1 - число параллельных проводников;
- ширина провода с изоляцией;
(мм)
Размер катушки с усиленной изоляцией не должен превышать размер основной катушки, поэтому число витков в катушке с усиленной изоляцией должно быть:
Принимаем Wkу = 14, при этом радиальный размер катушки с усиленной изоляцией составит:
мм
На рис.2 представлен эскиз основной катушки обмотки ВН
Рис. 2. Строение катушки обмотки высокого напряжения.
Распределение витков и катушек обмотки ВН
катушки с усиленной изоляцией
nКУ = 4 WKУ = 14 WУ = 56;
катушки основные
n0 = nK1 - nKУ = 42-4=38 WK1 = 16 W0 = 608;
катушки дополнительные
nq = 1 Wkq = 6 Wq = 6;
Итого число катушек42+1=43, число витков 664
Осевой размер обмотки ВН
высота меди
(мм);
усиленные каналы
(мм);
нормальные каналы
мм
Итого предварительная высота обмотки ВН без учета усадки изоляции
(мм);
Усадка изоляции составляет 3-5% от величины изоляции прокладок
(мм)
Итого высота обмотки ВН
(мм).
3.1.6 Внутренний диаметр обмотки ВН
(мм).
3.1.7 Внешний диаметр обмотки ВН
(мм).
3.1.8 Средний диаметр обмотки ВН
(мм).
3.1.9 Масса обмотки ВН
где - сечение провода обмотки, см2
- средний диаметр обмотки, см
- плотность меди; = 8,9 г/см3
(кг)
C учетом изоляции и отводов масса обмотки ВН составит
(кг).
3.1.10 Удельная тепловая нагрузка обмотки ВН, Вт/м2
,
где - коэффициент закрытия катушки обмотки ВН;
,
где - ширина рейки, принимаем см;
- число прокладок;
Принимаем
где - коэффициент, учитывающий добавочные потери, для трансформаторов данного класса , принимаем
- периметр катушки обмотки ВН
(мм)
(Вт/м2).
Допустимая нагрузка преобразовательных трансформаторов данного класса находится в пределах Вт/м2. Полученное значение тепловой нагрузки Вт/м2 удовлетворяет требованиям проектирования.
3.2 Расчет обмотки НН
Обмотка НН выполняется с большим числом параллельных групп, так как номинальный ток обмотки НН значительно больше по отношению к току обмотки ВН.
3.2.1 Сечение витка обмотки НН
(мм2)
Ранее отмечалось, что максимальное значение сечения одного провода выбирается не более 35 мм2, поэтому определяем число параллельных групп при выполнении обмотки двумя параллельными проводниками:
Принимаем N = 6 предварительно, так как необходимо, чтобы число катушек в параллельной группе было четным. Этого можно достигнуть, если рассматривать несколько вариантов за счет изменения размеров провода b и а и числа N.
При наших условиях имеем:
(мм2)
Принимаем два параллельных проводника
(мм2)
Фактическая плотность тока в обмотке НН
(А/мм2).
3.2.2 Число катушек в обмотке НН
3.2.3 Число катушек в одной параллельной группе
.
Принимаем , чтобы обеспечить условие n'K2гр -целое четное число.
Уточняем число катушек обмотки НН
.
3.2.4 Число витков в катушке
.
Принимаем 8 витков.
Уточняем число витков обмотки НН
Уточняем значение Uв/в
(В/вит).
Размеры катушки НН:
осевой мм;
радиальный
мм
3.2.5 Внутренний диаметр обмотки НН
,
где а12 - расстояние между обмоткой ВН и обмоткой НН одной фазы;
(мм);
(мм).
3.2.6 Наружный диаметр обмотки НН
(мм).
3.2.7 Средний диаметр обмотки НН
(мм).
На рис. 3 представлена электрическая схема фазы обмотки НН, а на рис. 4 представлен эскиз катушки обмотки НН.
Рис. 3. Электрическая схема фазы обмотки НН
Рис. 4. Строение катушки обмотки НН
3.2.8 Высота обмотки НН
высота меди
(мм);
масляные каналы
(мм);
Итого
мм;
Усадка 5% толщины изоляции
мм
Итого высота обмотки НН
(мм).
3.2.9 Масса меди обмотки НН
(кг).
С учетом изоляции и отводов масса меди обмотки НН составит:
(кг).
Удельный расход меди:
(кг/кВА).
В серийно выпускаемых трансформаторах удельный расход меди составляет 0,25 - 0,5 кг/кВА.
3.2.10 Удельная тепловая нагрузка обмотки НН, Вт/ м2
,
где КЗК2 - коэффициент закрытия катушки НН
где - число прокладок для обмотки НН;
Принимаем
где - периметр катушки обмотки НН
(мм)
(Вт/м2).
3.3 Строение трансформатора
Диаметр стержня dc = 48 см
Цилиндр ВН:
Внутренний диаметр цилиндра 49 см
Толщина цилиндра 0,6 см
Наружный диаметр цилиндра 50,2 см
Масляный канал между обмоткой ВН 3 см
Обмотка ВН:
Внутренний диаметр 54,2 см
Радиальный размер катушки 44 мм
Наружный диаметр 63 см
Масляный канал 3 см
Цилиндр НН:
Внутренний диаметр 64,2 см
Толщина цилиндра 0,6 см
Наружный диаметр 63,5 см
Масляный канал 1 см
Обмотка НН
Внутренний диаметр 69,4 см
Радиальный размер катушки 32,34 мм
Наружный диаметр 78,6см
Высота обмотки ВН 808,2 мм
Высота обмотки НН 891,9 мм
Высота стержня
по обмотке ВН
мм;
по обмотке НН
мм
Окончательную высоту стержня принимаем по максимальному значению:
(см)
Отношение
Расстояние между осями стержней:
(см).
магнитопровод обмотка трансформатор замыкание
4. Расчет напряжений короткого замыкания
4.1 Электрические потери в обмотках
(Вт)
(Вт).
4.2 Полные потери с учетом потерь в отводах, от вихревых токов и потоков рассеяния
(Вт).
4.3 Активная составляющая напряжения короткого замыкания
(%).
4.4 Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания
,
где ширина приведенного канала рассеяния;
(см);
где средний диаметр между обмотками ВН и НН
(см);
(%).
4.5 Полное напряжение короткого замыкания
(%)
Отклонение от заданного UКЗ :
Значение соответствует заданию, т.к. отклонение от заданного не превышает ±10 %.
5. Окончательный расчет магнитопровода
Окончательный расчет магнитопровода проводим по упрощенной методике при помощи таблиц, из которых при диаметре стержня определяем сечение стержня, ярма и строение стержня.
При dc= 48 см имеем см2, см2.
5.1 Активное сечение стержня
(см2).
5.2 Активное сечение ярма
(см2).
5.3 Строение стержня
Стержень состоит из 14 пакетов и формируется следующими пластинами (ширинатолщину): 46559, 44037, 42515, 41014, 39518, 38510, 36810, 32512, 3107, 2956, 2709, 2506, 2159, 1758 см.
По полученным данным построен эскиз строения магнитопровода (рис. 6).
Высота магнитопровода
,
hя - высота ярма, принимается равной dc
(см);
Ширина магнитопровода
(см).
Рис.5 Сечение стержня
Рис. 6 Строение магнитопровода
5.4 Масса стержней
,
где плотность стали: принимаем 7650 кг/м3
(кг).
5.5 Масса ярма
где число стержней;
(кг).
5.6 Масса магнитопровода с учетом углов и других элементов
(кг).
5.7 Удельный расход стали
(кг/кВА)
В серийно выпускаемых трансформаторах этот показатель составляет 0,8…1,5 кг/кВА.
5.8 Окончательное значение магнитной индукции
(Тл)
(Тл).
5.9 Удельные потери в стали
Удельные потери в стали определяются по табл.4 (1) исходя из значения индукции в стержне.
При Тл получаем Вт/кг
5.10 Потери холостого хода (потери в стали)
(Вт).
5.11 Активная составляющая тока холостого хода
(А)
В процентах:
(%).
5.12 Удельная намагничивающая мощность
Удельная намагничивающая мощность определяется по табл. 4 исходя из значения индукции в стержне.
При 1,26 Тл получаем = 2,35 Вт/кг.
5.13 Намагничивающая мощность
(Вт).
5.14 Реактивная составляющая тока холостого хода
А
В процентах:
(%)
5.15 Ток холостого хода
А
В процентах:
(%).
Ток холостого хода в серийно выпускаемых трансформаторах данного класса составляет 0,3 - 3,5 % от номинального тока Iн.
6. Расчет механических сил
Определение механических сил в обмотках трансформатора производится отдельно в осевом и радиальном направлениях.
Процесс короткого замыкания, являющийся аварийным режимом, сопровождается многократным увеличением тока в обмотках трансформатора по сравнению с номинальными токами, повышенным нагревом обмоток и ударными механическими силами, действующими на обмотки и их части.
Согласно ГОСТ 11677-85 наибольшая продолжительность короткого замыкания принимается длительностью до 4с.
6.1 Действующее значение установившегося тока короткого замыкания
(А)
Для уменьшения величины тока короткого замыкания в силовых трансформаторах напряжение короткого замыкания лучше иметь несколько больше, но при этом увеличиваются потери, то есть уменьшается коэффициент полезного действия. Окончательный выбор производится на основании технико-экономического обоснования.
6.2 Ударный ток короткого замыкания
где КМ - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания;
;
(А);
6.3 Радиальные силы
Радиальные силы Fp стремятся оттолкнуть одну обмотку от другой. Внутренняя обмотка под действием этой силы сжимается, а наружная - растягивается.
,
где средняя длина витка обмотки, см;
(см);
где высота обмотки, см;
коэффициент Роговского;
,
ф= 4,4+4,6+3,2= 12,2 см
(Н).
6.4 Напряжение на разрыв в проводе обмотки, мПа
(мПа).
Для данного класса трансформаторов максимально допустимое напряжение не должно превышать 150 мПа.
6.5 Осевые силы
Осевые сжимающие силы действуют на межкатушечную изоляцию (прокладки):
(Н);
,
где величина, определяющая разность высот обмоток, см;
см;
где m - величина, зависящая от расположения обмоток; в нашем случае m = 1;
(см);
(Н);
Результирующая сжимающая сила:
(Н).
6.6 Напряжение на сжатие
,
где ширина прокладки, мм;
Допустимое значение составляет 35 - 40 мПа.
(мПа).
7. Тепловой расчет
Тепловой проверочный расчет трансформатора производится для установившегося режима работы, а также в конце процесса короткого замыкания. Расчетные значения перегревов не должны превышать допустимые по ГОСТу.
7.1 Полные потери в трансформаторе
(Вт).
7.2 Необходимая поверхность охлаждения бака и радиаторов трансформатора при тепловой нагрузке бака 600 Вт/м2
м2.
Поверхность бака обычно составляет только небольшую часть этой поверхности, однако определим её. Для этого необходимо выполнить эскиз выемной части трансформатора и бака (рис. 7).
Рис. 7 эскиз выемной части трансформатора и бака
7.3 Ширина бака
;
где расстояния от обмотки НН до стенки бака; зависит от напряжения обмотки и конструкции отводов.
Принимается в диапазоне 2 -20 см.
(см).
7.4 Боковая поверхность бака
,
где коэффициент, учитывающий закрытие бака; ;
высота бака;
,
где Н - высота магнитопровода;
- зависит от величины напряжения, конструкции выводов и других элементов; принимается = 50-100 см;
А - прямая часть бака.
(м);
(см);
(м2).
7.5 Поверхность крышки бака
где коэффициент закрытия крышки бака; 0,4-0,5;
(м2).
7.6 Полная поверхность бака
(м2).
7.7 Полная длина бака
(м).
7.8 Необходимая поверхность радиаторов, их количество и тип
(м2).
С учетом длины и ширины бака, а также его высоты выбираем необходимое количество радиаторов и их тип.
В соответствии с табл.5 выбираем двойные радиаторы шириной 598 мм. При длине бака 2,7 м возможно разместить по три радиатора с каждой стороны бака, при этом необходимая поверхность охлаждения каждого из них будет составлять
(м2).
По табл. 5 выбираем радиатор площадью S = 18 м2 с расстоянием между осями патрубков 1500 мм.
Исходя из выбранного радиатора имеем:
(м2);
(м2).
Действительная тепловая нагрузка бака составит
(Вт/м2).
7.9 Температура нагрева обмоток
Пользуясь графиками, представленными на рис.13 и 14 (1). По значению тепловой нагрузки бака Вт/м2 имеем :
Для обмотки ВН при 842 Вт/м2
Для обмотки НН при 840 Вт/м2
7.10 Перегрев обмоток над окружающей средой для обмотки ВН
С;
для обмотки НН:
С.
Для применяемой изоляции класса «А» максимальный перегрев обмоток, согласно ГОСТ, допускается 110С.
7.11 Перегрев масла над воздухом
В соответствии с графиком рис.13 (1) по тепловой нагрузке бака Вт/т имеем:
7.12 Превышение температуры масла в верхних слоях
,
где коэффициент, зависящий от конструкции; для трубчатых баков и баков с радиаторами ;
С.
По ГОСТ превышение температуры масла не должно превышать значения 60С.
7.13 Температура обмотки в конце процесса короткого замыкания, когда его отключает защита (tк = 4с),
,
где начальная температура обмотки; принимается 90С.
Допустимая температура при коротком замыкании для трансформаторов с масляным охлаждением при медных обмотках и классе изоляции «А» составляет 250С.
С
В нашем случае < 250, что допустимо.
7.14 Время, в течение которого температура обмотки достигнет 250С
\
(c).
8. Коэффициент полезного действия
Заключение
Преобразовательный трансформатор типа ТМПЖ-10000/35 двухобмоточный, соединение обмоток /. Обмотки выполнены прямоугольным проводом с масляными каналами в радиальном и аксиальном направлениях.
Первичная обмотка ВН имеет одну параллельную ветвь с одним проводником. Вторичная обмотка НН имеет 6 параллельных ветвей с 8 катушками в каждой параллельной группе.
Основные технические данные обмоток:
|
I1Ф = 75,3 A |
I2Ф = 894,9 А |
|
|
W1 = 668 |
W2 = 56 |
|
|
1 = 2,73 A/мм2 |
2 = 2,7 A/мм2 |
|
|
П1 = 27,6 мм2 |
П2 = 55,2 мм2 |
|
|
F1 = 50300,4 А |
F2 = 50114,4 А |
|
|
q1 = 842 Вт/м2 |
q2 = 840 Вт/м2 |
|
|
= 13 мм |
= 13 мм |
|
|
ap1= 44мм |
ap2= 46 мм |
|
|
GМ1 = 1035 кг |
GМ2 = 1176 кг |
|
|
U1ф = 35000 В |
U2ф = 2935,6 В |
|
|
Pэ1 = 19438,6 Вт |
Pэ2 = 21604 Вт |
Магнитопровод выполнен из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм.
Основные размеры магнитопровода:
|
dC =48 см |
HC =1061,9 мм |
|
|
H = 198 см |
HC/ dC = 2,21 |
|
|
РХ = 13870,7 Вт |
GCT = 8355,9 кг |
Бак гладкий с шестью двойными навесными радиаторами и расширителем. Общие габариты бака:
Длина 2,2 м
Высота 2,8 м
Ширина В = 1,1 м
Напряжение короткого замыкания Uk = 7,75 %
Ток холостого хода: IO= 0,227 А, или iO = 0,3 %
Температура перегрева обмоток:
ВН 1= 104 С НН 2= 105 С
Максимальный КПД:
= 99 %
Основные удельные показатели:
(кг/кВА)
(кг)
(кг/кВА)
Таким образом, спроектированный трансформатор удовлетворяет требованиям ГОСТ и соответствует заданию на проектирование.
Список используемой литературы
1. Попов Г.А. Колесова А.В. «Проектирование преобразовательных трансформаторов». Методические указания к курсовому проектированию. СПб.- ПГУПС 2010г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Предварительный расчет трансформатора для определения диаметра стержня магнитопровода, высоты обмоток и плотности тока в них. Расчет обмотки высшего и низшего напряжения. Масса и активное сопротивление обмоток. Потери мощности короткого замыкания.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 14.06.2011Определение линейных и фазных токов и напряжений обмоток высшего и низшего напряжения, испытательных напряжений обмоток, активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания. Вычисление магнитной системы. Поверочный тепловой расчет обмоток.
курсовая работа [318,4 K], добавлен 21.03.2015Расчет главных размеров трансформатора. Выбор конструкции обмоток из прямоугольного и круглого проводов. Определение потерь короткого замыкания. Проведение расчета механических сил и напряжений между обмотками, а также тока холостого хода трансформатора.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 02.06.2014Предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров с учетом заданных значений. Определение потерь короткого замыкания, напряжения, механических сил в обмотках. Расчёт потерь холостого хода. Тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [665,1 K], добавлен 23.02.2015Расчет токов трехфазного и двухфазного короткого замыкания. Выбор схемы включения трансформаторов, проверка на погрешность. Надёжность работы контактов реле; амплитудное значение напряжения на выводах вторичных обмоток; электродинамическая устойчивость.
реферат [285,1 K], добавлен 22.03.2014Выбор индукции магнитопровода и плотности тока в обмотках. Определение токов обмотки. Расчет сечения стержня и ярма магнитопровода, тока холостого хода. Укладка обмоток на стрежнях. Проверка трансформаторов на нагрев. Построение схемы соединения обмоток.
контрольная работа [171,2 K], добавлен 18.05.2016Определение основных электрических величин, линейных, фазных напряжений и токов обмоток; активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания. Расчет основных размеров трансформатора. Выбор индукции в сердечнике и материала обмоток.
курсовая работа [316,3 K], добавлен 24.09.2013Устройство, назначение и принцип действия трансформаторов. Расчет электрических величин трансформатора и автотрансформатора. Определение основных размеров, расчет обмоток НН и ВН, параметров и напряжения короткого замыкания. Расчет системы охлаждения.
реферат [1,6 M], добавлен 10.09.2012Расчет 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 19.09.2019Определение потерь короткого замыкания в обмотках и отводах трансформатора, в стенках бака и деталях конструкции. Определение механических сил в обмотках и нагрева обмоток, расчет размеров магнитной системы. Проверочный и тепловой расчет обмоток и бака.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.12.2011
