Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Схема расчета трансформатора↑ Стр 1 из 12Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Задание на курсовую работу и схема расчета трансформатора Исходные данные для расчета
Задание на курсовую работу по расчету двухобмоточного трехфазного трансформатора включает в себя следующие данные: 1) полная мощность трансформатора S, кВ·А; 2) число фаз, m; 3) частота ƒ, Гц; 4) номинальные линейные напряжения обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений U1 и U2 5) способ регулирования напряжения – переключение без возбуждения (ПБВ), число ступеней с указанием процента регулирования напряжения: а) в масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВ·А с ПБВ предусмотрено выполнение в обмотках ВН четыре ступени регулирования то есть на обмотке находятся четыре ответвлений на +5%; +2,5%; - 2,5% и –5% номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производится специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с выведенными из бока рукоятками управления. б) в сухих трансформаторах применяется регулирование напряжения обмотки ВН с двумя ступенями на +5% и -5%. Регулировочные ответвления выводятся на доску зажимов, и пересоединение с одной ступени на другую осуществляется при отключении всех обмоток трансформатора от сети перестановкой контактной пластины, зажимаемой под гайки контактных шпилек; 6) схема и группа соединения обмоток – Схема; 7) способ охлаждения трансформатора – О; 8) режим нагрузки – продолжительный; 9) материал провода обмоток – П; 10) напряжение короткого замыкания Uк %; 11) потери короткого замыкания Рк, Вт; 12) потери холостого хода Рх, Вт; 13) ток холостого хода Iо %.
Введение В соответствии с ГОСТ 16110 – 82 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. Трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии, называется силовым. Если силовой трансформатор предназначен для включения в сеть, не отличающуюся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, то он называется силовым трансформатором общего назначения. Силовые трансформаторы, предназначенные для непосредственного питания потребительской сети или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы, называются трансформаторами специального назначения. К числу таких сетей и приемников относятся подземные шахтные сети и установки, выпрямительные установки, электрические дуговые печи и т.п. В предложенной курсовой работе необходимо рассчитать силовой трансформатор общего назначения мощностью 25 – 630 кВ· А. Для удобства пользования учебным пособием все необходимые практические указания и справочные материалы расположены в тексте по мере изложения методики расчета. Студент должен на собственном опыте, на основе ручного расчета, понять взаимосвязи размеров трансформатора, свойств активных материалов и его технических параметров с учетом места трансформатора в сети и технологии его производства. После усвоения этих основ будет возможен переход к комплексному решению задач проектирования с сознательным и полноценным использованием современных средств вычислительной техники. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем пяти-шести кратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой следующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этих причин общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 7 – 8 раз. Определяя место силового трансформатора в электрической сети, следует отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети, т.е. в трансформаторы с высшим напряжением 35 и 10 кВ. В этих же трансформаторах возникает основная масса потерь энергии, оплачиваемых по наиболее дорогой цене. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети, и дальнейшее развитие трансформаторостроения определяется в первую очередь развитием электрических сетей, а следовательно энергетики страны. Особо важными задачами являются повышение качества трансформаторов, использование прогрессивной технологии их производства, экономии материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны в распределительных трансформаторах непосредственно питающих потребителей при напряжениях 10 и 35 кВ, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает существенная часть потерь энергии всего трансформаторного парка.
Расчет обмоток
Общие требования, предъявляемые к обмоткам трансформатора, можно подразделить на эксплуатационные и производственные. Основными эксплуатационными требованиями являются надежность, электрическая и механическая прочность и нагревостойкость как обмоток, так и других частей трансформатора. Изоляция обмоток и других частей трансформатора должна выдерживать без повреждений коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые могут возникнуть в сети, где трансформатор будет работать. Механическая прочность обмоток должна допускать упругие деформации, но гарантировать их от остаточных деформаций и повреждений при токах короткого замыкания, многократно превышающих номинальный рабочий ток трансформатора. Нагрев обмоток и других частей от потерь, возникающих в трансформаторе при номинальной режиме работы, допустимых перегрузках и коротких замыканиях ограниченной длительности, не должен приводить изоляцию обмоток и других частей, а так же масло трансформатора к тепловому износу или разрушению в сроки более короткие, чем обычный срок службы трансформатора – 25 лет. Общие эксплуатационные требования, предъявляемые к трансформатора и их обмоткам, регламентированы соответствующими общесоюзными стандартами на силовые трансформаторы общего назначения. Основным элементом всех обмоток трансформаторов является виток. В зависимости от тока нагрузки виток может быть выполнен одним проводом круглого сечения, или проводом прямоугольного сечения, или, при достаточно больших токах, группой параллельных проводов круглого или, чаще, прямоугольного сечения. Ряд витков намотанных на цилиндрической поверхности, называется слоем. В некоторых типах обмоток слой может состоять из нескольких десятков или сотен витков, в других – из нескольких витков или даже из одного витка. Для обеспечения надлежащей электрической прочности обмотки между ее витками, катушками, а также между обмоткой и другими частями трансформатора должны быть выдержаны определенные изоляционные расстояния, зависящие от рабочего напряжения и гарантирующие обмотки защиту от пробоя изоляции. Обмотки масляных и сухих трансформаторов изготавливаются из медных и алюминиевых обмоточных проводов, которые могут иметь эмалевую, хлопчатобумажную или бумажную изоляцию класса нагревостойкость А, а провода предназначенные для обмоток сухих трансформаторов, могут также иметь изоляцию более высоких классов нагревостойкости из стекловолокна, кремнийорганического лака и т.д. Собственная изоляция провода обычно обеспечивает достаточную электрическую прочность изоляции между соседними витками. Медный и алюминиевый обмоточный провод выпускается в соответствии с ГОСТ 16512-80 обычно двух марок ПБ и АПБ соответственно.
При расчете потерь в плоской шихтованной магнитной системе, собранной из пластин холоднокатаной текстурованной анизотропной стали, необходимо учитывать свойства самой стали и ряд конструктивных и технологических факторов. К конструктивным факторам следует отнести: форму стыков пластин в углах системы, форму поперечного сечения ярма, способ прессовки стержней и ярм. Из технологических факторов наибольшее влияние на потери в магнитной системе оказывают: резка рулонов стали на пластины, удаление заусенцев, образующихся при резке, отжиг пластин, покрытие их лаком, прессовка магнитной системы при сборке и перешихтовка верхнего ярма при установке обмоток. При расчете плоской магнитной системы из рулонной холоднокатаной стали должен быть выбран план шихтовки пластин. Наименьшие потери и ток холостого хода могут быть получены при шихтовке с косыми стыками пластин в шести углах (рис.7.1,а). Существенно проще технология заготовки и сборки магнитной системы по рис. 7.1,б с косыми стыками в четырех и прямыми в двух углах при несколько более высоких потерях и токе холостого хода. Средней по технологической сложности и параметрам холостого хода является схема по рис. 7.1,в с косыми стыками в четырех и комбинированными «полукосыми» в двух углах. Наибольшее распространение получила схема по рис 7.1 б.
а б в
Рисунок 7.1 Варианты плана шихтовки магнитной системы: а - косые стыки в шести углах; б- косые стыки в четырех и прямые – в двух углах; в – сочетание косых стыков с комбинированными.
При сборке магнитной системы из пластин прямоугольной формы с прямыми стыками по рисунку 7.2 а,б в углах магнитной системы, т.е. в частях ярм, заштрихованных на этом рисунке, угол α между вектором магнитной индукции и направлением прокатки будет изменяться от 00 до 900. Общее увеличение удельных потерь по всему объему заштрихованных частей в углах магнитной системы можно оценить коэффициентом kп.у., зависящим от формы стыка, марки стали, толщины пластин и индукции. При косых стыках по рисунку 7.2 в, в углах магнитной системы также возникают добавочные потери, меньшие, чем при прямых стыках. Коэффициент kп.у. для прямых и косых стыков может быть принят по таблице 7.4.
Рисунок 7.2 Части магнитной системы, в которых возникают увеличенные потери в холоднокатаной стали при прямых и косых стыках.
Таблица 7.4 Значения коэффициента kп.у., для различного числа углов с косыми и прямыми стыками пластин плоской шихтованной магнитной системы для стали разных марок при В=0,9 – 1,7 Тл.
Непосредственно в зоне стыка в шихтованной системе происходит увеличение индукции и вследствие этого непосредственно в зане стыка возникают добавочные потери - рз. Индукция для определения добавочных удельных потерь рз для холоднокатаной стали при прямых стыках принимается равной индукции в стержне – Вз = Вс, для косых стыков следует принимать Вз=Вс/√2. Площадь зазора (стыка) Пз принимается для прямых стыков равной активному сечению стержня Пс или Пя, для косых стыков Пз=√2·Пс. Форма сечения ярма может влиять на распределение индукции по сечению ярма и стержня. Если число ступеней в сечении ярма равно или отличается на одну-две ступени от числа ступеней в сечении стержня, то распределение индукции в ярме и стержне можно считать равномерным и принять коэффициент увеличения потерь, зависящий от формы сечения ярма, kп.я.= 1,0. Для ярма с соотношением числа ступеней стержня и ярма, равным трем kп.я.= 1,04; равным шести, kп.я.= 1,06 и для ярма прямоугольного сечения kп.я.= 1,07. Для прессовки стержней и ярм при сборке остова трансформатора используются его различные конструктивные детали. В зависимости от мощности трансформатора способ прессовки может быть выбран в соответствии с рекомендациями таблицы 7.5. В этой же таблице приведены коэффициенты kп.п. и kп.т., для учета влияния прессовки на потери и ток холостого хода.
Таблица 7.5 Способы прессовки стержня и ярма и коэффициенты kп.п. и kп.т для учета влияния прессовки на потери и ток холостого хода.
Некоторые технологические факторы также оказывают влияние на потери холостого хода. Продольная резка полосы рулона стали на ленты и поперечная резка ленты на пластины приводят к возникновению внутренних механических напряжений в пластинах и увеличению удельных потерь в стали. Это увеличение может быть учтено введением коэффициента kп.р., который для отожженной стали марок 3404 и 3405 может быть принят равным 1,05 и для неотожженной - 1,11. При нарезке пластин из полосы рулона на линии среза образуются заусенцы. Удаление этих заусенцев при помощи ножей приводит к повышению удельных потерь, которое может быть учтено коэффициентом kп.з.: kп.з.=1 для отожженных пластин и kп.з.=1,02 для неотожженных. Перешихтовка верхнего ярма остова при установке обмоток приводит к увеличению потерь, учитываемому коэффициентом kп.ш. При мощности трансформатора до 250 кВ·А kп.ш=1,01, при 400-630 кВ·А kп.ш=1,02, при 1000-6300 кВ·А kп.ш=1,04-1,08.
Для плоской трехфазной магнитной системы с взаимным расположением стержней и ярм, собранной из пластин холоднокатаной анизотропной стали, потери холостого хода могут быть рассчитаны по формуле, Вт:
Рх=[kп.р.·kп.з.(рс·Gс+ря·Gя/ - 4·ря·Gу+((рс+ ря)/2)·kп.у.·Gу)+∑рз·nз·Пз]·kп.я.·kп.п.·kп.ш. (7.18)
Такая магнитная система имеет четыре угла на крайних и два на соседних стержнях, поэтому более подробно выражение ∑рз·nз·Пз можно расписать как: 4·Пз·рз+ 1·Пс·рс+ 2·Пя·ря После определения Рх нужно найти отклонение расчетных потерь от заданных в задании на курсовую работу:
Задание на курсовую работу и схема расчета трансформатора Исходные данные для расчета
Задание на курсовую работу по расчету двухобмоточного трехфазного трансформатора включает в себя следующие данные: 1) полная мощность трансформатора S, кВ·А; 2) число фаз, m; 3) частота ƒ, Гц; 4) номинальные линейные напряжения обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений U1 и U2 5) способ регулирования напряжения – переключение без возбуждения (ПБВ), число ступеней с указанием процента регулирования напряжения: а) в масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВ·А с ПБВ предусмотрено выполнение в обмотках ВН четыре ступени регулирования то есть на обмотке находятся четыре ответвлений на +5%; +2,5%; - 2,5% и –5% номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производится специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с выведенными из бока рукоятками управления. б) в сухих трансформаторах применяется регулирование напряжения обмотки ВН с двумя ступенями на +5% и -5%. Регулировочные ответвления выводятся на доску зажимов, и пересоединение с одной ступени на другую осуществляется при отключении всех обмоток трансформатора от сети перестановкой контактной пластины, зажимаемой под гайки контактных шпилек; 6) схема и группа соединения обмоток – Схема; 7) способ охлаждения трансформатора – О; 8) режим нагрузки – продолжительный; 9) материал провода обмоток – П; 10) напряжение короткого замыкания Uк %; 11) потери короткого замыкания Рк, Вт; 12) потери холостого хода Рх, Вт; 13) ток холостого хода Iо %.
Схема расчета трансформатора 1.2.1 Расчетная часть Расчетная часть курсовой работы оформляется в виде пояснительной записки на 20 – 25 страницах бумаги формата А4 рукописного или печатного текста и состоит из следующих разделов.
1. Определение основных электрических величин трансформатора а) линейных и фазных токов и напряжений обмоток ВН и НН; б) испытательных напряжений обмоток; в) активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания; 2. Определение основных размеров трансформатора а) выбор схемы, конструкции и технологии изготовления магнитной системы; б) выбор марки и толщины листов и типа изоляции пластин, индукции в магнитной системе; в) выбор материала обмоток; г) предварительный выбор конструкции обмоток; д) выбор конструкции и определения размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток; е) предварительный расчет трансформатора и выбор соотношения основных размеров β с учетом заданных значений ж) определение диаметра стержня и высоты обмотки, предварительный расчет магнитной системы; 3. Расчет обмоток низкого и высокого напряжения а) выбор типа обмоток ВН и НН; б) расчет обмотки НН; в) расчет обмотки ВН; 4. Определение параметров короткого замыкания а) потерь короткого замыкания – основных и добавочных в обмотках, добавочных в элементах конструкции; б) напряжения короткого замыкания; в) механических сил в обмотках. 5. Окончательный расчет магнитной системы. Определение параметров холостого хода а) размеров пакетов и активных сечений стержня и ярма; б) массы стержней и ярм и массы стали; в) потерь холостого хода; д) тока холостого хода. 6. Расчет эксплуатационных характеристик трансформатора а) параметров схемы замещения трансформатора, с построением векторной диаграммы; в) зависимости изменения вторичного напряжения трансформатора от угла сдвига фаз между напряжением и током; г) внешней характеристики трансформатора; д) зависимости КПД от степени загрузки.
1.2.2 Графическая часть Графическая часть выполняется на одном листе формата А1 и оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД. В графической части курсовой работы необходимо начертить в масштабе согласно расчету общий вид трансформатора и показать шихтовку его магнитопровода. В пояснительной записке на листе миллиметровой бумаги формата А4 необходимо построить векторную диаграмму трансформатора при активно-индуктивной нагрузке, а также построить графические зависимости по пунктам 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 расчетной части задания. Кроме того, в курсовую работу входят следующие разделы: 1. Задание на курсовую работу, выданное преподавателем и утвержденное заведующим кафедрой 2. Содержание 3. Введение 4. Заключение, в котором проводится анализ расчетной части курсовой работы 5. Список используемой литературы. Задание на курсовую работу
Введение В соответствии с ГОСТ 16110 – 82 трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескол
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-16; просмотров: 246; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.224.31.90 (0.012 с.) |