Расчет силового трансформатора

Расчет силового трансформатора

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Приазовский Государственный Технический Университет

Кафедра: Электрификации промышленных предприятий

Пояснительная записка

к курсовой проекту по курсу: «Электрические машины»

Тема проекта: «Расчет силового трансформатора»

Выполнил: ст. гр. ЭПП-09

Локатырь Д.С. _____________

Руководитель:

Скосырев В.Г.. _____________

Мариуполь, 2011

Содержание

Введение

. Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний

. Расчет геометрических параметров магнитной системы

.1 Для меди

.2 Для алюминия

. Расчет параметров трансформатора при различных значениях коэффициента загрузки

. Расчет основных электрических параметров трансформатора

Вывод

Введение

В данной курсовой работе производится расчет силового трансформатора типа ТМ-250/20.

Магнитная система этого трансформатора является стержневой. Основное преимущество стержневого типа - цилиндрическая форма обмоток, более прочные и менее трудоемкие в изготовлении.

Материал магнитопровода - холоднокатаная электротехническая сталь, имеющая в направлении проката лучшие магнитные характеристики чем горячекатаная сталь. Также она имеет значительно меньшие удельные потери и более высокую магнитную проницаемость, позволяющую увеличить индукцию в магнитной системе и за счет этого уменьшить размеры магнитопровода и уменьшить потери. Ухудшение магнитных свойств стали, возникающее в результате механической обработки при заготовке пластин магнитной системы, полностью или в значительной мере снимается путем восстановительного отжига.

В данном расчете использована шихтованная конструкция магнитопровода (сборка впереплет). Преимуществами такого способа сборки является то, что зазор в месте стыка листов стержней и ярем может быть сделан минимальным, так как место стыка в одном слое перекрывается листом в другом слое. Также заметно увеличивается механическая устойчивость сердечника.

Преимуществом является использование косых стыков на крайних стержнях. Это снижает неблагоприятный эффект от несовпадения в углах магнитопровода направления силовых линий.

Задание к курсовой работе

1.      Тип трансформатора ТМ-250/20

2.      Номинальная мощность

.        Номинальное напряжение обмотки:

.1.     высшего напряжения

.2.     низшего напряжения

.        Напряжение короткого замыкания

.        Ток холостого хода

.        Потери холостого хода

.        Потери короткого замыкания

.        Схема и группа соединения обмоток

1. Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний

Мощность одной фазы и одного стержня

Номинальные линейные токи на сторонах:

высшего напряжения

низшего напряжения

При данном соединении обмоток фазные токи равны линейным.

Фазные напряжения обмоток:

высшего напряжения

низшего напряжения

По таблице 4-1[1] выбираем испытательные напряжения для обмоток:

высшего напряжения

низшего напряжения

По таблице 5-8[1] выбираем тип обмоток:

обмотка высшего напряжения - цилиндрическая многослойная из прямоугольного провода

обмотка низшего напряжения - цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода

Приведенную ширину двух обмоток в предварительном расчете определяем по формуле:

Коэффициент k определяется в зависимость от мощности трансформатора по таблице 3-3[1]:

. для медного провода

. для алюминиевого провода

Для испытательного напряжения обмотки высшего напряжения  по таблице 4-5[1] определяем:

изоляционный промежуток между обмотками высшего и низшего напряжений

изоляционное расстояние от обмотки высшего напряжения до ярма

изоляционное расстояние между внешними (наружными) обмотками соседних стержней

Ширина приведенного канала рассеяния приближенно определяется по формуле:

Для медного провода

Для алюминиевого провода

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского)

Активная составляющая напряжения короткого замыкания равна:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания равна:

Выбираем трехфазный стержневой сердечник с косыми стыками на крайних стержнях. Материал сердечника - холоднокатаная электротехническая сталь марки Э3404 с толщиной листов 0.35мм.

По таблице 2-5[1] выбираем число ступеней стержня n=7 и коэффициент заполнения круга .

По таблице 2-4 [1] выбираем индукцию в стержне .

По таблице 2-2 [1] выбираем коэффициент заполнения сечения сталью .

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга:

По таблице 3-4 [1] определяем отношение среднего диаметра к диаметру стержня :

для медной обмотки

для алюминиевой обмотки

По таблице 2-8 [1] выбираем число ступеней ярма - 6, коэффициент усиления ярма .

Индукцию в ярме определяем по формуле:

Индукция в зазоре на прямом стыке

Индукция в зазоре на косом стыке

По таблице 3-5 [1] определяем коэффициент :

для медной обмотки

для алюминиевой обмотки b=0.625

По таблице 3-6 [1] определяем коэффициент добавочных потерь .

Расчетный коэффициент  для многоступенчатой формы ярма.

По таблице 8-19 [1] в зависимости от марки стали определяем:

мощность потерь в 1кг стали стержня

мощность потерь в 1кг стали ярма

По таблице 8-17 [1] определяем:

удельную намагничивающую мощность в стержне

удельную намагничивающую мощность в ярме

удельную намагничивающую мощность в воздушном зазоре

удельную намагничивающую мощность в воздушном зазоре косого стыка

Коэффициент :

для меди

для алюминия

По таблице 3-7 [1] определяем коэффициент, зависящий от материала обмоток и магнитной системы:

для меди

для алюминия

Коэффициент, учитывающий массу изоляции и повышение массы металла в ступенях обмоток, предназначенных для регулирования напряжения:

для меди

для алюминия

Коэффициент, учитывающий магнитные потери в зоне зазоров, для магнитных систем из холоднокатаных марок сталей с отжигом и многоступенчатой формой сечения ярма .

Коэффициент, учитывающий общее увеличение удельных потерь в среднем по всему объему зашихтованных частей в углах магнитной системы, определяем по таблице 8-13 [1] .

Коэффициент, учитывающий число стержней магнитной системы .

По таблице 8-14 [1] определяем коэффициент, учитывающий срезку заусенцев, ширину пластин, а также зависит от отжига пластин, .

Коэффициент  учитывает форму ярма, расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при сборке, а также влияние прессовки стержней и ярем при сборке основы.

Для магнитной системы с многоступенчатой формой сечения ярма с отжигом пластин произведение коэффициентов .

Отсюда определим коэффициент :

Коэффициент, учитывающий влияние увеличения удельной намагничивающей мощности в углах магнитной системы, определяем по таблице 8-20[1]:

2. Расчет геометрических параметров магнитной системы

.1Для меди

Нормированный диаметр

Коэффициент A определяем по формуле:

β, соответствующий стандартному диаметру:

Активное сечение стержня:

Средний диаметр обмоток:

Высота обмотки:

Высота стержня:

Расстояние между осями стержней:

Электродвижущая сила одного витка:

.2 Для алюминия

Нормированный диаметр

Коэффициент A определяем по формуле:

β, соответствующий стандартному диаметру:

Активное сечение стержня:

Средний диаметр обмоток:

Высота обмотки:

Высота стержня:

Расстояние между осями стержней:

Электродвижущая сила одного витка:

200

Рисунок 1- Схема магнитопровода

3. Расчет параметров трансформатора при различных значениях коэффициента загрузки

Таблица 1- Расчет параметров трансформатора

Рисунок 2- График зависимости вторичного напряжения U2 от β

Рисунок 4 - График зависимости коэффициента полезного действия от β

4. Расчет основных электрических параметров трансформатора

Расчет ведем на фазу

Ток холостого хода:

Коэффициент трансформации:

Параметры короткого замыкания:

трансформатор короткое замыкание

В приведенном трансформаторе

Рисунок 4. Схема замещения трансформатора

Вывод

В данной курсовой работе мы спроектировали силовой трансформатор типа ТМ-250/6.

Трансформатор имеет стержневую магнитную систему. Материалом магнитной системы является холоднокатаная сталь марки Э3404.

Мы провели расчет для медных и алюминиевых обмоток. В результате расчетов мы определили, что наиболее выгодным является трансформатор с медными обмотками, так как он имеет больший коэффициент загрузки)и имеет меньшие габариты. Мы определили основные размеры магнитной системы.

Также мы рассчитали основные электрические параметры трансформатора и представили схему замещения.

Литература

1. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. -- 5-е изд., перераб. и доп. -- М.: Энергоатомиздат, 1986. -- 528с.: ил.

2.      Сапожников А.В. Конструирование трансформаторов. -- М.: Энергоатомиздат, 1953. -- 918с.

3. Притужалов В.Я. Электрические машины: Методическое пособие для самостоятельного изучения курса для специальностей 7.090.607 и 5.09.060.301. - Мариуполь. --1998