Введение
Известно, что наибольшее распространение в трансформатостроении получили силовые трансформаторы со стержневыми магнитопроводами, как наиболее простые и удобные в конструктивном отношении по сравнению с трансформаторами броневого типа. Трансформаторы броневого типа в России в основном используются в маломощных радиотехнических установках. Трансформатор со стержневым магнитопроводом обладает лучшими условиями охлаждения обмоток и сердечника, доступностью осмотра обмоток при ревизии трансформатора, простотой сборки и ремонта сердечника и т.д. [1].
В курсовой работе в краткой форме произведен расчет силового трансформатора без подробного рассмотрения ряда второстепенных деталей и узлов имеющих значение при заводском проектировании. Однако это дает возможность овладеть основами расчета трансформаторов.
Исходные данные для проектирования
Номинальная мощность трансформатора……….
S = 400 кВА
Число фаз………………………………
m =3
Частота сети…………………………….
f=50 Гц
Режим работы трансформатора……………… продолжительный Номинальное высшее линейное напряжение…….
UВН = 10000 В
Номинальное низшее линейное напряжение…….
UНН = 515 В
Схема и группа соединения обмоток…………. Y/Y – 12 Способ охлаждения трансформатора…………. естественное масляное Напряжение короткого замыкания…………….
uк = 4,5%
Потери короткого замыкания……………….
Рк = 3000 Вт
Потери холостого хода…………………….
Ро = 1500 Вт
Ток холостого хода……………………….
Материал обмоток……………………….
io = 4,9%
алюминий
Обозначим, для краткости, первичную обмотку трансформатора –1, а вторичную – 2.
1 Основные электрические величины
Номинальные фазные напряжения (при этом принимаем во внимание, что при схеме звезда):
В.
Номинальные токи. При схеме «звезда» Iф = Iл
т.о. I1 = I1ф = 448,4 А; I2 = I2ф = 23,1 А
2. Определение основных размеров трансформатора
Данные для расчета:
- металл провода обмоток – алюминий;
- марка стали сердечника – 3411 (Э310);
- толщина листов стали – 0,35 мм;
- удельные потери в стали р10= 1,75 Вт/кг;
- магнитная индукция в стержнях Вс=1,6 Тл;
- средняя плотность тока в обмотках j = 2 А/мм2;
Отношение веса стали к весу металла обмоток
,
где pм – удельные потери в металле обмоток для алюминия pм=12,75 Вт/кг.
ЭДС на один виток
В/виток.
где С0 – коэффициент определяемый формой катушек, материалом. При трехслойной конструкции, алюминий, круглая форма катушек
С0 = 0,14…0,21 [4]. Примем С0 =0,17.
Число витков в обмотке 1
виток;
Число витков в обмотке 2
витков.
Уточненное значение ЭДС на виток
В/виток
Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника
см2;
Рисунок 2.1 Ступенчатая форма поперечного сечения стержня трансформатора
Число ступеней стержня сердечника n=6; [4]
Число каналов в сердечнике – сердечник без каналов;
Коэффициент заполнения площади описанного круга площадью ступенчатой фигуры kкр=0,935 [4];
Изоляция стали – бумага;
Коэффициент заполнения ступенчатой фигуры сталью fс=0,92 [4];
Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника
см.
Номинальная мощность обмотки 1 на стержень сердечника
кВА;
где с – число фаз.
Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника
В;
Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника
А;
Число витков обмотки 1 на стержень сердечника
виток;
Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 1
мм2;
Тип обмотки 1 – цилиндрическая двухслойная из провода прямоугольного сечения [2];
Номинальная полная мощность обмотки 2 на стержень сердечника
кВА;
Номинальное напряжение обмотки 2 на стержень
В;
Номинальный ток обмотки 2
А;
Число витков обмотки 2 на стержень
витков;
Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 2
мм2;
Тип обмотки 2 – многослойная цилиндрическая из провода круглого сечения [2].
Испытательное напряжение обмотки 1
кВ; [4]
Испытательное напряжение обмотки 2
кВ; [4]
Изоляционный цилиндр между обмоткой 1 и сердечником δцо не предусматривается;
Полное расстояние между обмоткой 1 и стержнем сердечника
δо=0,9 см; [4]
Расстояние между обмоткой и ярмом
lо=3 см;
Толщина изоляционного цилиндра в промежутке между обмотками 1 и 2
δц12=0,3 см;
Толщина каждого из двух вертикальных каналов
ак12=0,5 см;
Полное расстояние между обмотками 1 и 2
δ12=2.ак12+δц12=2.0,5+0,3=1,3 см;
Предварительная радиальная толщина обмотки 1 из алюминиевого провода при мощности одного стержня от 50 до 500 кВт δ1= 3,6…4,4, принимаем δ1=4 см [4].
Предварительная радиальная толщина обмотки 2 при предыдущих мощностях δ2= 2,5…3, принимаем δ2=2,7 см [4].
Предварительное приведенное расстояние между обмотками
см.
Средний диаметр обмотки 1
см;
Средний диаметр обмотки 2
см;
Средняя длина витка обмоток
см.
Активная составляющая напряжения короткого замыкания
;
Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания
;
Высота обмоток по оси стержня сердечника
см;
где Кр= 0,95…0,97 – коэффициент учитывающий переход от средней длины магнитных линий потоков рассеяния к действительной высоте обмоток по оси стержня [4].
Рисунок 2.3 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора
Высота окна сердечника
см.
Отношение высоты окна сердечника к диаметру стержня сердечника
,
При обмотках из алюминиевого провода в трансформаторах с масляным охлаждением lc/D0=4,2…5,2 [4]
3. ............
