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

1. Расчет основных электрических величин и изоляционных расстояний

2. Расчет геометрических параметров магнитной системы

2.1 Для меди

2.2 Для алюминия

3. Расчет параметров трансформатора при различных значениях коэффициента загрузки

4. 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

3. Номинальное напряжение обмотки:

3.1. высшего напряжения

3.2. низшего напряжения

4. Напряжение короткого замыкания

5. Ток холостого хода

6. Потери холостого хода

7. Потери короткого замыкания

8. 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 однои 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]:

1. для медного провода

2. 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 выбираем индукцию в стержне .

По таблице 2−2 выбираем коэффициент заполнения сечения сталью .

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга:

По таблице 3−4 определяем отношение среднего диаметра к диаметру стержня :

для медной обмотки

для алюминиевой обмотки

По таблице 2−8 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 определяем коэффициент :

для медной обмотки

для алюминиевой обмотки b=0.625

По таблице 3−6 определяем коэффициент добавочных потерь .

Расчетный коэффициент для многоступенчатой формы ярма.

По таблице 8−19 в зависимости от марки стали определяем:

мощность потерь в 1 кг стали стержня

мощность потерь в 1 кг стали ярма

По таблице 8−17 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 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 .

Коэффициент, учитывающий число стержней магнитной системы .

По таблице 8−14 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

2.1Для меди Нормированный диаметр

Коэффициент A определяем по формуле:

в, соответствующий стандартному диаметру:

Активное сечение стержня:

Средний диаметр обмоток:

Высота обмотки:

Высота стержня:

Расстояние между осями стержней:

Электродвижущая сила одного витка:

2.2 Для алюминия Нормированный диаметр

Коэффициент A определяем по формуле:

в, соответствующий стандартному диаметру:

Активное сечение стержня:

Средний диаметр обмоток:

Высота обмотки:

Высота стержня:

Расстояние между осями стержней:

Электродвижущая сила одного витка:

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 в Рисунок 3 — График зависимости процентного изменения вторичного напряжения от в Рисунок 4 — График зависимости коэффициента полезного действия от в

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.

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