Введение

Знания основ проектирования электрических машин и трансформаторов необходимо инженерам-электромеханикам, эксплуатирующим энергетические установки и электропривод. Они должны знать, как проектируются электрические машины и как могут быть получены наиболее высокие их характеристики. Эти знания помогут в сознательной эксплуатации и модернизации существующих энергетических установок.

Интенсивный рост энергосистем требует дальнейшего повышения мощности и улучшения качества выпускаемых трансформаторов. Поэтому исключительно важное значение имеет вопрос о рациональном проектировании и производстве трансформаторов общего и специального назначения.

Целью курсового проектирования является изучение студентами основных методов расчета и конструктивной разработки электрической машины или трансформатора. Курсовой проект – это комплексная работа, которая требует понимания связей между показателями машины и ее размерами.

Расчет трансформатора должен тесно связываться с его конструированием. При этом аналитические вычисления сопровождаются схемами и эскизами, вычерченными в масштабе. Последнее дает возможность более наглядно и правильно оценить результаты отдельных звеньев и гарантирует от больших ошибок.

Задача проектирования трансформатора не имеет однозначного решения. Выполняя проект, студент должен проявить творческую инициативу в решении расчетных и конструктивных вопросов, имея в виду, что от инженера требуется умение решать самостоятельно более ответственные задачи.

Методики расчетов трансформаторов, основные справочные сведения об обмоточных проводах, электротехнических сталях, баках, охладительных системах и их расчеты взяты из книг П. М. Тихомирова [1, 2, 3].

1. Материалы, применяемые в трансформатостроении

Развитие производства электрических машин и трансформаторов тесно связано с прогрессом в производстве магнитных, проводниковых и изоляционных материалов. Применительно к трансформаторам основной целью является улучшение характеристик трансформатора – уменьшение потерь энергии, веса и размеров, повышение надежности работы.

Материалы, применяемые для изготовления трансформаторов, разделяются на активные, т.е. сталь сердечника и металл обмоток; изоляционные, применяемые для электрической изоляции обмоток и других частей трансформатора, как, например, электроизоляционный картон, фарфор, дерево, трансформаторное масло и др.; конструкционные, идущие на изготовление бака, различных крепежных частей и т.д.; прочие материалы, употребляемые в сравнительно небольших количествах.

Одним из основных активных материалов трансформатора является тонколистовая электротехническая сталь.

Согласно ГОСТ 21427.0-75, ГОСТ 21427.3-75 она делится:

По структурному состоянию и виду прокладки на классы:

1. Горячекатаная изотронная.

2. Холоднокатаная изотронная.

3. Холоднокатаная анизотронная с ребровой текстурой.

По содержанию кремния:

0. С содержанием кремния до 0,4 % вкл. (нелегированная);

1. С содержанием кремния св.0,4 до 0,8 % вкл.;

2. С содержанием кремния св.0,8 до 1,8 % вкл.;

3. С содержанием кремния св.1,8 до 2,8 % вкл.;

4. С содержанием кремния св.2,8 до 3,8 % вкл.;

5. С содержанием кремния св.3,8 до 4,8 % вкл.

По основной нормируемой характеристике на группы:

0. Удельные потери при магнитной индукции 1,7 Т и частоте 50 Гц (Р_1,7/50).

1. Удельные потери при магнитной индукции 1,5 Т и частоте 50 Гц (Р_1,5/50).

2. Удельные потери при магнитной индукции 1,0 Т и частоте 400 Гц (Р_1,0/400).

3. Магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/М (В_0,4).

4. Магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/М (В₁₀).

В зависимости от структурного состояния, содержания кремния, характера и уровня магнитных свойств, листы, рулоны и ленты изготавливаются из соответствующей стали.

Основные марки современных электротехнических сталей и их основные характеристики приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1