Вступ

Трансформатор – це електростатичний пристрій, призначений для перетворення струмів і напруг однієї величини, в струми і напруги іншої, при незмінній частоті.

Трансформатори широко використовуються при передачі і розподілі електроенергії, для живлення спеціальних пристроїв, в системах автоматики і обчислювальної техніки , в побуті. Зважаючи на багаторазове трансформування електроенергії, загальна потужність трансформаторів у кілька разів перевищує загальну потужність генераторів, що виробляють електричну енергію.

Напруга генераторів, які стоять на електростанціях, стандартизовані і можуть мати значення 6600, 11000, 13800, 15750, 18000 або 20000 В. Для передачі електроенергії на великі відстані цю напругу необхідно збільшити до 110, 220, 330 або 500 кВ в залежності від відстані та передаваємої потужності.

Потім на розподільчих підстанціях подається користувачам.

Силові трансформатори характеризуються номінальними величинами, а також струмом та втратами неробочого ходу, напругою та втратами короткого замикання.

Номінальними називаються величини, на які розрахований трансформатор: потужність, вища та нижча напруги, струми, частота та інші.

Силові трансформатори розраховуються на допустимі навантаження та незначні перевантаження.

/86

1 Призначення та конструктивні особливості трансформатора

Сучасний трансформатор – це досить складний пристрій, що складається із багатьох вузлів, деталей та металоконструкцій, який зображено на рисунку 1. Основними частинами трансформатора є магнітна система (кістяк) та обмотки.

Магнітопровід у трансформаторі виконує подвійну функцію: по-перше, він складає магнітне коло, по якому замикається магнітний потік, а по-друге, на ньому кріпляться обмотки, відводи, перемикачі та інші деталі і вузли. Він має шихтовану конструкцію, тобто набирається із окремих пластин електротехнічної сталі товщиною 0,3…0,5 мм, ізольованих одна від одної ізоляційною плівкою. Така конструкція дозволяє знизити втрати від вихрових струмів, а також гістерезисні втрати, що в кінцевому результаті підвищує коефіцієнт корисної дії трансформатора.

Обмотки трансформаторів виконуються із обмоткових проводів круглого чи прямокутного перерізу, ізольованих бавовняною пряжею або кабельним папером і призначені для створення електрорушійної сили (ЕРС). Як правило, обмотки намотуються на паперово-бакелітові циліндри і насаджуються концентрично одна другій на стержень осердя.

Для зниження ізоляційних проміжків, обмотка нижчої напруги (НН) розташовується безпосередньо на стержні, а обмотка вищої напруги (ВН) на ній, зовні. В залежності від номінального струму та класу напруги, обмотки трансформаторів за конструктивнотехнологічними ознаками бувають: циліндричні багатошарові, гвинтові, безперервні, дискові та переплетені.

Відводи служать для з'єднання обмоток із виводами і перемикаючим пристроєм, а перемикаючий пристрій – для регулювання напруги трансформатора.

Активна частина трансформатора поміщається в бак, заповнений трансформаторним маслом. Трансформаторне масло служить для відводу тепла від активної частини трансформатора. Крім цього, трансформаторне масло, як гарний діелектрик, забезпечує високу електричну міцність, а отже, більш надійну роботу трансформатора.

1– бак; 2 – затискач заземлення; 3 – вентиль; 4 – термосифонний фільтр; 5 – радіатор; 6 – перемикач; 7 – повітроосушник; 8 – газове реле; 9 – розширник; 10 – масловказівник; 11 – викидна труба; 12 – вивід ВН; 13 – пристрій регулювання напруги; 14 – вивід НН; 15 – нейтральний провід; 16 – крюк для піднімання; 17 – відвод НН; 18 – кістяк; 19 – ярмова балка кістяка (верхня та нижня); 20 – відвод ВН; 21 – регулювальні відгалуження обмоток ВН; 22 – обмотка ВН та НН; 23 – коток візка

Рисунок 1 – Будова силового трансформатора

Трансформатор розраховується за такими даними:

– номінальна потужність S, кВ А – 400;

• напруга обмотки ВН U₂, кВ – 6;

• напруга обмотки НН U₁, кВ – 0,4;

• напруга короткого замикання u _к, відсотки – 6,5;

• втрати короткого замикання Р_к, Вт –5900;

• струм неробочого ходу і₀, відсотки – 2,1;

• втрати неробочого ходу Р₀, Вт – 1350;

• схема і група сполучення У/У–0;

• кліматичне виконання та категорія установлення У1.

Курсовий проект складається із пояснювальної записки з визначенням основних технічних характеристик спроектованого трансформатора, додатка А із машинною оптимізацією по вибору оптимального варіанта, та графічної частини формату А1 зі специфікацією до них.

/89

2 Спеціальна частина

2.1 Розрахунок основних електричних величин і розмірів трансформатора

Потужність однієї фази S_ф , кВ А

S_ф = S/m, (1)

де S– потужність трансформатора, кВ А;

m – число фаз.

S_ф = 400/3 = 133,3

Потужність одного активного стрижня S_c , кВ А

S_c = S_ф, (2)

S_c = 133,3

Номінальні лінійні струми в обмотках нижчої напруги (НН) та вищої напруги (ВН) І_л..НН, І_л.ВН, А

І_л.і = S 10³/ U_л.і : (3)

І_л.НН = 400 10³/ 400 = 577

І_л.ВН = 1000 10³/ 15750 = 38,5

Фазні струми обмоток НН та ВН І_ф.НН, І_.ф.ВН, А

• НН при сполученні зірка

І_ф.НН = І_л.НН, (4)

І_ф.НН =577

• ВН при сполученні зірка

/90

І_ф.ВН = І_л.ВН, (5)

І_ф.ВН = 38,5

Фазні напруги обмоток НН та ВН U_ф.НН , U_ф.ВН , В

• НН при сполученні зірка

U_ф.НН = U_л.НН/ , (6)

U_ф.НН = 400/ = 231

• ВН при сполученні трикутник

U_ф.ВН = U_л.ВН / , (7)

U_ф.ВН = 6000/ =3464

Вибираються випробувальні напруги для обмоток НН та ВН U_вип.і кВ

U_вип.НН  5; U_ф.ВН  25

Вибираються основні ізоляційні відстані, які відображено на рисунку 2

а₀₁ = 0,4 см; а₁₂ = 0,9 см; а₂₂ = 1см; h₀ =3 см; h^’₀ = 3 см