Министерство СЕЛЬСКОго ХОЗЯЙСТВа Российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электрических машин и электрооборудования

Аипов Р.С., Муфазалов Ф.Ш.

СД. 05 «Электрические машины и аппараты»

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Методические указания

к выполнению курсовой работы

Специальность

101600 Энергообеспечение предприятий

УФА 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	3
Определение основных электрических величин.	4
Расчет основных размеров трансформатора	5
Расчет обмоток НН и ВН.	12
Определение характеристик короткого замыкания.	19
Окончательный расчет магнитной системы. Определение характеристик холостого хода.	22
Библиографический список	46
Приложения	47

ВЕДЕНИЕ

Проектирование трансформаторов включает в себя расчет и их конструирование. В данном пособии рассматривается только расчет силовых трехфазных трансформаторов с масляным охлаждением в диапазоне мощностей до 5000 кВА и напряжением до 35 кВ.

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.

В данном пособии к курсовой работе в краткой и доступной форме излагается методика расчета силовых трансформаторов без подробного рассмотрения ряда второстепенных деталей и узлов имеющих значение при заводском проектировании. Тем не менее это пособие поможет студенту получить возможность за короткий срок отводимый на выполнение курсовой работы (курсового проекта) овладеть основами расчета трансформаторов.

Использование поставленных программ расчета с использованием ЭВМ открывает возможность решения задач многопараметрической оптимизации расчета и проектирования силовых трансформаторов для заводов трансформатостроения.

Трансформаторы в схемах электроснабжения являются одним из основных и наиболее многочисленных элементов, и от энергетических показателей их зависит эффективность работы всей системы.

РАСЧЕТ ТРЕХФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 320 кВА, 10; 0,525 кВ, 50 ГЦ С ЕСТЕСТВЕННЫМ МАСЛЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ

Задание

Номинальная мощность трансформатора . . . . . . . . . . . .	S = 320 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 = 525 В
Схема и группа соединения обмоток . . . . . . . . . . . . . . . .	Y/Δ – 11
Способ охлаждения трансформатора . . . . . . . . . . . . . . . .	естественное масляное
Напряжение короткого замыкания . . . . . . . . . . . . . . . . . .	uк = 5,5%
Потери короткого замыкания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Рк = 6200 Вт
Потери холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Ро = 1900 Вт
Ток холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	io = 7%

Основные электрические величины

1. Номинальные фазные напряжения

В;

В.

2. Номинальные линейные токи

А;

А.

3. Номинальные фазные токи

А;

А.

Расчет трансформатора ведется в двух вариантах:

вариант I – с обмотками из медного провода;

вариант II – с обмотками из алюминиевого провода.

Определение основных размеров трансформатора

4. Металл провода обмоток – Медь;

Марка стали сердечника – 1212;

Толщина листов стали – 0,5 мм;

Удельные потери в стали

р₁₀= 1,6 Вт/кг;

Магнитная индукция в стержнях

В_с=1,4 Тл;

Средняя плотность тока в обмотках

j = 4 А/мм²;

Отношение веса стали к весу металла обмоток

.

5. ЭДС на один виток

В/виток.

6. Число витков в обмотке 1

витков;

Число витков в обмотке 2

витков;

Уточненное значение ЭДС на виток

В/виток;

Площадь поперечного сечения стали стержня сердечника

см²;

Рисунок 1 Ступенчатая форма поперечного сечения стержня трансформатора

Число ступеней стержня сердечника

n=6;

Число каналов в сердечнике – сердечник без каналов;

Коэффициент заполнения площади описанного круга площадью ступенчатой фигуры

k_кр=0,875;

Изоляция стали – бумага;

Коэффициент заполнения ступенчатой фи­гуры сталью

f_с=0,92;

Диаметр круга, описанного вокруг стержня сердечника

см.

7. Номинальная мощность обмотки 1 на стержень сердечника

кВА;

Номинальное напряжение обмотки 1 на стержень сердечника

В;

Номинальный ток обмотки 1 на стержень сердечника

А;

Число витков обмотки 1 на стержень сердечника

витков;

Предварительная площадь поперечного сечения провода обмотки 1

мм²;

Тип обмотки 1 – цилиндрическая двухслойная из провода прямоугольного сечения;

Номинальная 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.

8. Испытательное напряжение обмотки 1

кВ;

Испытательное напряжение обмотки 2

кВ;

Изоляционный цилиндр между обмоткой 1 и сердечником δ_цо не предусматривается;

Полное расстояние между обмоткой 1 и стержнем сердечника

δ_о=0,6 см;

Расстояние между обмоткой и ярмом

l_о=3 см;

Толщина изоляционного цилиндра в про­межутке между обмотками 1 и 2

δ_ц12=0,3 см;

Толщина каждого из двух вертикальных каналов

а_к12=0,5 см;

Полное расстояние между обмотками 1 и 2

δ₁₂=2а_к12+δ_ц12=2^.0,5+0,3=1,3 см;

Предварительная радиальная толщина об­мотки 1

δ₁=3 см;

Таблица 1 Минимально допустимые изоляционные расстояния масляных трансформаторов

Предварительная радиальная толщина об­мотки 2

δ₂=1,8 см;

Предварительное приведенное расстояние между обмотками

см.

9. Средний диаметр обмотки 1

см;

Рисунок 2 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора и автотрансформатора

Средний диаметр обмотки 2

см;

Средняя длина витка обмоток

см.

10. Активная составляющая напряжения корот­кого замыкания

;

Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания

;

Высота обмоток по оси стержня сердечника

см;

Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 Предварительный эскиз расположения обмоток в окне трансформатора

	D0	δ0	δ12	δ1	δ2	l0	l1=l2	lc
Вариант с медными обмотками	18,8	0,6	1,3	1,8	3	3	38,2	44,2
Вариант с алюминиевыми обмотками	17	0,6	1,3	2,7	4	3	70	76

11. Высота окна сердечника

см.

12. Отношение высоты окна сердечника к диа­метру стержня сердечника

.