- •Национальный исследовательский ядерный университет «мифи» (сти нияу мифи)
- •Содержание
- •1 Расчет основных электрических величин
- •2 Выбор конструктивной схемы трансформатора
- •2.2 Конструкция обмоток
- •2.3 Главная изоляция трансформатора
- •3 Расчет основных размеров трансформатора
- •4 Расчет обмоток
- •4.1 Определение общих параметров обмоток
- •4.2 Обмотка низкого напряжения
- •4.2.1 Предварительный расчет онн
- •4.2.2 Расчет цилиндрической многослойной обмотки из алюминиевой фольги (ленты)
- •4.3 Обмотка высокого напряжения
- •4.3.1 Регулирование напряжения обмоток вн
- •4.3.2 Расчет обмоток вн
- •4.3.2.1 Предварительный расчет обмоток
- •4.3.2.2 Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого
- •5 Определение параметров короткого замыкания
- •5.1 Потери короткого замыкания
- •5.2 Напряжение короткого замыкания
- •6 Определение параметров холостого хода
- •6.1 Размеры и масса элементов магнитопровода
- •6.2 Потери холостого хода
- •6.3 Ток холостого хода
- •7 Тепловой расчет трансформатора
- •7.2 Расчет системы охлаждения
- •7.2.1 Выбор конструкции и определение размеров бака
- •7.2.2 Расчет допустимого значения среднего превышения температуры стенки бака над температурой воздуха
- •7.2.3 Определение площади поверхности охлаждения бака
- •7.3 Проверочный тепловой расчет трансформатора
- •8 Оценка эксплуатационных свойств трансформатора
- •3 Нияу д-231с 2 1
- •3 2 Сти нияу д-231с 1
- •Заключение
2 Выбор конструктивной схемы трансформатора
2.1 Общая конструктивная схема трансформатора
В зависимости от взаимного расположения стержней, ярм и обмоток магнитопроводы разделяются на стержневые, броневые и бронестержневые. По взаимному расположению стержней и ярм магнитопроводы разделяются на плоские и пространственные.
Наибольшее распространение в практике трансформаторостроения получили магнитопроводы стержневого типа со ступенчатой формой поперечного сечения стержня, вписанной в окружность, и с обмотками в виде круговых цилиндров.
В соответствии с заданием необходимо спроектировать трехфазный трансформатор с номинальной мощностью 250 кВА. Для трансформатора подобной мощности выберем плоский стержневой магнитопровод.
Общая конструктивная схема трансформатора с таким магнитопроводом представлена на рисунке 1.
1 – стержень, 2 – ярмо, 3 – обмотка НН, 4 – обмотка ВН.
Рисунок 1 – Общая конструктивная схема
По способу сборки различают следующие плоские магнитные системы:
шихтованные впереплет, ярма и стержни которых собираются из пластин как единая цельная конструкция;
стыковые, ярма и стержни которых, собранные и скрепленные раздельно, при сборке системы устанавливаются встык и скрепляются стяжными конструкциями.
Собранные впереплет плоские шихтованные магнитные системы благодаря простой и дешевой конструкции крепления и стяжки, а также относительной простоте сборки получили наибольшее распространение в трансформаторостроении. Поэтому для трансформатора выберем шихтованную впереплет магнитную систему.
Для шихтованной впереплет магнитной системы существует несколько планов шихтовки пластин. Средней по технологической сложности и параметрам холостого хода является схема с косыми стыками в четырех и комбинированными в двух углах. Несколько проще технология заготовки пластин и сборки магнитной системы с косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах, но такая магнитная система имеет более высокие потери и ток холостого хода. Наименьшие потери и ток холостого хода имеет магнитная система с шихтовкой пластин косыми стыками в шести углах. Наибольшее практическое распространение получила схема, изображенная на рисунке 2.
Рисунок 2 – Шихтовка пластин косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах
Для дальнейшего расчета трансформатора выберем шихтовку пластин косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах.
Поперечное сечение стержня и ярма имеет вид симметричной ступенчатой фигуры (см. рисунок 1). Диаметр окружности, в которую можно вписать ступенчатую фигуру сечения стержня, называют диаметром стержня. Ступенчатое сечение стержня и ярма образуется сечениями пакетов пластин, где под пакетом понимают стопу пластин одного размера.
Определим параметры магнитной системы по рекомендациям, приведенным в таблице 2.1 /3, с. 12/. Рекомендуемое число ступеней и соответствующий ему коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры kтр приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Рекомендуемые параметры магнитной системы
Мощность трансформатора, кВА |
Ориентировочный диаметр стержня, м |
Без прессующей пластины |
|
Число ступеней |
kтр |
||
160 |
0,17 |
6 |
0,913 |
Для разрабатываемого трансформатора выгоднее применить холоднокатаную, анизотропную, тонколистовую электротехническую сталь марки 3405, толщиной 0,35 мм.
Кроме коэффициента kтр стержень и ярмо магнитной системы характеризуются коэффициентом заполнения сечения стержня и ярма сталью kзап. Этот коэффициент равен отношению чистой площади стали (без учета изоляционного покрытия листов) к площади ступенчатой фигуры сечения, определенной с учетом изоляционного покрытия листов.
Определим значение kзап по рекомендациям, приведенным в таблице 2.2 /3, с. 13/. Рекомендуемое значение kзап приведено в таблице 2.
Таблица 2 – Коэффициент заполнения kзап для рулонной холоднокатаной стали по ГОСТ 21427 - 83
Марка стали |
Толщина листа, мм |
Вид изоляционного покрытия |
kзап |
3404 |
0,35 |
нагревостойкое |
0,97 |
При мощности трансформатора Sн = 250 кВА и диаметре стержня 0,17м прессовку стержней магнитной системы выполняем путем забивания деревянных клиньев (стержней и планок) между стержнем и обмоткой НН или ее жестким изоляционным цилиндром.
Наиболее рациональной формой сечения ярма плоской магнитной системы является многоступенчатая его форма с числом ступеней, равным активному сечению стержня.
Прессовка ярм в современных конструкциях плоских магнитных систем трансформаторов осуществляется при помощи стальных ярмовых балок, стягиваемых шпильками, вынесенными за пределы ярма.
Для обеспечения более равномерного сжатия ярма между прессующими ярмовыми балками обычно два – три крайних пакета выполняются одной ширины, несколько увеличивая этим сечение ярма. Это увеличение активного сечения ярма отражают коэффициентом усиления ярма kя, равным отношению площади сечения ярма Пя к площади сечения стержня Пс.
При выборе способа прессовки стержней и ярм воспользуемся рекомендациями, приведенными в таблице 2.3 /3, с. 14/. Результаты выбора представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Способ прессовки стержней и ярм, форма сечения и коэффициент усиления ярма kя
Мощность трансформатора, кВА |
Прессовка стержней |
Прессовка ярм |
Форма сечения ярма |
kя |
160 |
Расклиниванием с обмоткой |
Балками, стянутыми шпильками, расположенными вне ярма |
С числом ступеней на 1-2 меньше числа ступеней стержня |
1,022 |