Министерство путей сообщения Российской Федерации

Омский государственный университет путей сообщения

________________

В. Д. АВИЛОВ, В. П. БЕЛЯЕВ

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСФОРМАТОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве заданий и методических указаний к выполнению курсовой работы студентами очной и заочной форм обучения по специальности 10.18.00 – «Электроснабжение железных дорог»

Омск 2002

УДК 621.314.21001.63 (075.8)

ББК 31. 261-01я7

Расчет основных параметров трансформатора распределительных сетей: Задания и методические указания к выполнению курсовой работы для студентов очной и заочной форм обучения по специальности 10.18.00 – “Электроснабжение железных дорог” / В. Д. Авилов, В. П. Беляев. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2002. 55 с.

Указания содержат 100 вариантов задания для эскизного расчета параметров трансформаторов мощностью от 1000 до 6300 кВА включительно класса 35 кВ, отличающихся по напряжению обмотки НН, группам соединения и материалу проводников обмоток. Приведены пояснения, необходимые формулы и справочный материал по расчету главных размеров сердечника, выбору типа и конструктивному расчету обмоток, по расчету параметров короткого замыкания и холостого хода, тепловому расчету трансформатора.

Предназначены для выработки и закрепления у студентов навыков проектирования, умения использования теоретического материала в практической деятельности.

Библиогр.: 3 назв. Табл. 13. Рис. 12.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Зажирко;

доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов.

_________________________

 Омский гос. университет

путей сообщения, 2002

СОДЕРЖАНИЕ

Введение........................................…………………………………………….	5
1. Задание.................................................................................................……..	6
1.1. Выбор варианта…………………………………………………………..	6
2. Предварительный расчет основных размеров……………………………	7
2.1. Выбор марки стали, индукции в стержне и конструкции магнитной системы………………………………………………………………………..	7
2.2. Расчет основных электрических величин………………………………	10
2.3. Расчет основных размеров………………………………………………	11
3. Расчет обмоток трансформатора………………………………………….	14
3.1. Общие положения………………………………………………………	14
3.2. Расчет обмотки НН……………………………………………………….	17
3.3. Расчет обмотки ВН……………………………………………………….	18
3.4. Регулирование напряжения……………………………………………...	18
3.5. Расчет цилиндрических одно- и двухслойных обмоток из прямоугольного провода……………………………………………………...	20
3.6. Расчет винтовых обмоток………………………………………………..	24
3.7. Расчет катушечной обмотки……………………………………………..	26
3.8. Расчет многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода…………………………………………………………………………	28
4. Расчет параметров короткого замыкания…………………………………	31
4.1. Определение массы обмоток…………………………………………….	31
4.2. Расчет потерь короткого замыкания…………………………………….	31
4.3. Расчет напряжения короткого замыкания………………………………	34
5. Расчет потерь и тока холостого хода……………………………………...	36
5.1. Расчет массы стали……………………………………………………….	36
5.2. Расчет потерь холостого хода……………………………………………	37
5.3. Расчет намагничивающей мощности……………………………………	38
5.4. Расчет тока холостого хода………………………………………………	40
6. Тепловой расчет трансформатора…………………………………………	41
6.1. Расчет размеров бака……………………………………………………..	41
6.2. Расчет плотности теплового потока……………………………………..	43
6.3. Тепловой расчет обмоток………………………………………………...	44
6.4. Расчет необходимой и реальной поверхности охлаждения……………	46
6.5. Расчет превышения температуры обмоток……………………………..	51
7. Расчет весовых данных трансформатора………………………………….	5
7.1. Полная рабочая масса трансформатора…………………………………
Библиографический список…………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с учебным планом студенты очного и заочного обучения по специальности 10.18.00 должны выполнить курсовую работу по расчету силового трансформатора. Студенты очного обучения обеспечены фундаментальными учебными пособиями для качественного выполнения данной работы. Для студентов-заочников поиск подобной литературы в большинстве случаев представляет достаточно сложную проблему, в связи с этим авторы по возможности кратко изложили действующую методику расчета, привели необходимый справочный и иллюстрационный материал.

Небольшой объем методических указаний вызвал сокращение диапазона мощностей трансформаторов, предлагаемых для расчета, в пре-делах 1000 – 6300 кВА, использование лишь одного класса напряжения 35 кВ, одного варианта конструкции магнитной системы и другие ограничения. Поэтому студенты могут использовать другие типы магнитной системы, обмоток и прочие конструктивные элементы трансформаторов с соответствующим изменением расчетных выражений, но при сохранении основных параметров задания.

Задание содержит 100 вариантов и охватывает большую группу трансформаторов, широко распространенных в распределительных электри-ческих сетях городского и сельского электроснабжения. Выбор необходимого варианта производится по двум последним цифрам шифра, присвоенного студенту.

Пояснительная записка выполняется в соответствии со стандартом предприятия СТП ОмИИТ-15-94 на листах формата А4 и должна содержать не только расчетный материал, но и все рисунки, схемы и графики, поясняющие расчет и его результаты. Любая расчетная формула должна быть записана в общем виде, затем в нее подставляются необходимые количественные значения и лишь после этого приводится результат. Промежуточные вычисления не требуются.

Пояснительная записка сопровождается эскизным сборочным чертежом с разрезами по одному стержню, выполненном на листе (двух листах) миллиметровой бумаги формата А2 или А1 с соблюдением всех расчетных размеров. Масштаб чертежа – не менее 1:10.

1. Задание

Произвести ориентировочный расчет основных параметров трехфазного двухобмоточного силового трансформатора, отвечающего указанным

в табл. 1.1 и 1.2 техническим условиям.

1.1. Выбор варианта

Выбор варианта задания производится по двум последним цифрам шифра, присвоенного студенту. В табл. 1.1 приведены основ­ные технические условия, которым должен соответствовать спроектирован­ный трансформатор, в табл. 1.2 – дополнительные требования по материалу и группе соединения обмоток трансформатора.

Общим для всех вариантов является высшее напряжение (ВН) обмотки U₂ = 35 кВ. Для четной последней цифры шифра (варианта) низкое напряжение (НН) обмотки U₁ = 6,0 кВ, для нечетной цифры – U₁ = 10 кВ.

Магнитная система трансформатора плоская. При наличии учебного пособия [1] студенты могут изменить конструкцию магнитной системы.

Т а б л и ц а 1.1

Технические условия

Заданная величина	Обозна-чение величины	Последняя цифра шифра
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Мощность, кВА		1000		1600		2500		4000		6300
Напряжение к. з., %		6,5		6,5		6,5		7,5		7,5
Потери к. з., Вт		11600		16500		23500		33500		46500
Потери х. х., Вт		2000		2750		3900		5300		7600
Ток х. х., %		1,4		1,3		1,0		0,9		0,8

П р и м е ч а н и я.

1. Напряжение в задании указано линейне.

2. Потери и ток холостого хода (х. х.) приведены для ориентировочной оценки полученных в ходе расчета величин.

Т а б л и ц а 1.2

Дополнительные требования

Условие	Предпоследняя цифра шифpa
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Материал обмоток	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al
Группы соединения	Y/Д-11		Д/Y-11		Y/Y-0		Y/Д-5		Д/Y-5

П р и м е ч а н и я.

1. В обозначениях группы соединения на первом месте всегда указыва-ется схема соединения обмоток высшего напряжения (ВН), а на втором – низкого напряжения (НН), независимо от нумерации обмоток в ходе расчета.

2. Приняты следующие условные обозначения схем соединения обмоток: Y – звезда, Д – треугольник.