Курсовая работа (т): Расчет силового трансформатора

Рис. 2.1 Принципиальные схемы регулирования напряжения обмотки ВН

Рис. 2.2 Конструкция изоляции в месте разрыва обмотки ВН

Толщина изоляции проводов  на две стороны выбирается по табл.4.6 [1, с.189].

Таблица 2.4. Выбор нормальной витковой изоляции.

Примечания: 1. В скобках указаны расчетные размеры с учетом допусков.

. Провод марок ПБ, АПБ, ПБУ может иметь изоляцию большей толщины согласно табл. 5.1. и 5.2.

При этом расшифровка марок проводов дается на [1,с.210-215]. изоляция проводов марок ПБ, АПБ и ПЭЛБО относится к классу , проводов марок ПСД и АПСД - к классу .

Алюминиевый провод прямоугольного сечения марки АПБ имеет размеры поперечного сечения проволоки - меньший от 1,80 до 5,60 и больший от 3,75 до 18,0 мм при площади поперечного сечения от 6,39 до 99,9  и номинальной толщине изоляции на две стороны такой же, как и у медного провода.

Для обмоток с испытательным напряжением  

Толщина изоляции проводов  на две стороны выбираем для обмотки ВН  примем марка провода АПБ (алюминий); для обмотки НН  примем марка провода АПБ (алюминий);

Изоляция провода марки АПБ относится к классу нагревостойкости А (105 ОС).

Дополнительная изоляция входных витков и катушек обмоток ВН масляных трансформаторов класса напряжения  выбираем по табл.4.10 [1,с.196]. Полученные данные сведем в таблицу 2.5.

Таблица 2.5. Изоляция входных витков и катушек, мм (непрерывная катушечная обмотка)

3. выбор конструкции магнитопровода

Для трехфазных силовых трансформаторов мощностью до  наибольшее распространение получила плоская шихтованная стержневая магнитная система со сборкой впереплет, с четырьмя косыми и двумя прямыми или полукосыми стыками. Данная система представлена на рис. 3б.

Рис.3. Варианты плана шихтовки магнитной системы:

а - косые стыки в шести углах; б - косые стыки в четырех и прямые - в двух углах; в - сочетание косых стыков с комбинированными

Выбираем шихтовку магнитной системы согласно рис. 3.б.

Выбираем число ступеней стержней согласно табл.2.5 [1,с.83] и коэффициент усиления ярма [1,табл.2.8, с.92]. Получим следующие данные:

число ступеней регулирования 16 (без прессующей пластины);

коэффициент усиления ярма 1,025.

Рис 3.1. Способ сборки и прессовки стержня бандажами из стеклоленты.

Число и ширина охлаждающих каналов в стержнях выбираем по табл.2.7 [1,с.88]. Принимаем число продольных каналов, ширину продольного и поперечного каналов в стержне соответственно 2; 6мм; 10мм. По таблице 2.5 [1,с.82-83] определяем ориентировочный диаметр стержня 0,6-0,67м. Принимаем его равным 0,65м.

Коэффициент  заполнения круга, равный отношению площади ступенчатой фигуры стержня  к площади  круга диаметром

(Без прессующих пластин)

Из формулы, представленной выше, имеем:

Коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры стержня сталью, т.е. отношение активного сечения стержня  к площади ступенчатой фигуры , определяем по табл.2.2 [1, с.77]. В соответствии с рекомендациями принимаем .

Из формулы, представленной выше имеем:

Общий коэффициент заполнения сталью  площади круга диаметром  рассчитывается по формуле:

Способ прессовки стержней и ярм определяем по табл.2.8 [1, с.92]. Т.к. в данной таблице отсутствуют данные для нашего трансформатора, то, в соответствии с рекомендациями [1, с.90-91] выбираем способ прессовки ярма при помощи стальных полубандажей, стягивающих две ярмовые балки и изолированных от балок. Выбор данного способа прессовки является обоснованным: в трансформаторах большой мощности (более 10000 кВА) ярмо прессуется при помощи стальных полубандажей, стягивающих две ярмовые балки и изолированных от балок. Наглядно выбранный способ представлен на рис.4.

Рис.3.2 Способ прессовки ярма стальными полубандажами и внешними шпильками.

Согласно рекомендациям для современных трансформаторов возможно применение холоднокатаной (текстурированной) стали марок 3404 и 3405 с толщиной листов  Выбираем сталь 3404 с толщиной листа 30мм. Индукцию в стержнях выберем по табл.2.4 [1,с.78]. Принимаем значение индукции равное 1,65 Тл.

4. определение основных размеров трансформатора

Под основным размером трансформатора понимают: диаметр  окружности, в которую вписана ступенчатая фигура стержня, осевой размер  (высоту) обмоток (их среднее значение) и средний диаметр витка двух обмоток . Наглядно их можно увидеть на рис.3.5 [1,с.104]

Рис.4.1 Основные размеры трансформатора

Если известны три основных размера, то остальные размеры, определяющие форму и объем магнитной системы и обмоток, можно найти исходя из известных изоляционных расстояний между обмотками и от обмоток до заземленных частей, а также из условий охлаждения обмоток.

Определим диаметр стержня по следующей формуле:

где:

 ;

 - частота сети;

 - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;

 - индукция в стержнях Тл;

 - ширина приведенного канала рассеяния;

 - коэффициент;

- коэффициент Роговского (=0,95);

- коэффициент заполнения сталью (найден в п.3.4).

Для определения диаметра стержня, необходимо найти величины, которые входят в формулу, но являются неизвестными. Выбор этих данных () может быть сделан на основе исследования ряда вариантов [1, §3.5] или путем использования разработанных рекомендаций [1, §3.6]. Для определения предварительных значений  и  используются приближенные методы, затем значения уточняются после расчета обмоток.

Выбор оптимального значения отношения  произведем по табл. 3.12 [1,с.159]. Принимаем .

Ширину приведенного канала рассеяния определим по приближенной формуле:

Минимальные изоляционные расстояния  масляных трансформаторов определяются по [1, табл.4.4, с.183] - для обмоток низшего напряжения (ОНН) и по [1, табл.4.5] - для обмоток высшего напряжения (ОВН) с

Значение  (см. п.2.3). Приведенная ширина двух обмоток определяется по приближенной формуле:

Значение  находим по табл. 3.3 [1, с.121].

К=1.1*0,48=0,528

Тогда

;

;

Согласно формуле п.4.1. находим:

Полученное значение  округляем до ближайшего нормализованного значения  Нормализованные значения диаметров указаны [1, с.87-89]. Согласно им принимаем

= 0,50м.

Уточняем значение :

,

,

Радиальный размер ОНН приближенно находим по формуле:

где:  берем из п.4.3, а значение  согласно [1, с.164] принимаем равным 1,4.

Средний размер витка обмоток (средний диаметр канала рассеяния) определяем предварительно по формуле:

где:  и  определены в п.3.2.

Найденное значение  является предварительным, оно должно быть уточнено после расчета обмотки НН.

Высота обмоток

Это значение высоты обмоток является приближенным; оно уточняется после расчета обмотки НН, т.е. после определения

Активное сечение стержня  определяется по формуле

где:  равное  - находим по табл.8.7 [1,с.365] в зависимости от диаметра  При этом магнитная система масляных трансформаторов и принимается с прессующей пластиной.

5. Выбор конструкции обмоток

ЭДС витка (предварительно),

,

где: значение  берем из п.4.8.

Число витков обмотки НН (предварительно)

,

Значение  округляем до целого числа:  ,

Уточняем ЭДС витка

,

Номинальное число витков обмотки ВН определяем по формуле:

Средняя плотность тока в проводах обмоток  ():

где:  берем из задания (все величины в системе СИ);

 берем из табл.3.6 [1,с.131]. Примем . Значение  зависит от материала проводов (медь, алюминий), а также от расчетной температуры обмоток:  - для масляных трансформаторов, а также сухих трансформаторов с изоляцией классов   - для сухих трансформаторов с изоляцией классов  [1, с.315]. Принимаю =0,463.

Тогда:

 А/мм2

Полученное значение  сверяем с данными [1,с.257, табл.5.7], где приведены средние значения плотностей тока применяемых трансформаторов. Согласно ей, значение  найдено верно.