Реферати українською » Физика » Проектування трансформатора


Реферат Проектування трансформатора

>СОДЕРЖАНИЕ

ЗАПРОВАДЖЕННЯ

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕОСНОВНЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХВЕЛИЧИН

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕОСНОВНЫХРАЗМЕРОВТРАНСФОРМАТОРА

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕВЕСААКТИВНЫХМАТЕРИАЛОВ

4. РОЗРАХУНОКХАРАКТЕРИСТИК

5. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОКТРАНСФОРМАТОРА

>ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ


ЗАПРОВАДЖЕННЯ

Електрична енергія має низку переваг над іншими формами енергії. Вона легко перетворюється на механічну, світлову, хімічну інші форми енергії, економічно передається великі відстані, розподіляється між будь-яким числом приймачів енергії різної потужності. Тому електрична енергія отримала широке застосування в всіх галузях народного господарства – у промисловості, на транспорті, сільському господарстві та інших.

У промисловості з урахуванням електрифікації дедалі ширше впроваджується комплексна механізація і автоматизація виробничих процесів. Інтенсивно розвиваєтьсяелектротехнология –електротермические іелектролитические засоби одержання і методи обробки металів. Рік у рік входять у лад усі нові й нові автоматичні лінії машин, цехизаводи-автомати. З допомогою електроенергії здійснюється електрозварювання, гарт стали струмами високої частоти та інших.

Процес виробництва та передавання електроенергії є настільки динамічним і постійно підданим випадковимвозмущающим впливам, що автоматичного управління його функціонування неможливо. Такі її особливості, як рівність у кожний час генерованою і випадково мінливих, необхідної навантаженням, потужностей, раз у раз виникаючі короткі замикання, висока швидкоплинність електромагнітних і електромеханічних перехідних процесів, зумовили розвиток технічних засобів автоматичного управління ще початковий становлення електроенергетики. Під автоматичним розуміється управління процесом виробництв, передачі й споживання електроенергії у цілому без особистої участі людини.

Зазвичай перемінний струм, проходячи шлях від генератора до споживача, трансформується 8-9 раз. Отже, сумарна потужність силових трансформаторів у кілька разів перевищує потужності всіх генераторів, встановлених на електростанціях.

Крім передачі й розподілу електричної енергії між споживачами силові трансформатори знаходять стала вельми поширеною для спеціальних навантажень: у різнихвипрямительних, преосвітніх, захисних та інших пристроях. Тому трансформатори є поширенимиелектротехническими пристроями.

>Трансформатор – це статичний електромагнітний апарат, службовець для перетворення змінного струму одного напруги в перемінний струм іншого за незмінною частоті.

Принцип роботи трансформатора грунтується на законі електромагнітної індукції. Конструктивно трансформатор складається із двох або кількох обмоток, пов'язанихелектромагнитно. Для посилення магнітної зв'язок між обмотками трансформатора їх мають на сталевому сердечнику.

Проектування нового трансформатора складається з кількох етапів: розробка ескізного проекту; технічного проекту; робочого проекту й конструкторсько-технологічною підготовки виробництва.

На відміну від реальної проектування в конструкторських бюро, навчальний проектування має свої особливості. Вони полягають у тому, щоб учень здобула навики правильного вибору основних ж розмірів та конструктивних елементів окремих частин трансформатора, які відповідають вимогам завдання проектування; освоїв методи розрахунку всіх технічних даних трансформатора.

Для навчального проектування часто використовується не теоретичні рішення, аполуемпирические формули, що відразу дають можливість знайти такі основні розміри трансформатора, у яких найімовірніше задовольнилися б вимоги завдання проектування.


1.ОПРЕДЕЛЕНИЕОСНОВНЫХЭЛЕКТРИЧЕСКИХВЕЛИЧИН

1.1 Потужність однієї фази і самого стрижня ,кВА

Відповідно до завданням маємо трифазний трансформатор стрижневого типу з концентричними обмотками.

 >кВА, (1.1)

 >кВА.

1.2Фазние напруження і струми:

 У. (1.2)

 У. (1.2 a)

 А. (1.2 б)

 А.

 А. (1.2 в)

 А.

1.3 Активна і реактивні складові напругиКЗ

 (1.3)

 (1.3 а)


2.ОПРЕДЕЛЕНИЕОСНОВНЫХРАЗМЕРОВТРАНСФОРМАТОРА

2.1 Вибір щільності струму в обмотках

Оскільки матеріалом обмоток є мідь, то тут для неї щільність струму слід вибирати не більше 2-3,5А/мм2.

Нехай = 3.0А/мм2.

2.2 Визначення діаметра стрижня

,

 мм (2.2)

Приймаємоd = 0,42 м.

Ставимо величину магнітної індукції в стрижні

 = 1,35Тл.

2.3 Розрахунок числа витків обмоткиНН

 (2.3)

.

Де див2;

 – визначаємо за ескізомступенчатого стрижня.

K32=0.95 – коефіцієнт заповнення.

Малюнок 1 – Ескізступенчатого стрижня

2.4 Розрахунок числа витків обмоткиВН

 (2.4)

2.5 Визначення коефіцієнта трансформації і уточнення числа витків обмоткиВН

 (2.5)

Перевіримо коефіцієнт трансформації стосовнофазних напруг

, (>2.5a)

>Величини вийшли такі близькі, що перераховувати число витків не потрібно.

Визначення регулювальних витків обмоткиВН

Відповідно до завданням, обмоткаВН повинна дозволяти східчасто регулювати витки вище номінального значення й нижче його. Зробити відповіднуотпайку для регулювання витків вниз від номіналу можна завжди, а здобуття права збільшити кількість витків, його потрібно додатково зарезервувати (передбачити) в обмотціВН. Відповідні розрахунки зведемо в таблиці 1.

Таблиця 1 – Розрахунок регулювальних витків обмоткиВН

>Регулир. -5 % -2.5 % Номінал +2.5 % +5 %

W>ВН

1700 1744 1789 1834 1878

2.6 Площа поперечного перерізу одного витка обмоткиВН

 (2.6)

мм2.

Далі необхідно вибрати стандартне значенняобмоточного дроти. Приймаємо стандартне значення площі поперечного перерізу дроти обмоткиВН мм2.

Площа поперечного перерізу витка обмоткиНН

 (>2.6a)

 мм2.

Приймаємо стандартне значення площі поперечного перерізу дроти обмоткиНН рівним 28,95 мм2.

Малюнок 2 – Коефіцієнт заповнення вікна трансформатораобмоточной міддю

Коефіцієнт заповнення вікна трансформатораобмоточной міддю (без ізоляції):

За графіком, показаному малюнку 2 визначаємо = 0,29; = 0,36.


2.7 Площа поперечного перерізу обмоткиНН

 (2.7)

 див2.

2.8 Площа поперечного перерізу обмоткиВН (з урахуванням + 5 % регулювальних витків):

 (2.8)

див2.

2.9 Розрахунок розмірів головною ізоляції вікна трансформатора (відповідно до малюнком 3)

Випишемо головні ізоляційні проміжки нашого випадку: , див (з урахуваннямемкостних іпрессующих кілець); , див; , див; , див; , див.

Для розрахунків доцільно приймати такі співвідношення головних ізоляційних проміжків

Приймемо попередньо ставлення висоти обмоткиНН до її ширині рівним І тут .


Малюнок 3 – Ескіз вікна

Після цього знаходимо:

 (2.9)

 див.

 див.

 (2.9 a)

 див.


2.10 Висота стрижня дорівнює:

 (2.10)

 див.

2.11 Відстань між сусідніми стрижнями (ширина вікна трансформатора)

 (2.11)

 див.


3.ОПРЕДЕЛЕНИЕВЕСААКТИВНЫХМАТЕРИАЛОВ

3.1 Середня довжина витка обмоткиНН

 (3.1)

 див.

3.2 Середня довжина витка обмоткиВН

 (3.2)

див.

3.3 Маса обмоткиНН

 (3.3)

де = 8,9,кг/дм3 – питому вагу міді.

3.4 Маса обмоткиВН

 (3.4)

кг.

3.5 Загальна вагаобмоточной міді

 (3.5)

 кг.

3.6 Вага стрижнівмагнитопровода

 (3.6)

 кг,

дез = 7,65,кг/дм3 – питому вагу електротехнічній стали.

3.7 Вага верхнього й нижнього ярма

 (3.7)

 кг,

де довжина ярма , а площа поперечного перерізу ярма у разі прийнята рівної площі поперечного перерізу стрижня.

3.8 Вага ділянок поєднання стрижнів і яреммагнитопровода

 (3.8)

 кг.

3.9 Загальна вага сталимагнитопровода

 (3.9)

 кг.


4. РОЗРАХУНОКХАРАКТЕРИСТИК

трансформатор електричниймагнитопровод обмотка

4.1 Розрахунок втрат холостого ходу, Вт

 (4.1)

 Вт.

Ця величина вийшла на 2,7 % більше, ніж у завданні. Цю величину можна припустити задовільною, оскільки похибка вбирається у припустимою.

4.2 Розрахунок реактивної складової струму холостого ходу

 (4.2)

4.3 Розрахунок активної складової струму холостого ходу:

 (4.3)

%.

4.4 Розрахунок струму холостого ходу

, %.


Ця величина вийшла більше, ніж у завданні на 14 %, що цілком можна, оскільки похибка вбирається у припустимою.

4.5 Розрахунок втратКЗ в обмотках:

 (4.5)

 Вт.

4.6 Розрахунок втрат надходжень у відводах:

 (4.6)

 Вт.

4.7 Розрахунок втрат надходжень у стінках бака можна навести по (31) чи пізно це

 (4.7)

, Вт.

4.8 Розрахунок втратКЗ

 (4.8)

 = 79810 + 86 + 4500 = 84400, Вт.

4.9 Розрахунок активної складової напругиКЗ

 (4.9)

%.

4.10 Розрахунок реактивної складової напругиКЗ

 (4.10)

 (4.10 а)

 (4.10 б)

 див.

 див.

тоді:

4.11 Розрахунок напругиКЗ

, (4.11)

,%.


Ця величина вийшла більша за ту, що обумовлено завданням, проте похибка дорівнює 1,6 %, що менше припустимою похибки 5 % у разі.

4.12 Розрахунок даних побудувати зовнішньої характеристики.

Оскільки зовнішня характеристика є, власне, прямий лінією, то тут для її побудови визначити дві точки. Розрахунок слід вести обох значень коефіцієнта потужності 0,8 і 1,0. Початкова точка зовнішньої характеристики (холостий хід) буде спільної обох характеристик: при холостому ходу величина напруги дорівнює 100 %.

>Рассчитаем зміна напруги під навантаженням при відомою формулі

, (4.12)

%.

Якщо ,

,%.

Для наочності ці дві лінійні залежності слід побудувати спільною для графіці.

Малюнок 4 – Зовнішня характеристика трансформатора.


4.13 Розрахунок кривою ККД залежно від навантаження

 (4.13)

Результати підрахунків кривих ККД залежно від коефіцієнта навантаження наведемо в таблиці 2 обох значень коефіцієнта потужності 1,0 і 0,8.

Таблиця 2 – Результати підрахунків кривих ККД

> 98,169 99,105 99,14 99,13 99,08 99,02 98,95 98,87 98,78 98,7

>kМ

0,1 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

> 98,53 99,28 99,31 99,3 99,26 99,21 99,16 99,09 99,03 98,95

>Рассчитанние залежності ККД слід подати на графіці. Те, що форму для цих характеристик та його вид подібні, наведемо тільки залежність з коефіцієнтом потужності, рівним 0,8, як найхарактернішій величиною для практики експлуатації трансформаторів. Така характеристика приведено малюнку 5.

Малюнок 5 – Залежність ККДрассчитиваемого трансформатора від величини навантаження при коефіцієнті потужності 0,8 (індуктивний)

5. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОКТРАНСФОРМАТОРА

Визначення геометричних розмірів бака

5.1 Загальна висотамагнитопровода трансформатора

 (5.1)

 м.

5.2 Зовнішній діаметр обмоткиВН

 (5.2)

42 + 2(2 + 6,798 + 2+8,856) = 81,30 див.

5.3 Загальна довжинамагнитопровода трансформатора з обмотками

+ 2(2 + 6,798 + 2 + 8,856) = 247,527 див. (5.3)

5.4Габаритние розміри активною частиною трансформатора

 (5.4)

=115,6247,581,3 див.

5.5 Відповідно до таблицею 10 висота бака дорівнює

 (5.5)

115,6 + 95 =210,6 див.


5.6 Відстань від обмоткиВН до стінки бака з широкою боку відповідно до рекомендаціями

15 див 115/35 = 49 див.

5.7 Відстань від обмоткиВН до округленої частини бака

49/2 = 24,5 див.

5.8 Довжина бака = 247,5 + 49 = 296,5 див.

5.9Ширина бака = 81,3 + 49 2 = 179,3 див.

5.10 Площа бічний поверхні бака

(периметр бака) (5.10)

3,472(0,5832 + 1,79) = 23,563 м2.

5.11 Площа поверхні верхньої кришки

 м2. (5.11)

При визначенні площі охолодження радіаторів (таблиця 12) підходить розмір А = 2000 мм (оскільки висота бака 210,6 мм). На нашому баку можна розмістити до 10 радіаторів, було перевірено попередньому ескізі системи охолодження. Вибираємо кількість радіаторів (), однакову 7.


5.12 Загальна площа поверхні охолодження у разі дорівнює:

 (5.12)

718,9 + 23,563 + 0,753,56 = 158,533 м2.

5.13Удельние втрати у трансформаторі

, (5.13)

 >Вт/м2.

5.14 Середній перегрів олії

, З. (5.14)

5.15 Ставлення центрів висот визначення поправки за таблицею з літератури

Центр втрат = 115,6/2=57,8 див.

Центр бака 247,5/2 = 123,75 див.

Ставлення 57,8/123,75 = 0,47. З цією величини поправка приблизно дорівнює 2,8 З.

5.16 Максимальна температура верхніх верств олії:

 (5.16)

З.


Отримана величина менше припустимою60С, тому розрахунок вважаємо кінченим.


>ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Останніми роками вітчизняне трансформаторобудування продовжувало збільшувати випуск силових трансформаторів, з одночасним розширенням шкал потужностей та напруг. Потужність трифазного трансформатора лише у одиниці досягло 1000 МВА, вище напруга трансформатора 1150 кВ.Проектируются і випускаються заводами серії трансформаторів з новими конструкціями магнітних систем, обмоток і систем охолодження. Удосконалюється технологія виробництва трансформаторів. Розвиваються праці з дослідження полів розсіювання, додаткових втрат надходжень у трансформаторах, механічних сил при коротких замиканнях, систем охолодження та інших. Розробляються нові методи розрахунку різних параметрів трансформаторів із використанням що у розпорядженні наукових і заводів коштів обчислювальної техніки, нових програмних продуктів.

Останнім часом роботи з дослідженню магнітного поля розсіювання і електричного поля трансформатора. У цих досліджень розробляються методи розрахунку додаткових втрат надходжень у обмотках і конструктивних сталях трансформатора й ефективні методи розрахунку механічних сил з урахуванням розрахунку поля розсіювання, і навіть розрахунку ізоляції трансформатора з урахуванням розрахунку електричного поля. Розрахункові методики тих явищ вирізняються великою складністю, зазвичай, вимагають застосування коштів обчислювальної техніки і новітніх програмних продуктів, дозволяють проводити розрахунки численними методами, зокрема, методом кінцевих елементів.


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1 Проектування електричних машин:Учеб. посібник для вузів/ І. П. Копилов, Ф. А.Горяинов, Б. До. Клоков та інших.; під ред. І. П. Копилова. – М.: Енергія, 1980. – 496 з., мул.

2 Розрахунок трансформаторів:Учеб. посібник для вузів/ Тихомиров П. М. – 5-те вид., перераб. ідоп. – М.:Энергоатомиздат, 1986. – 528 з.: мул.

3 Проектування силових трансформаторів для автоматизованих систем електропостачання:учеб. посібник / А. У. Кононенко, Д. А.Тонн. Воронеж:ГОУВП "Воронезький державний технічний університет", 2007. – 126 з.


Схожі реферати:

Навігація