Проектирование силового трансформатора с цилиндрическими слоевыми обмотками и масляным охлаждением
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?й массы трансформатора Gy = 6.48
Экономическое отношение потерь Ksi = 5.815
Активная составляющая напряжения КЗ Uka = 1.392
Масса обмоток, кг Gk = 125.8
Масса стали, кг Gс = 474.5
Потери в обмотках, Вт Pk = 3481.22
Потери в стали, Вт Po = 678.01
Намагничивающая мощность, ВАр Qo = 1931.33
Ток холостого хода, % Io = 0.8188
Приведенные затраты, грн/годZp = 2515.78
Выводы:
Несмотря на полученные данные по оптимизации электромагнитных показателей по двум управляемым переменным и кажущееся существенное снижение приведенных затрат (на 120 грн/год) следует не забывать о возникшей разнице в конструкции магнитопровода трансформатора по оптимизированным оценкам и предварительно рассчитанным:
ПараметрПредварительное значениеОптимизированное значениеДиаметр стержня, мм127.2155.3Высота обмотки, мм930.5538.7Высота окна, мм1020.5629.7Ширина окна, мм190.4206.0Межосевое расстояние, мм311.5361.3Масса стали, кг395.6474.5Масса обмоток, кг159.8125.8
Исходя лишь из изменений геометрии магнитопровода - уменьшения вертикальных размеров и увеличение горизонтальных - очевидно увеличение массы магнитопровода и уменьшение массы обмоток. Это может привести к тому, что при подборе проводов для обмоток НН можно столкнуться с ситуацией отсутствия в сортаменте проводов нужного соотношения a и b, для которых . Поэтому для детального расчета будет принята не оптимизированная, а предварительно рассчитанная модель и ее параметры, хотя по оптимизационному показателю - приведенным потерям - они уступают оптимизированной модели.
Ряд данных из предварительно рассчитанной модели трансформатора будет принят при детальном проектировании.
Основные исходные данные для детального расчета
SнmUл1Uл2UкМатериал обмоткиСхема соединенияМОDHBcДиапазон регулированияМатериал стали МПкВА-кВкВ%--ммммммТл%марка/мм25030,69105,5AlY/Y-031012711001,652Ч2,5Э3407/0,3
Геометрические параметры магнитопровода округлены до ближайших целых значений второго порядка.
Определение фазных напряжений и токов
Фазное напряжение обмотки ВН:
.
Фазное напряжение обмотки НН:
.
Фазный ток ВН для средней ступени напряжения:
.
Фазный ток НН:
.
. Определение конструктивных параметров магнитопровода и размеров изоляции в окне
Сначала определим коэффициент использования площади круга Кг:
.
Это значение несколько отличается от предварительно рассчитанного (0,922), но объясняется тем, что уменьшилось значение диаметра стержня. Полученное значение Кг соответствует значению, указанному для трансформатора рассчитываемой мощности согласно таблицы 2.4 [1].
Теперь найдем коэффициент заполнения пакета электротехнической стали активной (чистой) сталью Кз. Значение этого коэффициента зависит от толщины листов стали, толщины изоляции стали и усилия опрессовки стержня. Согласно таблице 2.2 [1] для стали Э3407 толщиной 0,3 мм Кз = 0,96.
Имея информацию о выше указанных коэффициентах, определим коэффициент заполнения активной сталью площади поперечного сечения стержня магнитопровода:
.
Определим число ступеней (углов пакетов) nс в площади окружности, описанной вокруг стержня. Согласно таблице 2.4 [1] для номинальной мощности Sн = 250 кВА и величине коэффициента использования площади круга Кг = 0,915, число ступеней nс = 6.
Ширина окна:
.
Высота обмоток:
;
.
Изоляционные расстояния для трансформатора с размещением обмоток по схеме 2 класса напряжения 10 кВ выбираем по таблицам 2.6 - 2.8 [1]:
минимально допустимый изоляционный промежуток для обмоток НН от стержня: .
Sн, кВАКласс напряжения, кВНН от ярма 0,5l01, ммНН от стержня a01, мм2500,69154
минимально допустимые изоляционные расстояния для обмоток ВН согласно таблицы 2.7 [1]:
Sн, кВАКласс напряжения, кВВН от ярмаМежду ВН и ННМежду ВН и ВН0,5l02, ммa12, ммt12, ммlн2, ммa22, мм2501030931510
где: t12 - толщина изоляционного цилиндра между обмотками НН и ВН;
lн2 - выступ этого цилиндра за высоту обмоток.
Класс напряжения ВН (до 35 кВ) и номинальная мощность (в диапазоне 25ч400 кВА) рассчитываемого трансформатора не предусматривают наличие изоляционной шайбы и междуфазной перегородки, поэтому в таблице данные величины не приведены и при расчетах учтены не будут.
Ширину вертикальных охлаждающих каналов для 500 < Н = 629 < 1200 согласно таблице 2.8 примем равной: .
Сумма изоляционных расстояний в окне в радиальном направлении:
.
Суммарный размер обмоток поперек окна:
.
Значение предварительного расчета - 110 мм.
Определение числа витков обмоток
Число витков обмотки НН на одну фазу:
.
Ранее рассчитанное значение - 92.
Уточненное значение Bc:
.
Число витков обмотки ВН на одну фазу для средней ступени напряжения:
.
Проверка коэффициента трансформации:
;
.
Число витков для регулирования напряжения (ПБВ):
;
;
;
;
;
.
Рисунок 3. Схема регулирования напряжения
. Расчет среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в об