Проектирование силового трансформатора с цилиндрическими слоевыми обмотками и масляным охлаждением

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

Министерство образования Украины

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра электрических машин

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по курсу

Основы автоматизированного проектирования ЭМП и ЭМС

Тема:

Проектирование силового трансформатора с цилиндрическими слоевыми обмотками и масляным охлаждением

 

 

 

Содержание

 

Задание на проект

. Предварительное определение расчетных коэффициентов и технико-экономических показателей

. Предварительный расчет основных размеров и конструктивных показателей трансформатора

. Исходные данные для расчета с помощью САПР "Аметист"

. Оптимизация электромагнитных показателей по одной управляемой переменной (УП)

. Оптимизация электромагнитных показателей по двум управляемым переменным (УП)

. Оптимизационный вариант для детального расчета трансформатора. Выводы:

. Определение конструктивных параметров магнитопровода и размеров изоляции в окне

. Расчет среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках НН и ВН

. Определение массы стали магнитопровода. Определение потерь в стали и тока холостого хода

. Тепловой расчет обмоток

. Расчет стоимости трансформатора и определение приведенных затрат на трансформацию электроэнергии

Литература

 

Задание на проект

 

Для выполнения предварительного оптимизационного расчета трансформатора предоставлены следующие данные:

 

SнmfUл1Uл2Диапазон регулированияUкBcМатериал обмоткиСхема соединенияМатериал стали МПСсСAlкВА-ГцкВкВ%%Тл--марка/ммгрн/кггрн/кг250350100,692Ч2,55,51,6ч1,68AlY/Y-0Э3407/0,33,06,0

Трехфазный силовой распределительный трансформатор (Т);

Система охлаждения - масляное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла (М);

Номинальная мощность, Sн - 250 кВА;

Число фаз, m - 3;

Количество обмоток - 2;

Частота питающей сети, f - 50 Гц;

Номинальное линейное напряжение обмотки ВН, 1 - 10 кВ;

Номинальное линейное напряжение обмотки НН, 2 - 0,69 кВ;

Схема и группа соединения обмоток - Y/Y-0;

Напряжение короткого замыкания, Uк - 5,5%;

Материал обмотки - алюминий (Al);

Материал магнитопровода - электротехническая сталь марки Э3407, толщиной 0,3 мм с термостойким магниефосфатным покрытием.

Диапазон регулирования - 2Ч2,5%.

Таким образом, предполагается рассчитать трансформатор типа ТМ 250/10, предназначенного в для работы в режиме длительной нагрузки с регулированием напряжения ПБВ (переключение ответвлений обмотки трансформатора без возбуждения, т.е. после отключения всех обмоток трансформатора от сети).

1. Предварительное определение расчетных коэффициентов и технико-экономических показателей

 

Предварительная оценка отношения стоимости обмоток к стоимости магнитопровода X0 и экономического отношения потерь ?0

По рекомендациям [1] принимаем отношение стоимостей обмоток к стоимости магнитопровода равной: .

Удельная стоимость приведенной массы трансформатора рассчитывается как:

 

,

 

где:

К - коэффициент отношения прейскурантной стоимости всего трансформатора (с отводами, вводами, баком, арматурой, маслом и т.п.) к стоимости магнитопровода с обмотками в собранном виде (выемной части трансформатора); для рассчитываемого трансформатора номинальной мощностью Sн = 250 кВА и классом напряжения 10 кВ принимается равным 1,6;

Кст - коэффициент разности стоимости изготовленного магнитопровода и стоимости его электротехнической стали принимается равным 1,35;

Cст - цена стали Э3407, принимается равной 3 грн/кг.

Тогда,

 

 

Согласно п. 2.1.1 [1] по выбору конструктивных параметров магнитной системы и величины индукции в стержне Bc для стали Э3407 толщиной 0,3 мм рекомендуется значение находится в диапазоне (1,54ч1,7) Тл. Но следует учитывать и номинальную мощность трансформатора Sн, которая в нашем случае больше 160 кВА. Поэтому, согласно таблице 2.1 [1], подходит диапазон (1,6ч1,68) Тл. Принимаем усредненное значение: .

По таблице А7 [1] для стали Э3407, толщиной 0,3 мм при значении индукции Bc = 1,65 Тл, удельные потери составляют: .

Удельная намагничивающая мощность:

 

.

 

Удельные потери в стыке: .

Отсюда,

средние удельные потери в стали собранного магнитопровода:

 

;

 

средняя удельная намагничивающая мощность магнитопровода:

 

;

 

коэффициент стоимости компенсации намагничивающей мощности трансформатора:

 

,

 

Где - удельные затраты на 1 кВт потерь холостого хода за год;

- годовая стоимость 1 кВАр часа реактивной энергии, вырабатываемой статическими конденсаторами.

Экономическое отношение потерь:

 

,

 

Где - удельные затраты на 1 кВт потерь короткого замыкания за год;

- для трансформатора с цилиндрическими слоевыми обмотками;

Кд - коэффициент учета добавочных потерь.

Выбор начального значения активной составляющей напряжения короткого замыкания Ua0

Величина начального значения активной составляющей напряжения короткого замыкания, Ua0, изменяется в пределах (3,0ч1,2)%. Для значения Sн = 250 кВА выберем: .

Предварительные значения потерь в обмотках

Определим предварительные значени