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, Uл1 - 10 кВ;
Номинальное линейное напряжение обмотки НН, Uл2 - 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