Расчет силового трансформатора ТМ-250 кВА

Курсовой проект - Физика

Другие курсовые по предмету Физика

Введение

силовой трансформатор электрический замыкание

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Назначение силовых трансформаторов состоит в преобразовании электроэнергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электроэнергии.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной электрической сети во многом определяющим эффективность ее работы. Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно велик и для большинства из них составляет 98-99 %. Однако, вследствие многократной трансформации электроэнергии и размещения в системах электроснабжения трансформаторов с общей мощностью, в несколько раз превышающей мощность генераторов, общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенных значений. Поэтому одной из важнейших задач, стоящих в настоящее время перед разработчиками трансформаторов, является задача существенного уменьшения потерь энергии, т.е. потерь холостого хода и короткого замыкания. Не менее актуальной является задача снижения стоимости разрабатываемых и изготовляемых трансформаторов, решаемая за счет выбора рациональной конструкции и экономии основных используемых материалов.

В курсовом проекте предусматривается разработка силового двухобмоточного трансформатора типа ТМ, применяемого на цеховых трансформаторных подстанциях в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Расчет основных электрических величин

 

Мощность одной фазы трехфазного трансформатора

 

 

гдеSн - номинальная мощность трансформатора, кВА;

m - число фаз трансформатора.

Мощность на одном стержне магнитопровода

 

 

гдес - число активных стержней.

Номинальный ток обмоток трехфазного трансформатора

 

(1)

 

где Uн - номинальное напряжение соответствующей обмотки, кВ.

В соответствии с выражением (1) получим

 

 

Фазный ток, в соответствии с предложенной схемой треугольник/звезда с нулем, определится, как

 

Фазное напряжение, в соответствии с предложенной схемой треугольник/звезда с нулем, определится, как

 

Uфв = Uнв = 10 кВ,

 

Определим активную составляющую напряжения короткого замыкания

 

 

где Рк - потери короткого замыкания трансформатора, Вт.

Тогда реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определится, как

 

 

где Uк% - напряжение короткого замыкания, %.

 

Выбор конструктивной схемы трансформатора. Общая конструктивная схема трансформатора

 

В зависимости от взаимного расположения стержней, ярм и обмоток магнитопроводы разделяются на стержневые, броневые и бронестержневые. По взаимному расположению стержней и ярм магнитопроводы разделяются на плоские и пространственные.

Наибольшее распространение в практике трансформаторостроения получили магнитопроводы стержневого типа со ступенчатой формой поперечного сечения стержня, вписанной в окружность, и с обмотками в виде круговых цилиндров.

В соответствии с заданием необходимо спроектировать трехфазный трансформатор с номинальной мощностью 250 кВА. Для трансформатора подобной мощности выберем плоский стержневой магнитопровод.

Общая конструктивная схема трансформатора с таким магнитопроводом представлена на рисунке 1.

 

1 - стержень, 2 - ярмо, 3 - обмотка НН, 4 - обмотка ВН.

Рисунок 1 - Общая конструктивная схема

 

По способу сборки различают следующие плоские магнитные системы:

-шихтованные впереплет, ярма и стержни которых собираются из пластин как единая цельная конструкция;

-стыковые, ярма и стержни которых, собранные и скрепленные раздельно, при сборке системы устанавливаются встык и скрепляются стяжными конструкциями.

Собранные впереплет плоские шихтованные магнитные системы благодаря простой и дешевой конструкции крепления и стяжки, а также относительной простоте сборки получили наибольшее распространение в трансформаторостроение. Поэтому для трансформатора выберем шихтованную впереплет магнитную систему.

Для шихтованной впереплет магнитной системы существует несколько планов шихтовки пластин. Средней по технологической сложности и параметрам холостого хода является схема с косыми стыками в четырех и комбинированными в двух углах. Несколько проще технология заготовки пластин и сборки магнитной системы с косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах, но такая магнитная система имеет более высокие потери и ток холостого хода. Наименьшие потери и ток холостого хода имеет магнитная система с шихтовкой пластин косыми стыками в шести углах.

Наибольшее практическое распространение получила схема, изображенная на рисунке 2.

 

Рисунок 2 - Шихтовка пластин косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах

 

Для дальнейшего расчета трансформатора выберем шихтовку пластин косыми стыками в четырех и прямыми стыками в двух углах.

Поперечное сечение стержня и ярма имеет вид симметричной ступенчатой фигуры (см. рисунок 1). Диаметр окружности, в которую можно впис?/p>