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>