Расчет трансформатора. 4

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

 

Курсовая работа

 

 Разраб.

 

 Консульт.

 

 Руков.

 

 Н. Контр.

 

 Зав. каф.

 

 

Задание

Лит.

Листов

25

БГТУ им. В.Г. Шухова Э-33

Задание для расчета

 

Мощность трансформатора: 1000 кВА

Напряжение ВН: 35 кВ

Напряжение холостого хода:  0,23 кВ

Соединение обмоток ВН: звезда

Соединение обмоток НН: треугольник-ноль

Частота: 50 Гц

 

Характеристики

 

Потери холостого хода: 2,75 кВт

Потери короткого замыкания: 11,6 кВт

Напряжение короткого замыкания:  6,5 %

 

Дополнительные данные

 

Диаметр стержня: 245 мм

Число ступеней: 6

Высота окна (приблизительно): 700 мм

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

 

Курсовая работа

 

 Разраб.

. Р.

 Консульт.

 

 Руков.

 

 Н. Контр.

 

 Зав. каф.

 

 

Задание

Лит.

Листов

32

БГТУ им. В.Г. Шухова Э-31

Содержание

 

Введение 3

Расчет  магнитопровода 5

Выбор размеров пластин пакетов  стержня 6

Расчет сечения ярма 7

Расчет  обмоток 8

Числа витков НН и ВН 9

Расчет фазных токов в обмотках 9

Расчет обмотки низкого напряжения (осевое строение) 10

Расчет обмотки высокого напряжения (осевое строение) 11

Радиальное строение обмоток 13

Определение весов активных материалов 15

Вес магнитопровода 15

Вес обмоточного материала 15

Расчет  характеристик 16

Расчет потерь и тока холостого  хода 16

Расчет потерь короткого замыкания 20

Расчет напряжения короткого замыкания 21

Расчет изменения напряжения 23

Расчет коэффициента полезного  действия 24

Список  использованной литературы 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Трансформатор (от лат. transformo — преобразовывать) — статическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока обычно другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности.

Повышение и понижение напряжения переменного тока и выполняют  силовые трансформаторы. Трансформаторы сами электрическую энергию не производят, а только ее трансформируют, т. е. изменяют величину электрического напряжения. При этом трансформаторы могут быть повышающими, если они предназначены  для повышения напряжения, и понижающими, если они предназначены для понижения  напряжения. Но принципиально каждый трансформатор может быть использован  либо как повышающий, либо как понижающий в зависимости от его назначения, т. е. он является обратимым аппаратом. Силовые трансформаторы обладают весьма высоким коэффициентом полезного  действия (к. п. д.), значение которого составляет от 95 до 99,5%, в зависимости от мощности. Трансформатор большей мощности имеет соответственно и более  высокий к. п. д.

Принцип действия трансформатора основан  на законе электромагнитной индукции, открытом английским физиком Фарадеем в 1831 г. Явление электромагнитной индукции состоит в том, что если внутри замкнутого проводникового контура  изменяется во времени магнитный  поток, то в самом контуре наводится (индуктируется) электродвижущая сила (э. д. с.) и возникает индукционный ток. Чтобы уменьшить сопротивление  по пути прохождения магнитного потока и тем самым усилить магнитную связь между первичной и вторичной катушками или, как их более принято называть, обмотками, последние должны быть расположены на замкнутомИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

Курсовая работа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

Курсовая работа

железном (стальном) сердечнике (магнитопроводе). Применение замкнутого стального магнитопровода значительно снижает относительную величину потока рассеяния, так как проницаемость применяемой для магнитопроводов стали в 800-1000 раз выше, чем у воздуха (или вообще у диамагнитных материалов).

Трансформатор состоит из магнитопровода и насаженных на него обмоток. Кроме того, трансформатор состоит из целого ряда чисто конструкционных узлов и элементов, представляющих собой конструктивную его часть. Элементы конструкции служат главным образом для удобства применения и эксплуатации трансформатора. К ним относятся изоляционные конструкции, предназначенные для обеспечения изоляции токоведущих частей, отводы и вводы - для присоединения обмоток к линии электропередачи, переключатели - для регулирования напряжения трансформатора, баки - для заполнения их трансформаторным маслом, трубы и радиаторы - для охлаждения трансформатора и др.

Магнитопровод и обмотки вместе с крепежными деталями образуют активную часть силового трансформатора.

Трансформатор во время своей работы вследствие возникающих в нем  потерь нагревается. Чтобы температура  нагрева трансформатора (в основном его изоляции) не превышала допустимого  значения, необходимо обеспечить достаточное  охлаждение обмоток и магнитопровода. Для этого в большинстве случаев трансформатор (активную часть) помещают в бак, заполненный трансформаторным маслом. При нагревании масло начинает циркулировать и отдает тепло стенкам бака, а от последних тепло рассеивается в окружающем воздухе.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

Курсовая работа

Расчет магнитопровода

Предварительный выбор диаметра D стержня магнитопровода производится по кривым . Активное сечение Р_ст стержня, т. е. сечение активной стали, будет зависеть от выбранной формы сечения, числа ступеней и коэффициента заполнения.

Число ступеней в принципе должно быть возможно большим, потому что чем  больше ступеней, тем большим будет  коэффициент К_з.кр заполнения площади круга геометрической фигурой сечения стержня. Но по технологическим соображениям число ступеней часто предпочитают ограничивать с тем, чтобы не усложнять производство чрезмерно большим количеством размеров пластин. Поэтому число ступеней выбирается в зависимости от выбранного диаметра D.

Выбранное число ступеней определяет число пакетов пластин, из которых  складывается сечение стержня. Наибольшее сечение стержня (ступенчатой фигуры) получается лишь при определенных соотношениях ширины с_п пакетов к диаметру D. Эти соотношения различны для разных чисел ступеней . Ширина каждого пакета c_п получается путем умножения соответствующего коэффициента на диаметр D.

Сечение ярма, поскольку магнитный  поток в ярме такой же величины, как и в стержне, теоретически (по крайней мере в геометрическом смысле) должно было бы повторять сечение стержня. Однако ярмо не несет обмоток и поэтому его форма не обусловлена в этом отношении особыми требованиями. С другой стороны, желание упростить в какой-то мере конструкцию магнитопровода приводит к уменьшению числа ступеней сечения ярма по сравнению со стержнем. У трансформаторов малой мощности (габарита I) ярмо вообще делают прямоугольного сечения. Для

трансформаторов габарита II наиболее распространенным является двухступенчатое (Т-образное) ярмо. И лишь у более крупных трансформаторов габарита III и выше ярмо делают многоступенчатым с числом ступеней, близким или равным числу ступеней стержня.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

Курсовая работа

Основные размеры магнитопровода Н и МО определяются после расчета обмоток, при котором производится раскладка витков в окне магнитопровода и тем самым определяются размеры окна магнитопровода.

Выбор размеров пластин пакетов стержня

 

Диаметра D стержня магнитопровода по кривым D = 180 мм, сечение стержня по заданию имеет шестиcтупенчатую форму. Полученные значения c_n подбираем до ближайшего нормализованного размера, дающего наивыгоднейший раскрой стали:

c₁ = 0,959 · 245 = 234,95,  принимаем 235 мм;

c₂ = 0,875 · 245 =214,37,        принимаем 215 мм;

c₃ = 0,768 · 245 =192,57,     принимаем 193 мм;

c₄ = 0,6 · 245 = 147,  принимаем 147 мм;

c₅ = 0,484 · 245 = 118,58, принимаем 119 мм;

c₆ = 0,283 · 245 = 69,33,  принимаем 70 мм.

Затем определяем толщину b_n пакетов с тем, чтобы ступенчатая фигура вписывалась в окружность диаметра D = 245 мм. Эти действия удобно записать в следующем виде:

b₁ = √ (D² - c₁²) = √ (245² - 235²) = 69 мм;

2b₂ = √ (D² - c₂²) - b₁ = √ (245²- 215²) - 69 = 48 мм;

2b₃ = √ (D² - c₃²) - (b₁ + 2b₂) = √ (245²- 193²) - 117 = 34 мм;

2b₄ = √ (D² - c₄²) - (b₁ + 2b₂ + 2b₃) = √ (245²- 147²) - 151 = 45 мм;

2b₅ = √ (D² - c₅²) - (b₁ + 2b₂ + 2b₃ + 2b₄) = √ (245²- 119²) - 196 = 18 мм;

2b₆ = √ (D² - c₆²) - (b₁ + 2b₂ + 2b₃ + 2b₄ + 2b₅) = √ (245²- 70²) - 214 = 20 мм;

Σb = 234 мм.

Далее определяем геометрическое и  активное сечение стержня. Коэффициент  заполнения К_з принимаем равным 0,93.

Определяем сечение стержня:

пакет 1 F_ф1=с₁∙b₁=235∙69=162,2 см²;

пакет 2 F_ф2=с₂∙b₂=215∙48=103,2 см²;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

Курсовая работа

пакет 3 F_ф3=с₃∙b₃=193∙34=65,6 см²;

пакет 4 F_ф4=с₄∙b₄=147∙45=66,1 см²;

пакет 5 F_ф5=с₅∙b₅=119∙18=21,4 см²;

пакет 6 F_ф6=с₆∙b₆=70∙20=14 см²;

ΣF_ф=432,5 см²;

            Сечение стали:

F_ст = К_з ·Σ F_Ф = 0,93 · 432,5=402,2 см²

Сечение двух средних пакетов стержня (для расчета весов углов магнитопровода):

F^'_ст = К_з ·(c₁b₁ +c₂b₂)=0,93·(162,2+103,2)=246,8 см².

Расчет сечения ярма

Сечение ярма прямоугольной или  двухступенчатой формы обычно делается усиленным, т.е. его сечение должно быть примерно на 5% больше сечения стержня.

Для определения ширины пластины среднего пакета ярма, т.е. его высоты h₁, зная, что ярмо имеет прямоугольную форму с усилением 15%:

h₁ = (1,15 ·Σ F_ф) /Σ b = (1,15 · 432,4) / 23,4 = 21,25, принимаем 21,3 см..

Ширина пластин крайних пакетов  ярма равна примерно h₂ =0,8 · h₁, т.е h₂ = 0,8 · 21,3=17,04, принимаем 17 см.

Определяем активное сечение ярма:

F_я = К_з · [(b₁ + 2 b₂) · h₁ + 2(b₃ + b₄ + b₅ + b₆) · h₂] = 0,93 · [(6,9 + 4,8) · 21,3 + (3,4 + 4,5 + 1,8 + 2) · 17] = 416,7 см².

Коэффициент усиления ярма:

K_у = (F_я - F_ст) / F_ст = (416,7 – 402,2) / 402,2 = 0,036или 3,6%.

 

 

 

Расчет обмоток

Расчет обмоток ведется исходя из фазных значений токов и напряжений.

Мощность трехфазной системы переменного  тока:

S = U_л · I_л · √3 · 10^-3 кВА,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

Курсовая работа

где U_л - линейное напряжение, В;

I_л - линейный ток, А, откуда:

I_л = (S · 10³)  /  (U_л · √3) А.

При схеме соединения "звезда" фазное значение тока: I_ф = I_л .

При схеме "треугольник": I_ф = I_л / √3.

В задании на проектирование трансформатора задаются линейные напряжения U_1л и U_2л. Обмотки же каждого стержня должны рассчитываться на фазные напряжения. Поэтому при расчете числа витков обмоток трехфазного трансформатора должны учитываться соотношения между фазными и линейными напряжениями в зависимости от заданной схемы соединения обмоток: при схеме "звезда" U_л= √3 · U_ф, а при схеме "треугольник" U_л = U_ф.

Число витков w определяется исходя из основной формулы напряжения трансформатора для частоты сети 50 Гц:

w = (U_фНН · 10⁴)  /  (222 · B_ст ·F_ст).

где U_ф - фазное напряжение, В;

B_ст - индукция в стержне, Тл;

F_ст - активное сечение стержня, см².

Значением В_ст задаются в зависимости от марки применяемой электротехнической стали. Для холоднокатаной стали марок Э320 и Э330 обычно принимают В_ст = 1,7 Тл.

Числа витков НН и ВН

Найдем число вольт на виток  e_w исходя из основной формулы напряжения трансформатора. Задаемся значением индукции В_ст = 1,7 Тл, тогда:

e_w = 222 · B_ст · F_ст · 10^-4 = 222 · 1,7 · 402,2 · 10^-4 = 15,1 В.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

Курсовая работа

Сначала определяем число витков обмотки  НН как меньшее. При этом принимаем  во внимание, что при схеме звезда U_ф = U_л / √3.

w_НН = U_{ф НН} / e_w = U_{л НН} / (√3 · e_w) = 230 / (√3 · 15,1) = 8,9, принимаем 9 витков.

Число витков обмотки ВН определяется исходя из фазного коэффициента трансформации:

w_ВН =  w_НН · [(U_{л ВН} · √3) / (U_{л НН} · √3)] = 9 · (10000 / 230) = 391,3 , принимаем 391 витков

Число витков регулировочной ступени  обмотки ВН (5%):

w_рег = 0,05 · w_ВН = 0,05  · 391 = 20 витков.

Записываем число витков на всех ступенях напряжения:

411- 391 -371/ 9 витков.

 

Так как число витков НН округлялось  до целого числа, то уточняем индукцию в стержне и ярме:

B_ст = (U_{ф НН} · 10⁴) / (√3 · w_НН · 222 · F_ст) = (230 · 10⁴) / (√3 · 9 · 222 · 402,2) = 1,683Тл;

B_я = B_ст · (F_ст / F_я) = 1,615 · (402,2 / 416,7) = 1,558 Тл.

Расчет фазных токов в обмотках

 

При схеме "звезда" для обмотки  НН I_ф = I_л:

I_{ф НН} = I_{л НН} = (S · 10³) / (√3 · U_{л НН}) = (1000 · 10³) / (√3 · 230) = 2557,5 А;

При схеме "треугольник" для обмотки ВН I_ф = I_л:

I_{ф ВН} = I_{л ВН} /√3 = (S · 10³) / (3· U_{л ВН}) = (1000 · 10³) / (3 · 10000) = 33,33 А;

Расчет обмотки низкого напряжения (осевое строение)

 

Для обмоток НН при напряжениях  до 690 В, токах до 2000 А и мощности до 1600 кВА применяются цилиндрические двухслойные обмотки. При больших токах целесообразно применять винтовые одно- или двухходовые обмотки.

Непрерывные обмотки применяются  для обмоток низкого напряжения при напряжениях свыше 3000 В и для обмоток высокого напряжения.

Размеры (сечения) обмоточных проводов выбираются исходя из допустимых значений плотности δ тока в проводах.

 Плотность тока зависит от  выбранного типа обмотки, условий  ее охлаждения и значения нагрузочных  потерь (потерь в обмотках). Для  цилиндрической слоевой обмотки  предварительно может быть принято  δ = 4 - 4,5 А/мм², а для непрерывной и винтовой обмоток δ = 3,5-4 А/мм².

Для масляных трансформаторов применяются  медные или алюминиевые обмоточные провода прямоугольного сечения  марок ПББО, АПББО, ПБ-М, АПБ-М, ПБД.

Для расчета выбрана двухслойная  цилиндрическая обмотка. Плотность  тока выбирается в пределах 4 - 4,5 А/мм².

Слоевая цилиндрическая обмотка наматывается как из круглого, так и из прямоугольного провода в один, два или несколько  слоев, в соответствии с чем она будет называться одно-, двух- или многослойной обмоткой. Обмотка из прямоугольного провода может наматываться в один или несколько параллельных проводов с укладкой их плашмя или на ребро. Слоевые обмотки из прямоугольного провода чаще изготовляются двухслойными, что конструктивно является более удобным, так как это позволяет более просто закреплять ее выводные концы. В зависимости от условий охлаждения между слоями прокладывается изоляция из электрокартона или устраивается канал Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

Курсовая работа

для циркуляции масла (для трансформаторов  с масляным охлаждением). Канал образуется при помощи реек.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

Курсовая работа

Необходимое сечение провода:

s_п = I_{ф НН} / δ_НН = 1004 / 4,5 = 223,1 мм².

Выбираем медный провод марки ПББО 9,3x5,1 мм сечением 46,5 мм² т берем 5 параллнльных проводов ,общее сечение которых s_п =5·46,5=232,5 мм²

Уточняем плотность тока:

δ_НН = 1004 / 232,5 = 4,32 А/мм².

Определяем осевой размер обмотки  НН:

H_{o НН} = (b + 0,55) · n · (w_НН / 2 + 1) · 1,03 = (9,3 + 0,55) · 5 · (17 / 2 + 1) · 1,03 = 481,91 мм,

где b = 9,3 - осевой размер провода, мм;

n = 5 - число параллельных проводов;

1,03 - коэффициент, учитывающий неплотность укладки проводов.

Радиальный размер обмотки НН:

a₁ = (a + 0,55 + 1) · 2 + a_к =  (5,1+0,55+1)·2+5=18,3мм принимаем19,

где a = 5,1 - радиальный размер провода, мм;

1. Толщина бандажа из киперной ленты,мм;

а_к=5 – палмпльный размер масляного канала ,мм ;

 

Расчет  обмотки высокого напряжения (осевое строение)

Для расчета выбрана непрерывная  обмотка. Плотность тока выбирается в пределах 3,5 - 4 А/мм².

Дисковая обмотка состоит из дисковых катушек, соединенных между  собой последовательно или параллельно. Дисковые катушки наматываются прямоугольным  проводом и большей частью группируются в двойные катушки исходя из удобства соединения внутренних концов. Обычно двойные дисковые катушки наматываются из одного целого отрезка провода. Для  этого намотку каждой катушки  начинают от середины (т. е. от места  соединения катушек) и таким образом  получается двойная катушка. Дисковая обмотка применяется главным  образом для крупных трансформаторов. Между катушками обычно устраиваются охлаждающие Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

Курсовая работа

каналы. Дисковые обмотки (как и  сходные с ними по конструкции непрерывные и винтовые обмотки выгодно отличаются от слоевых и катушечных обмоток большей механической прочностью в осевом направлении. Однако вместе с тем стоимость и трудоемкость дисковых обмоток выше, чем у слоевых обмоток. Если обмотка состоит из ряда последовательно соединенных дисковых катушек, то она может быть намотана непрерывно, т. е. без обрыва провода между отдельными катушками. Таким образом, получается так называемая непрерывная дисковая обмотка, или короче непрерывная  обмотка. Непрерывная обмотка наматывается  на рейки, на бакелитовые или временные железные цилиндры. Между катушками ставятся прокладки шириной 40 или 50 мм из электрокартона, создающие каналы для охлаждения обмотки. Эти прокладки укрепляются на рейках посредством выреза в виде "ласточкина хвоста".

Необходимое сечение провода:

s_п = I_{ф ВН} / δ_ВН = 13,3 / 4 = 3,325 мм².

Принимает число катушек равным 43 штукам.

         При 42 катушках  на 1 катушку с каналом приходится

Н₁=Н₀/42=481,91/42=11,47принимаем11,5мм ;

         Определяем  ширину провода из следующего  соотношения Н₁-h_н

Где h_н=от 6,5 до 7,5

        Выбираем соответствующий  провод 5,1 x 2,44 сечением 11,9мм²

        По полученным значения уточняем плотность тока:

Δ_ВН = 13,3 / 11,9= 1,12 А/мм².

Распределение витков по катушкам происходит следующим образом.

Из общего числа катушек 43: 4 катушек  будут регулировочными (10%), остальные 38 – основными.

38 катушек x 19 витков = 722 витка;

4 катушка x 10 витков = 40 витков;

1 катушка x 15 витков = 15 витков;

Всего 43 катушки      777витков

Расчет осевого строения:

С учетом изоляции 0,5

5,1+0,5=5,6

2,44+0,5=2,94

Таким образом получим ,что 43 катушки по ширине 43∙5,6=240,8 далее количество каналов38 ,38∙h_н=38∙6,5=247

И один канал является увелличинным12

Всего 240,8+247+12=499,8

Прессовка = -17,89 мм;

Высота обмотки H_o = 481,91 мм.

Прессовка изоляционных прокладок  составляет:

(17,89/499,8)·100 = 3,57%, что находится в допустимых пределах(<6%).

Определяем радиальный размер обмотки  ВН:

а₂ = w_к · (a + 0,5) · 1 · 1,03 = 19 · (1,40 + 0,5) · 1 · 1,03 = 57,53 мм,

где a = 2,44 - радиальный размер провода, мм;

w_к = 19 - число витков в самой большой катушке;

1 - количество параллельных проводов  в витке;

1,03 - коэффициент, учитывающий неплотность укладки проводов.

Принимаем a₂ = 58 мм.

Радиальное  строение обмоток

 

Радиальное строение обмоток, мм:

180 диаметр стержня

6 канал

180+2·6=192

5 цилиндр

192+2·5=202

5 канал

200+2·5=212

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

Курсовая работа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

Курсовая работа

          4 цилиндр

212+2·4=220

4 канал

220+2·4=228

3 цилиндр

228+2·3=234

3 канал

234+2·3=240

2 цилиндр

240+2·2=244

 2 канал

244+2·19=282

1 цилиндр

282+2·1=284

1 канал

2884+2·58=400

10 расстояние между обмотками  соседних фаз.

Расстояние между осями стержней:

MO = 400 + 10 = 410 мм.

Высота H окна магнитопровода равна высоте(длине) H₀ обмотки плюс изоляционные расстояния до ярма, которые для данной мощности и напряжения равны 50 мм:

H = 481,91 + 2 · 50 = 581,91 мм.

Таким образом получены все основные размеры магнитопровода и обмоток ВН и НН.

 

 

 

 

Определение весов активных материалов

Вес магнитопровода.

Вес стержня:

G_ст = γ · m · F_ст · H · 10^-3 = 7,65 · 3 · 217,9 · 58,2 · 10^-3 = 291 кг,

где γ = 7,65 · 10^-3 · кг / см³ - удельный вес электротехнической стали;

m - число стержней магнитопровода;

F_ст, см² - сечение стержня;

Н, см - высота окна магнитопровода.

Вес прямой части ярма:

G_я.п = γ · 4 · F_я · MO · 10^-3 = 7,65 · 4 · 227,7 · 41,0 · 10^-3 = 285,67 кг,

где F_я., см² - сечение прямой части ярма;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

Курсовая работа

МО, см - расстояние между осями  стержней.

Вес угловой части ярма:

G_я.у = γ · 2 · [F_ст · h₂ + F'_ст · (h₁ - h₂)] · 10^-3 = 7,65 · 2 · [227,7 · 12,5 + 140,9 · (15,6 - 12,5)] · 10^-3 = 50,23 кг.

где F'_ст, см² - сечение двух средних пакетов стержня;

h₁, h₂, см, - ширина пластин среднего и крайнего пакета ярма соответственно.

Вес ярм:

G_я = G_я.п + G_я.у = 285,6 + 50,2 = 335,8 кг.

Общий вес электротехнической стали:

G_с = G_ст + G_я = 291 + 335,8 = 626,8 кг.

Вес обмоточного материала.

Обмотка НН:

Для обмотки выбран медный провод марки ПББО.

G_НН = m · γ · π · s_п · D_НН · w_НН · 10^-6 = 84 · 232,5 · 197,8 · 17 · 10^-6 = 65,67 кг,

 где m · π · γ · 10^-6, кг/мм³ - удельный вес материала обмоток с учетом их числа m = 3;

D_НН=180+17,89=197,89

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

Курсовая работа

Обмотка ВН:

Для обмотки выбран медный провод марки ПБ.

G_ВН = m · γ · π · s_п · D_ВН · w_ВН · 10^-6 = 84 · 11,9 · 297,8 · 777 · 10^-6 = 231,3 кг.

          D_ВН=180+100+17,89=297,89

Обмотка ВН для расчета потерь короткого  замыкания:

G'_ВН = 84 · 11,9 · 297,8 · 742 · 10^-6 = 221 кг.(для  расчета потерь короткого замыкания)

Общий вес обмоточной меди:

G_м = G_НН + G_ВН = 65,67 + 231,3 = 297 кг.

Расчет основных характеристик

Расчет потерь и тока холостого  хода.

Потери холостого хода P_х трансформатора состоят главным образом из потерь в активной стали магнитопровода. Электрические потери в первичной обмотке, вызванные током холостого хода, относительно малы и ими пренебрегают.

Потери в конструкционных стальных деталях остова трансформатора и  диэлектрические потери в изоляции, имеющие место при холостом ходе, не поддаются точному расчету, и  они обычно учитываются коэффициентом  добавочных потерь, определяемым опытным  путем. Потери в стали состоят  из потерь от перемагничивания (гистерезиса) и потерь от вихревых токов. Процентное соотношение этих потерь (бывает различно и зависит от марки применяемой электротехнической стали.

При расчете потерь в стали, а  также при их измерении во время  испытания трансформатора определяют общие потери в стали, не разделяя их по отдельным составляющим, так  как в этом нет необходимости .

Потери в стали зависят от ее марки, толщины, частоты тока, индукции и веса. Значения удельных потерь, т.е. потерь на единицу веса, выражаемых в Вт/кг, нормированы ГОСТ 802—58. Однако в готовом трансформаторе на величину потерь в стали влияет еще целый ряд факторов, как-то: род Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

Курсовая работа

изоляции пластин, применение отжига пластин после их обработки, качество сборки, конструкция магнитопровода и др. Точный учет влияния этих факторов не всегда возможен, поэтому при расчете пользуются кривыми или таблицами, составленными на основании испытания реальных конструкций магнитопроводов. К данным таблиц, взятым за основные, вносятся корректирующие поправки в виде коэффициентов, учитывающих конкретные особенности конструкций магнитопровода, а также и технологию его изготовления.

Значения удельных потерь и намагничивающей  мощности стали взяты из табл. 4.1. Так как значение индукции в стержнях и ярмах обычно различаются между  собой, то потери в стали определяются отдельно для стержней и ярм, и  затем результаты складываются.

К полученному значению потерь в  стали вносятся поправочный коэффициент  добавочных потерь К_д, учитывающий неравномерное распределение индукции по сечению стержня и ярма, который может быть взят из табл. 4.2 [1]. При расчете потерь в магнитопроводе, собранном из пластин холоднокатаной стали обычной конструкции - с прямыми стыками, потери в углах магнитопровода увеличиваются. Это увеличение  потерь происходит вследствие несовпадения направления магнитных линий и направления прокатки стали, и может быть учтено коэффициентом К_у = 1,5 для стали. На этот коэффициент умножается   вес стали углов магнитопровода.

При холостом ходе трансформатора по его первичной обмотке течет  ток холостого хода I_o. У идеального трансформатора (не имеющего потерь) это будет чисто намагничивающий ток, т.е. ток, создающий намагничивающую силу (ампер-витки), необходимую для образования в магнитопроводе главного магнитного потока Ф, сцепленного с обеими обмотками трансформатора. У реального трансформатора ток холостого хода состоит из реактивной (намагничивающий ток) и активной (компенсирующей потери холостого  хода)  составляющих.

Изм.

Лист

№ докум.