Курсовая работа (т): Расчет масляного трансформатора

 витков

Число витков на одной ступени регулирования напряжения при соединении обмоток ВН в треугольник определяется по формуле (6.28) [Л. 1, стр. 281]:

 витка,

где  - напряжение на одной ступени регулирования обмотки. Поскольку на трансформаторе будет установлено ПБВ с шагом 2,5%, то

 = 875 В.

Верхние ступени:  витков,

Номинальное напряжение: витков,

Нижние ступени:  витков.

Плотность тока в обмотке ВН предварительно определяется по формуле (6.33) [Л. 1, стр. 282]:

 А/м²

Сечение витка обмотки ВН предварительно определяется по формуле (6.34) [Л. 1, стр. 282]:

 м²

По сечению  выбираем многослойную цилиндрическую обмотку из круглого провода. Выбираем алюминиевый провод  с бумажной изоляцией по таблице 5.1 [Л. 1, стр. 211]. Уточненное значение =1,51 мм².

Полное сечение витка определяется по формуле (6.36) [Л. 1, стр. 282]:

м²

Плотность тока для такого провода определяется по формуле (6.37) [Л. 1, стр. 282]:

А/м²

Число витков в слое определяется по формуле (6.38) [Л. 1, стр. 283

 витка

Число слоев в обмотке определяется по формуле (6.39) [Л. 1, стр. 283]:

 слоев

Рабочее напряжение двух слоев определяется по формуле (6.40) [Л. 1, стр. 283]:

В

По рабочему напряжению двух слоев по таблице 4.7 [Л. 1, стр. 190] выбираем число слоев равное 6 и общая толщина кабельной бумаги в изоляции между двумя слоями  мм, с выступами на торцах 0,22 м.

 мм

Радиальный размер обмотки с двумя катушками без экрана находим по формуле (6.42) [Л. 1, стр. 283]:

 м,

где - минимальная ширина масляного канала между катушками выбирается равна 5 мм по таблице 9.2 [Л. 1, стр. 426].

Внутренний диаметр обмотки определяется по формуле (6.45) [Л. 1, стр. 284]:

 м

Наружный диаметр обмотки определяется по формуле (6.46) [Л. 1, стр. 284]:

м

Поверхность охлаждения определяется по формуле (6.48) [Л. 1, стр. 285]:

 м²,

где  - коэффициент, учитывающий закрытие части поверхностей обмотки изоляционными деталями и число внутренних и наружных поверхностей;  принимается 0,8, = 2 для обмоток ВН на рейках с каналом [Л. 1, стр. 285].

3. Расчет параметров короткого замыкания

.1 Расчет потерь в обмотках

Основные потери в обмотке НН определяются по формуле 7.4 [Л. 1, стр. 305]:

,

где  - масса металла обмотки НН определяется по формуле 7.7 [Л. 1, стр. 306]:

кг

Вт.

Аналогично определяем основные потери в обмотке ВН:

кг;

Вт

Коэффициент добавочных потерь для алюминиевого прямоугольного провода НН находится по формуле (7.15) [Л. 1, стр. 311]:

,

где  - размер проводника, перпендикулярный направлению линий магнитной индукции поля рассеяния;

 - число проводников обмотки в направлении, перпендикулярном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния;

 - коэффициент, который в этих формулах может быть посчитан по формуле (7.13) [Л. 1, стр. 310]:

,

где  - число проводников обмотки в направлении, параллельном направлению линий магнитной индукции поля рассеяния,

 - коэффициент приведения поля рассеяния, равен 0,95,

 - размер проводника, параллельный направлению линий магнитной индукции поля рассеяния.

Коэффициент добавочных потерь для круглого алюминиевого провода находится по формуле (7.15а) [Л. 1, стр. 311]:

,

где  рассчитывается по формуле (7.13а) [Л. 1, стр. 310]:

;

трансформатор обмотка напряжение короткий замыкание

3.2 Расчет потерь в отводах и стенках бака трансформатора

Длина проводов НН для соединения в звезду определяется по формуле (7.21) [Л. 1, стр. 315]:

м.

Масса отводов НН находится по формуле (7.23) [Л. 1, стр. 315]:

Основные потери в отводах НН определяются по формуле (7-24) [Л. 1, стр. 315]:

Аналогично определяются потери в отводах ВН:

Для соединения в треугольник

Потери в баке и деталях конструкции до выяснения окончательных размеров бака определяются приблизительно по формуле (7.25) [Л. 1, стр. 318]:

Вт,

где K - коэффициент равен 0,02, определяемый по таблице (7.1) [Л. 1, стр. 319].

3.3 Суммарные потери КЗ и расчет напряжения КЗ

Полные потери короткого замыкания, рассчитываются по формуле (7.1) [Л. 1, стр. 304]:

Отклонение практически посчитанного значения потерь короткого замыкания от заданных в задании потерь равно:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле (7.28) [Л. 1, стр. 322]:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле (7.32) [Л. 1, стр. 323]:

%

Напряжение короткого замыкания трансформатора определяется по формуле (7.37) [Л. 1, стр. 326]:

%.

Отклонение посчитанного значения напряжения короткого замыкания от заданного:

.

3.4 Расчет усилий, возникающих при КЗ

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания в обмотке определяется по формуле (7.38) [Л. 1, стр. 328]:

Для обмотки ВН:

А,

Для обмотки НН:

А

где - мощность короткого замыкания электрической сети, равная по таблице 7.2 [Л. 1, стр. 329] 2500 МВА.

Максимальное значение тока короткого замыкания определяется по формуле (7.39) [Л. 1, стр. 329]:

,

где  - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания, определяется по формуле (7.40) [Л. 1, стр. 329]:

;

При

 таблица (7.3) [Л. 1, стр. 330]

Для обмотки ВН:

А.

Для обмотки НН:

А

Рисунок 7 - К определению радиальных сил

Механическая сила в обмотке определяется по формуле (7.43) [Л. 1, стр. 333]:

Для обмотки ВН:

Для обмотки НН:

Сила, разрывающая обмотку определяется по формуле (7.48) [Л. 1, стр. 340]:

Для обмотки ВН:

Н.

Для обмотки НН:

Н

Напряжение на разрыв в проводе обмотки определяется по формуле (7.49) [Л. 1, стр. 340]:

Для обмотки ВН:

МПа,

Для обмотки НН:

МПа

что намного меньше допустимого значения 15 МПа.

Осевая сила, действующая на обмотки рассчитывается по формуле (7.51) [Л. 1, стр. 341]:

,

где  - коэффициент осевой силы, определяемый по формуле (7.52) [Л. 1, стр.341]:

Коэффициент  определяется по формуле (7.53) [Л. 1, стр. 341]:

Из таблицы (7.4) [Л. 1, стр. 342] находим коэффициент :

Поскольку коэффициент  равен 0, то:

Н

Рисунок 8 - К расчету механических напряжений в обмотке

Напряжение сжатия на опорных поверхностях определяется по формуле (7.50) [Л. 1, стр. 340]:

МПа,

что меньше допустимого значения 18-20 Мпа

где n = 8 - число прокладок по окружности обмотки НН (рисунок 8);

а = 0,025 м - радиальный размер обмотки НН;

b = 0,04 м - ширина прокладки для трансформаторов мощностью от 1000 до 63000 кВт.

Найдем значение температуры обмоток через  после возникновения короткого замыкания по формуле (7.54а) [Л. 1, стр. 344]:

где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах масляного трансформатора, ;

- начальная температура обмоток.

Полученная величина не превышает допустимого значения для алюминиевых обмоток , таблица 7.6 [Л. 1, стр. 345].

4. Расчет магнитной системы трансформатора

.1 Определение размеров магнитной системы и массы стали

Из таблицы 8.2 [Л. 1, стр. 357] для стержня диаметром 0,14 м выбираем размеры пакетов. Число ступеней для стержня 6, для ярма - 5. Размеры показаны на рисунке 6.

Таблица 1

Размеры пакетов магнитной системы

Полное сечение стержней и ярма из таблицы 8.2 [Л. 1, стр. 365] равны:

см²; см²; см³.

Активное сечение стержней и ярма определяется по формуле (8.2) [Л. 1, стр. 363]: