Материал: Расчет силового трансформатора

k_пу - коэффициент увеличения потерь в прямых стыках;

k_к - коэффициент увеличения потерь в косых стыках.

Для пластин с отжигом можно принять k_пу = 9,60; k_к = 1,15.

=

Сравним полученные потери холостого хода с заданными Р_0зад:

% (5.16)

=

.4 Определение тока холостого хода

Ток первичной обмотки трансформатора, протекающий при холостом ходе при номинальном синусоидальном напряжении и номинальной частоте, называется током холостого хода.

При расчете тока холостого хода определяют его активную и реактивную составляющие.

Активная составляющая тока холостого хода I_0a , вызывается наличием потерь холостого хода P₀.

 (5.17)

=

Обычно определяют не абсолютное значение составляющих тока холостого хода, а их относительные значения по отношению к номинальному току трансформатора, т.е. i₀; i_0a; i_0p , выражая их в % к номинальному току.

 [%] (5.18)

где Р₀ - в [Вт]; S - в [кВА].

=

Для определения реактивной составляющей тока холостого хода рассчитывают намагничивающую мощность х.х. Q₀, [ВА]:

 (5.19)

где q_я и q_с - удельные намагничивающие мощности для стали ярм и стержней по табл.7.5, - в [ВА/кг];

k'₂ = 1,65 при отжиге листов;

k'_пр = 15,1 при отжиге листов;

k'_к = 3,01 при отжиге листов.

q_з - удельная намагничивающая мощность для зазоров, определяемая по табл.7.5 для прямых и косых стыков [ВА/cм²]:

для прямых стыков q_зпр определяется при индукции В_с;

q_зпр=1,920 ВА/cм²;

для косых стыков q_зк определяется при индукции

=; q_зк=0,090

П_з - площадь зазора, [см²]:

для прямых стыков П_зпр = П_с=876,88 см²;

для косых стыков =1240,095 см².

=

Реактивная составляющая тока холостого хода, [%]:

 (5.20)

где S - полная мощность трансформатора, [кВА].

=

Полный ток х.х.:

 (5.21)

=

Сравним полученное значение тока холостого хода с заданным i_0зад:

% (5.22)

=

Рассчитанное значение тока холостого хода превышает заданное на 16 %.

КПД трансформатора определяется по формуле:

, (5.23)

где S - номинальная мощность [кВА].

=

=

6. Тепловой расчет трансформатора

а) Определяем размеры бака и поверхность охлаждения бака и крышки:

ширина бака:

 (6.1)

где а_об - изоляционное расстояние от внешней обмотки до стенки бака, а_об=0,06.

=0,697+2·0,06=0,817 м

длина бака:

 (6.2)

где С - расстояние между осями стержней, [м].

=2·0.715+0,817=2,247 м

глубина бака:

 (6.3)

где l_с - длина стержня;

a_1я - ширина первого пакета ярма;

h_як - расстояние от верхнего ярма до крышки бака (табл. 8.1), h_як=0,16;

h_яд - высота прокладки между нижним ярмом и дном бака, h_яд=0,05.

=1,265+2·0,34+0,16+0,05=2,155 м

В большинстве случаев в трансформаторах используется бак овальной формы. В этом случае площадь боковой поверхности бака, [м²]:

 (6.4)

=

площадь крышки бака:

 (6.5)

=(2,247-2,155)·2,155+

б) Определим превышения температур обмоток над температурой масла:

для винтовой обмотки НН:

 (6.6)

=0,41·377,184^0,6=14,412^оС;

для цилиндрической обмотки ВН:

 (6.7)

=0,159·923,884^0,7=18,938^оС

в) Определим допустимое среднее превышение температуры масла над воздухом из условия, чтобы температура наиболее нагретой обмотки превышала температуру воздуха не более, чем допускает ГОСТ:

 (6.8)

где Θ_ом - наибольшее из значений Θ_ом1 и Θ_ом2.

=65-18,938=56,062^оС

г) Определяем превышение температуры масла в верхних слоях расширителя:

 (6.9)

=1,2·46,062=55,2744^оС

Величина Θ_мвв не должна превышать допустимого значения 65⁰С (во избежание ускоренного окисления масла).

д) Выбираем тип радиаторов. Выберем рекомендуемые в настоящее время радиаторы для трансформаторов с системой охлаждения «М».

е) Определим тепловой поток поверхности бака и радиаторов, при котором превышение температуры масла над воздухом будет ограничено полученной величиной Θ_мв:

 [Вт/м²] (6.10)

=5,34·=640,796 Вт/м²

ж) Определим потери, отводимые с поверхности бака:

 [Вт] (6.11)

=640,796(11,695+0,75·3,845)=9342,005 Вт

з) Потери, которые должны быть отведены с поверхности радиаторов:

 (6.12)

=7747+47340,379-9342,005=45745,374 Вт

и) Необходимая поверхность радиаторов:

 [м²] (6.13)

=

к) По табл. 8.2 выбираем радиаторы. На рисунки 5 показано расположение радиатора по высоте бака и по периметру. При выборе размеров радиатора, числа радиаторов n_р и количества рядов труб n_ряд необходимо руководствоваться следующими соображениями:

высота радиатора не должна быть больше высоты бака:

суммарная площадь конвекции радиаторов должна быть немного больше или равна необходимой:

Выберем 1 радиатор n_р=1 с количеством рядов труб n_ряд=1,

Рисунок 5. Унифицированный прямотрубный радиатор

Высота радиатора Н_р=1795мм.

Поверхность конвекции радиаторов П_р=22,4 м². Суммарная площадь конвекции радиатора больше необходимой:

ширина радиатора: L_р=384 мм;

масса стали радиатора: G_р=237 кг;

масса стали в радиаторе: G_мр=135 кг.

л) Уточняем тепловой поток поверхности бака и радиаторов:

 [Вт/м²] (6.14)

=

м) Уточняем среднее превышение температуры масла над воздухом:

 [⁰C] (6.15)

=0,262·528,776^0,8=39,529^оС

н) Определим превышение температуры наиболее нагретой обмотки над воздухом:

 (6.16)

=18,938+39,525=58,467 ^оС

Полученное значение не превышает предельно допустимого (65 ⁰С).

7. Расчет массы трансформатора

а) Определим массу активной части:

 [кг] (7.1)

где =474,375+641,646=1116,021 кг - масса провода обмоток НН- ВН;

=1,2(1116,021+5000,452)=7339,767 кг

б) Масса бака с радиаторами:

 (7.2)

где γ_ст = 7850 кг/м³ - плотность стали;

=(11,695+2·3,845) ·0,003=0,058 м³ - объем стали бака (δ_ст = 0,003 м - толщина стали бака);

G_р - масса стали радиатора (по табл. 8.2), G_р=237 кг.

=7850·0,058+4·237=1403,3 кг

в) Общая масса масла:

 (7.3)

где γ_м = 900 кг/м³ - плотность масла;

G_мр - масса масла в радиаторе

=

=900·(8,286-1,468+0,5·0,828)+4·135=7048,8 кг

г) Масса трансформатора:

 (7.4)

=7339,767+1403,3+7048,8=15792 кг

Заключение

В данном курсовом проекте был произведён расчёт по проектированию трансформатора ТМ-6300/10. Спроектированный трансформатор имеет отклонения от заданных параметров в пределах допустимых значений. Полученные в результате расчета значения величин должны отличаться от заданных не более чем на:

Полное напряжение К.З.:

Сравниваем полученное напряжение К.З. с заданным :

-напряжение короткого замыкания;

Полные потери К.З.

Сравниваем полученные потери К.З с заданными

- потери короткого замыкания;

Потери холостого хода:

Сравниваем полученные потери Х.Х. с заданными Р_0зад :

-потери холостого хода;

Реактивный ток Х.Х.:

-ток холостого тока

Список используемой литературы

1.       Тихомиров П. М. «Расчёт трансформаторов»: Учеб. пособие для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 528 с.

2.      Пособие к курсовому проекту «Расчет трехфазного силового трансформатора с масленым охлаждением». - Чита, 2005. - 145 с.