Рассчитать конструкцию и параметры силового трансформатора с масляным и воздушным охлаждением

Введение
1.Выбор магнитопровода
1.1Определение расчетной мощности трансформатора
1.2Выбор конструкции магнитопровода
1.3Выбор материала сердечника
1.4Выбор параметров магнитопровода
1.5Определение произведения сечения сердечника на площадь окна
1.6Определение коэффициента КQp
1.7Выбор типоразмера магнитопровода
2.Определение числа витков обмоток.
2.1Определение падения напряжения
2.2Электродвижущая сила на виток
3.Определение потерь в стали и намагничивающего тока.
3.1Потери в стали
3.2Активная составляющая намагничивающего тока
3.3Ток первичной обмотки при номинальной нагрузке
3.4Ток холостого хода
3.5Оценка результатов выбора магнитной индукции
3.6Коэффициент мощности
4.Электрический и конструктивный расчет обмоток.
4.1Выбор плотностей тока в обмотках
4.2Выбор стандартных сечений и диаметров проводов
4.3Вычисляем амплитудные значения рабочих напряжений
4.4Определяем изоляционные расстояния

Зависимость вторичного напряжения от нагрузки (при ): , где ; cosφ = 0.8; sinφ = 0.6.
Таблица:
β ∆U’%( Cosφ = 1; sinφ = 0) U2’ ∆U”%( Cosφ = 0,8; sinφ = 0,6) U2”
Cosφ = 1; sinφ = 0;
Uacosφ+ UPcosφ
Cosφ = 0,8; sinφ = 0,6; 0 0 231,21 0 231,21 0.25 0,33 230,45 1,07 228,74 0.50 0,67 229,66 2,13 226,29 0.75 0,99 228,92 3,20 223,81 1.00 1,33 228,90 4,26 221,36 1.25 1,66 227,37 5,33 218,89 Внешние характеристики трансформатора ; :
Тепловой расчет трансформатора
Проверочный тепловой расчет обмоток.
Удельные потери НН обмотки определяем как потери в меди отнесенные к 1см3 общего объема обмотки:
;
Условная теплопроводность обмотки без учета межслойной изоляции:, где определяем по таблице 9.1[2]; ;
Средняя теплопроводность обмотки (при равномерном распределении витковой и межслойной изоляции): , где определяем по таблице 9.1[2];
Перепад температуры внутри обмотки, намотанной непосредственно на изоляционный цилиндр: , где а = 22,2 (см) – радиальный размер катушки.
Средний перепад температуры по обмотке .
Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом где q = 160 (Вт/м2) – определяем по таблице 9.2[2].
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой масла: ;
Удельные потери многослойной цилиндрической обмотки определяем как потери в меди отнесенные к 1см3 общего объема обмотки:
;
Условная теплопроводность обмотки без учета межслойной изоляции:, где определяем по таблице 9.1[2]; ;
Средняя теплопроводность обмотки (при равномерном распределении витковой и межслойной изоляции): , где определяем по таблице 9.1[2];
Перепад температуры внутри многослойной цилиндрической обмотки из круглого провода при наличии каналов:
, где ;
Средний перепад температуры по обмотке .
Перепад температуры между поверхностью обмотки и маслом где q = 160 (Вт/м2) – определяем по таблице 9.2[1].
Среднее превышение температуры обмотки над средней температурой масла: .
Тепловой расчет бака
Т.к. заданная мощность трансформатора 1000000 ВА, то необходимо применить бак с навесными радиаторами с прямыми трубами в два ряда.
По минимальным изоляционным расстояниям ранее определили минимальные
размеры бака:
Длина – А = 111,4(см)
Ширина равная В = 68,98(см)
Глубина – Н = НВ + НЯК (определяется высотой активной части
,
где n – толщина подкладки под нижнее ярмо, и минимальным расстоянием от верхнего ярма до крышки бака – НЯК = 30 см);
Примем округленные значения: А = 112 (см), В = 70 (см), Н =72(см).
Допустимый средний перегрев масла над воздухом: , где – больший перегрев обмотки (ВН или НН) над маслом.
Допустимый средний перегрев стенки бака над воздухом: , –обычно принимается в пределах 3–6°С.
Поверхность теплоотдачи излучением предварительно определяется внешним периметром по охладителям (для бака овального сечения): , где К принимают равным от 1,5 до 2, в зависимости от количества рядов труб (охладителей).
Поверхность теплоотдачи путем конвекции (предварительно): .
Фактические размеры трубчатого бака:
;
Возьмем в качестве охладителя круглые
трубы диаметром d = 5,1 (см). Они
выпускаются с двумя рядами труб
по 20 труб в ряду. Крепление к баку
осуществляется с помощью
разъемного соединения на фланцах,
при этом коэффициент теплоотдачи
kф = 1,344 выбирается по таблице 9.6[2];
А = 710 (мм), С = 253 (мм) – выбирается по
таблице 9.9[2].
Поверхность конвекции труб:
– одного охладителя
выбирается по таблице 9.9[2].
Поверхность конвекции гладкой части бака:
;
Поверхность крышки: , где
– ширина крышки (см); – длина крышки (см); вР = 6 (см) – ширина рамы принимается равной от 4 до 10 (см) при мощностях от10 до 5600 (кВА).
Суммарная приведенная поверхность конвекции: ,
где r – число охладителей;
КТР – коэффициент, учитывающий улучшение конвекции у поверхности труб, по сравнению с гладкой стенкой;
ККР – коэффициент, учитывающий величину закрытия поверхности изоляторами и арматурой.
Поверхность излучения определяется параметром, равным длине нити, обтягивающей бак по трубам и высотой бака: .
Определение фактических перегревов производится на базе определения потерь и поверхностей охлаждения.
Средний перегрев стенки бака над воздухом: ;
Средний перегрев масла вблизи стенки по сравнению с температурой стенки бака: ;
Перегрев верхних слоев масла над окружающим воздухом: , где δ= 1,2 – учитывает перегрев верхних слоев над остальным маслом;
Перегрев средних слоев масла над окружающим воздухом: ;
Перегрев обмоток над окружающим воздухом:
Обмотки ВН: ;
Обмотки НН: ;
Определение веса масла и размера расширителя
Внутренний объем бака: ;
Объем вынимаемой части (приближенно): ;
Объем масла: ;
Вес масла трансформатора: ;
Объем расширителя: ;
Диаметр расширителя: .
Технико – экономические показатели
Удельный расход меди: ;
Удельный расход электротехнической стали: .
Список используемой литературы
Расчет силового трансформатора. Э.Г.Манн – учебное пособие. Пермь 1977 г.
Расчет трансформаторов. П.М.Тихомиров – энергоатомиздат. Москва 1986 г.
13
ВН
2
ВН
2
НН
1
Ярмо
с
т LЦ1 L01 LЦ2 L02
е
р
ж
е
н
ь
δ01 δ12 δ22
а01 а1 а12 а2 а22
D”

L D’
a1
a'
Бортики из эл.
картона

экран витковая
изоляция

междуслойная
изоляция
изоляция торцовой части
многослойной цилиндрической
обмотки

l2
HRK
H

HB
C C
ha
lS
η
1 –
90 –
0 I I I I i
0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 β
300
200
100
U
0,25
0,5
0,75
1,00
1,25
(
А
В С