- •Пояснительная записка к курсовому проекту
- •2015 Содержание
- •Введение
- •Задание на курсовой проект
- •1 Расчет основных электрических величин трансформатора
- •Определение основных размеров трансформатора
- •3 Конструкция изоляции
- •4 Выбор конструкции обмоток трансформатора
- •5 Расчет обмоток низкого напряжения трансформатора
- •6 Расчет обмоток высокого напряжения трансформатора
- •7 Определение потерь короткого замыкания
- •7 Определение напряжения короткого замыкания
- •9 Определение механических сил в обмотках
- •10 Расчет магнитной системы трансформатора
- •10. 1 Определение размеров магнитной системы
- •Размеры пакетов
- •10.2 Расчет массы магнитной системы
- •11 Потери холостого хода трансформатора
- •12 Ток холостого хода
- •13 Тепловой расчет трансформатора
- •13.1 Поверочный тепловой расчет обмоток
- •12.2 Тепловой расчет бака
- •13.3 Окончательный расчет превышений температуры обмоток и масла
- •14 Приближенное определение массы конструктивных материалов и масла трансформатора
- •Заключение
- •Список литературы
7 Определение потерь короткого замыкания
1. Масса обмотки НН, кг,
кг
2. Масса обмотки ВН, кг,
кг
З. Коэффициент добавочных потерь который зависит от геометрических размеров проводников обмоток и их расположения по отношению к полю рассеяния трансформатора, определяется для каждой обмотки:
НН:
,
где n=15; m=156; d=0,16см
Коэффициент приведения реального поля рассеяния к идеальному параллельному полю рассеяния определяется по приближенной формуле
ВН:
,
где n=14; m=156; d=0,16см
4. Электрические потери в обмотках низкого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт,
Вт
5. Электрические потери в обмотке высокого напряжения с учетом добавочных потерь, Вт,
Вт
б. Плотность теплового потока обмотки НН (потери в обмотке НН, отнесенные к единице охлаждаемой поверхности),
7. Плотность теплового потока обмотки ВН,
8. Расчет электрических потерь в отводах сводится к определению длины проводников и массы металла в отводах:
а) сечение отвода принимается равным сечению витка
;
б) длина проводов отводов ,см,
при соединении НН-Д: см
при соединении ВН-У: см
Рис. 8. К определению длины отводов:
а – г – схемы соединения обмоток
в) масса металла проводов отводов, кг,
НН:кг
ВН: кг
г) электрические потери в отводах
Вт
Вт,
где к - коэффициент, зависящий от материала обмоток, алюминий – 12,75;
9. Потери в стенках бака и других стальных деталях — потери на гистерезис и вихревые токи от полей рассеяния обмоток и отводов трансформатора.
Вт,
где S — полная мощность трансформатора; k = 0,15
10. Полные потери короткого замыкания, Вт,
Погрешность:
7 Определение напряжения короткого замыкания
Напряжение короткого замыкания Uk% может отличаться от заданного значения не более 5%.
1. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %
2. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %,
3. Напряжение короткого замыкания трансформатора, %
Погрешность:
9 Определение механических сил в обмотках
Механические силы возникают в результате взаимодействия тока в обмотках с магнитным полем рассеяния, создают механические напряжения в обмотках и частично передаются на элементы конструкции трансформатора.
При нормальной работе трансформатора эти силы не велики, однако в режиме короткого замыкания, которое сопровождается увеличением токов в обмотках в десятки раз по сравнению с номинальными токами, эти силы возрастают в сотни раз и способны привести к разрушению обмотки, к деформации или разрыву витков или к разрушению опорных конструкций.
Силы, действующие на обмотки трансформатора, как показано на рисунке 6, можно разделить на радиальные и осевые. Радиальные силы возникают в результате взаимодействия различных обмоток. Эти силы внешнюю обмотку растягивают, а внутреннюю — сжимают. Осевые силывозникают в результате взаимодействия элементов одной обмотки и сжимают обмотку в одном направлении. Как видно из рисунке 6, осевые силы зависят от взаимного расположения обмоток. Осевые силы оказывают давление на межкатушечную, межвитковую и опорную изоляцию обмотки, для которой должна быть обеспечена прочность на сжатие. Прочность металла проводов при сжатии в этом случае считается достаточной.
Рисунок 9 - Действие осевых и радиальных сил на обмотку двухобмоточного трансформатора при одинаковой высоте обмоток;
Радиальные силы, как уже отмечалось, оказывают различное воздействие на наружную и внутреннюю обмотки трансформатора. Они наиболее опасны для проводов внутренней обмотки, испытывающих сжатие и изгибающихся под действием радиальных сил в пролетах между рейками, на которых намотана обмотка.
Проверка обмоток на механическую прочность при коротком замыкании включает
а) определение наибольшего установившегося и наибольшего ударного тока;
б) определение механических сил взаимодействия между обмотками и их частями;
в) определение механических напряжений в изоляционных опорных и междукатушечных конструкциях и в проводах обмоток;
г) определение температуры обмоток при КЗ.
1. Действующее значение установившегося тока короткого замыкания для трансформаторов мощностью менее 1 МВА определяется по приближенной формуле, А,
А
А
2. Мгновенное максимальное значение ударного тока короткого замыкания, А,
А
А
где - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока короткого замыкания:
З. Радиальная сила, действующая на обмотки НН ВН,
4. Напряжение сжатия от радиальной силы во внутренней обмотке НН, МПа,
МПа
Для обеспечения стойкости обмотки не должна быть в алюминиевых обмотках более 15 МПа.
5. Осевая сила, Н,
Н
Н
Рисунок 10-. Распределение сжимающих осевых сил при одинаковой высоте обмоток
Рисунок 11-Опорные поверхности обмоток, имеющих
радиальные масляные каналы
6. Конечная температура обмотки °С, через времяс, после возникновения короткого замыкания:
НН:
0С
ВН:
0С
где - наибольшая продолжительность короткого замыкания на выводах
масляного трансформатора, принимаемая при коротком замыкании на
сторонах с номинальном напряжением 35 кВ и ниже 4 с;
- плотность тока при номинальной нагрузке,
- начальная температура обмотки, обычно принимаемая за 90°С.
Предельно допустимая температура обмоток при КЗ, установленная ГОСТ 11677-85, составляет для алюминия 200°С.
7. Время, в течение которого медная обмотка достигает температуры 250С
НН:
с
ВН: