Задание

Необходимо спроектировать трехфазный силовой масляный двухобмоточный трансформатор с параметрами, согласно ГОСТ 11677-85 и ГОСТ 11920-73 которые должны быть получены с заданной точностью.

В задании на курсовую работу указаны следующие данные:

• Полная мощность трансформатора S= 250 кВА;

• Номинальное линейное напряжение обмотки НН U_1Л= 0,4 кВ;

• Номинальное линейное напряжение обмотки ВН U_2Л= 10 кВ;

• Потери короткого замыкания Р_к= 3,7 кВт;

• Потери холостого хода Р_о= 0,74 кВт;

• Напряжение короткого замыкания U_к= 4,5 %;

• Ток холостого хода I_o= 2,3 % ;

• Материал обмоток – медь;

• Схема и группа соединения обмоток – _Ү/ _Ү –

Магнитная система трансформатора – плоская, из рулонов холоднокатаной стали.

Трансформатор рассчитывается на длительный характер нагрузки и наружную установку.

Способ регулирования напряжения – переключение без возбуждения трансформатора (ПБВ), диапазон регулирования напряжения ± 2 2,5 % отU_2н. Трансформаторы должны иметь устройства для переключения регулировочных отводов обмотки ВН.

1. Расчет основных электрических величин трансформатора

1. Мощность одной фазы, кВА:

, (1.1)

где m- число фаз,m= 3.

кВА

2. Мощность на один стержень, кВА:

, (1.2)

где с - число активных стержней, несущих обмотки трансформатора. Для силовых масляных трехфазных трансформаторов с = m= 3.

кВА

3. Номинальный линейный ток обмотки низкого напряжения, А:

(1.3)

А

4. Номинальный линейный ток обмотки высокого напряжения, А:

(1.4)

А

5. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки низкого напряжения (звезда):

(1.5)

A;

(1.6)

В;

6. Номинальные фазные токи и напряжения обмотки высокого напряжения (треугольник):

(1.7)

A;

(1.8)

В;

7. Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

(1.9)

%

8. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

(1.10)

%

2. Определение основных размеров трансформатора

Основной конструкцией трансформатора является его магнитная система, размеры которой вместе с размерами обмоток определяют его габариты. В проектируемом трансформаторе рассматривается плоская трехстрежневая магнитная система, поперечное сечение стрежня в виде симметричной многоступенчатой фигуры, вписанной в окружность. Это делается для наибольшего заполнения сталью площади круга, а также для изготовления технологичных цилиндрических обмоток. Обмотки на стержнях расположены концентрично по отношению друг к другу, причем для уменьшения расхода материала внутренней является обмотка НН.

Рисунок 1 – Основные размеры трансформатора

Диаметр описанной окружности стержня магнитопровода предварительно находится по формуле и является первым основным размером трансформатора

,см. (2.1)

Мощность обмотки одного стержня S'=83,33 кВА.

Ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, см:

(2.2)

где а₁₂– размер канала между обмотками,а₁₂= 9 мм.

– суммарный приведенный размер обмоток, см,

, (2.3)

k– зависит от мощности трансформатора, металла обмотки, напряжения обмотки ВН;k=0,63.

см.

см.

Значение βприближенно равно 2,4.

Коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю (коэффициент Роговского), k_Р=0,95.

Индукция в стержне B_с= 1,6 Тл.

Коэффициент заполнения активным сечением стали площади круга:

, (2.4)

где k_кр– коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигурой;k_кр=0,92,

k_з– коэффициент заполнения площади ступенчатой фигуры сталью, учитывающий толщину изоляционного слоя и не плотность запрессовки листов;k_з=0,955.

см.

Принимаем d= 13 см.

Средний диаметр канала между обмотками:

, (2.5)

где a₀₁– размер канала между стержнем и обмоткой НН,

a₁₂– размер канала между обмотками ВН и НН,

Радиальный размер обмотки НН см, можно приблизительно вычислить по формуле:

, (2.6)

где - коэффициент может быть принят равным 1,1

см.

см.

Высота (осевой размер) обмотки:

, (2.7)

где β– коэффициент, зависящий от материала обмоток и габарита трансформатора.

см.

Активное сечение стержня (чистое сечение стали):

, (2.8)

см².

Электродвижущая сила одного витка:

(2.9)

В.