УДК 621.314.333.001

АВТОМАТИЗОВАНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ТРАНСФОРМАТОРУ СТРУМУ

Петрик Яків Олександрович

Пояснювальна записка містить 40 сторінок , 7 малюнків, 6 таблиць, використаних джерел 1.

ТРАНСФОРМАТОР СТРУМУ, МАГНІТОПРОВІД, ПЕРВИННА ОБМОТКА, ВТОРИННА ОБМОТКА, КЛАС ТОЧНОСТІ, КЛАС НАПРУГИ, ІЗОЛЯЦІЯ, ПОХИБКИ ТРАНСФОРМАТОРУ, ПОТОК РОЗСІЯННЯ, КРАТНІСТЬ СТРУМУ, МАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Об’єктом проектування є трансформатор струму ТПОЛ 500/5 класу напруги 35 кВ.

Мета роботи – розробка шихтованого трансформатору струму що відповідає заданим технічним вимогам.

В ході проектування виконано розрахунки по заданим технічним умовам для основних частин трансформатора: магнітної системи, обмоток, ізоляції, розмірів вікна магнітопроводу. Первинна обмотка виконана із мідного проводу марки ПВДО, а вторинна із проводу марки ПСД. При розрахунку геометрії магнітопроводу використано метод простих ітерацій. Розрахували розподіл магнітної індукції по довжині магнітопроводу.

В результаті проектування було отримано трансформатор з похибкою , і вартістю активних матеріалів 28,74 грн.

Зміст

Вступ

Завдання до проектування 5

1 Розрахунок магнітної системи трансформатору по заданим

технічним умовам 6

1.1 Визначення густини струму 6

1.1.1 Первинна обмотка 7

1.1.2 Вторинна обмотка 8

1.2 Визначення числа витків первинної обмотки 8

1.3 Розрахунок розмірів первинної обмотки 9

1.4 Розрахунок головної ізоляції трансформатора з литою ізоляцією 9

1.4.1 Визначення внутрішнього діаметру магнітопроводу 9

1.5Попередній розрахунок розмірів магнітної системитрансформатору 11

1.5.1 Перша ітерація 11

1.5.2 Друга ітерація 13

1.6 Розрахунок на ЕОМ 17

1.7Розрахунок вартості трансформатору та маси затраченого матеріалу 26

2. Розрахунок похибок трансформатора 29

2.1 Параметри вторинного контуру 29

2.2Параметри повного потоку розсіяння 29

2.3 Розподіл магнітної індукції по довжині магнітопроводу 30

2.4 Струм намагнічування з урахуванням нерівномірності розподілу магнітної індукції в магнітопроводі 32

2.5 Похибки трансформатору 34

3 Розрахунок ТС при великій кратності первинного струму 34

3.1 Розрахунок максимальної кратності вторинного струму 35

3.2 Розрахунок граничної кратності 35

3.3 Розрахунок номінальної граничної кратності 37

3.4 Розрахунок напруженості на кінцях роз’єднаної вторинної обмотки 37

4 Тепловий розрахунок трансформатору 38

Висновок

Список літератури

Вихідні дані

Таблиця1- Завдання до проектування

Величина		Значення
1.	Номінальний струм первинної обмотки
2.	Номінальний струм вторинної обмотки
3.	Клас точності
4.	Кут обхвату
5.	Клас напруги
6.	Коефіцієнт потужності
7.	Номінальне вторинне навантаження
8.	Номінальна гранична кратність первинного струму
9.	Кратність струму термічної стійкості
10.	Виконання трансформатору	Шихт
11.	Кратність струму динамічної стійкості
12.	Матеріал обмоток	Алюміній
13.	Матеріал магнітопроводу	Сталь 3414
14.	Ізоляція	Лита

1. Розрахунок магнітної системи трансформатора по заданим технічним умовам.

1.1. Визначення густини струму.

Обмотка трансформатору повинна відповідати ряду технічних вимог: термічній і механічній стійкості, забезпечення необхідного рівня електричної міцності ізоляції. При виборі густини струму в обмотках найбільший суттєвий вплив має термічна стійкість обмоток, що визначається часом протікання струму короткого замикання, що для трансформаторів із номінальною напругою 35 кВ: . Для повітряної ізоляції допустима температура струмопровідних частин трансформатору з мідними обмотками. Температуру, що відповідає тривалому протіканню номінального струму приймаємо. Відповідно цим значенням визначаємо тепловий ефект струму:

_{Рахуючи, що все виділене в розглянутому режимі тепло іде для нагрівання трансформатору, тепловий ефект в режимі короткого замикання.}

Звідки густина струму термічної стійкості трансформатору струму () .

1.1.1. Первинна обмотка.

Кратність струму термічної стійкості апарату , що являє собою відношення струму термічної стійкості до діючого номінального первинного струму, задається у вхідних даних. Приймаємо коефіцієнт запасу в термічної стійкості

Густина струму у номінальному режимі.

Перетин первинної обмотки, виходячи з густини струму термічної стійкості ().

Для номінального режиму переріз знаходимо аналогічно .

Як розрахункове значення перерізу первинної обмотки приймаємо більше із і, тоді. Остаточне значення перерізу первинної обмотки вибираємо за сортаментом. Обрано мідний гнучкий провід (ПВДО) прямокутного перетину зі сторонами А₁= 12 мм, В₁=25мм.

Вибираємо мідний провід прямокутного перерізу з [1.таблиці П4.4].

Таблиця 2 – Розміри мідного алюмінієвих шин прямокутного перерізу.

	Переріз жили, мм2	Розміри жили а б, мм	Зовнішні розміри дроту А Б, мм
	300	12,025,0	12,025,0

1.1.2 Вторинна обмотка.

Вторинна обмотка виготовлюється з круглого проводу марки ПСД. При номінальному вторинному струмі 5А звичайно вживається провід діаметром 1,81 мм. Приймаємо кратність вторинного струму , так як .

Найбільший струм вторинної обмотки:

.

Переріз проводувторинної обмотки:

.

Враховуючи значення перерізу проводувторинної обмотки густина струму короткого замикання:

.

Значення ,тому обмотку можна вважати термічно стійкою.

1.2. Визначення числа витків первинної обмотки.

При проектуванні трансформаторів з діапазоном струмів I_1н=15…600 А номінальна кількість ампер-витків первинної обмотки, яка задовольняє наведеній вище умові цілочисленності, рівна 600 А. При цьому число витків первинної обмотки можна розподілити за типом виконання ТС наступним чином:

F1,А	600
I1нi,А	15	30	40	100	150	300	600
W1і	40	20	15	6	4	2	1

_{1.3. Розрахунок розмірів первинної обмотки .}

_{При виконанні первинної обмотки багатовитковою з голої шинної міді, що має місце у трансформаторах струму на напругу до 10 кВ, розміри обмотки у вікні магнітопроводу визначаються таким чином .}

.

Округляємо до 51 мм.

Де – товщина прокладки з електрокартону,

1.4. Розрахунок головної ізоляції трансформатора з литою ізоляцією.

Товщину головної ізоляції (мм) можна визначити за виразом.

_{Рабоча напруга Ep = 2 кВ/мм.}

Значення U_расч вибирається з методичних указань.

U_расч=40,5 кВ.

1.4.1. Визначення внутрішнього діаметру магнітопроводу

Діаметр вікна магнітопроводу визначимо за виразом.

Округляємо до 100 мм.

де Δ_буф=2 мм – одностороння товщина буферної ізоляції.

Кількістьвитківувториннійобмотці.

Висота котушки вторинної обмотки:

.

де – ізоляційна відстань від торця котушки до ярма.

Визначення кількості витків у одному шарі вторинної обмотки:

Число шарів вторинної обмотки:

Округляємо до 7 шарів.

Товщина ізоляції вторинної обмотки:

,

де – товщина ізоляції між вторинною обмоткою та магнітопроводом;

–товщина ізоляції між шарами вторинної обмотки;

–товщина ізоляції зовнішньої поверхні вторинної обмотки.

Округляємо до 4 мм.

Товщина вторинної обмотки:

,

Округляємо до 22 мм.

Розмір вікна магнітопроводу по ширині:

де – загальна ширина первинної обмотки.