СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электротехники и электромеханики

Специальность 140211.65 ~ электроснабжение

ЗАДАНИЕ на курсовое проектирование по дисциплине "Электромеханика"

Трансформаторы (учебного характера) Студенту:

Руководитель: А.В. Каган, канд. техн. наук, проф.,кафедра электротехники и электромеханики СЗТУ.

1. Тема проекта: Трансформатор силовой трехфазный двухобмоточный мощностью 450 кВ∙А,

обмотка ВН - 3 ± (2x2,5 %) кВ, обмотка НН - 0,69 кВ.

2. Срок сдачи студентом законченного проекта:

3. Задача проекта и исходные условия

Спроектировать трехфазный силовой двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением, для эксплуатации в условиях умеренного климата, соответствующий следующим техническим характеристикам:

• частота сети 50 Гц;

• схема и группа соединения обмоток Y/Y - 0;

• потери короткого замыкания 6200 Вт;

• напряжение короткого замыкания 5,5 %;

• потери холостого хода 1200 Вт;

• ток холостого хода 2,0 %;

• коэффициент мощности нагрузки 0,8.

Магнитопроводы трансформаторов могут быть изготовлены из штампованных листов холоднокатаных сталей марок 3404, 3405 толщиной 0,35 и 0,3 мм.

В качестве материалов для изготовления обмоток используются медные или алюминиевые провода прямоугольного или круглого сечения.

Электроизоляционные материалы, принятые к использованию, относятся по нагревостойкости к классу А.

Введение

Трансформатор - электромагнитный статический аппарат, который преобразует параметры переменного тока: напряжение, ток, частоту, число фаз. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. При помощи трансформаторов осуществляется повышение или понижение напряжения.

Исполнение силового масляного трансформатора ТМ-630/10, который является прототипом проектируемого трансформатора , соответствует общим конструктивным требованиям ГОСТ 11677-85

Трехфазные силовые масляные трансформаторы ТМ предназначены для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии в условиях наружной или внутренней установки умеренного У (от плюс 40 до минус 45 °С) или холодного УХЛ (от плюс 40 до минус 60 °С) климата.

Структура условного обозначения трансформатора ТМ-450-3/0,69 У1, Y/Y-0 : ТМ(Ф)-ХХХ -Х/Х У1, Х/Х-Х Т - Трехфазный М - Естественная циркуляция масла и воздуха  (Ф) - "ф" - Фланцевое исполнение (при наличии символа)  ХХХ - Номинальная мощность, в киловольтамперах Х - Высшее напряжение, кВ Х - Низшее напряжение, кВ  У - Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150  1 - Категория размещения Х - Схема соединения обмотки высшего напряжения Х - Схема соединения обмотки низшего напряжения Х - Группа соединения обмоток

Основными частями трансформатора являются магнитная система (магнитопровод), обмотки и система охлаждения.

Трансформатор выпускается в баках с охладительными трубами или с прямоугольными радиаторами, приваренными к баку. В систему охлаждения входит бак, заливаемый трансформаторным маслом. Бак состоит из двух частей: нижней и верхней, которая может быть снята при осмотре или ремонте активной части без подъема активной части трансформатора. Внутренний объем трансформатора имеет сообщение с окружающей средой, температурные изменения объема масла, происходящие во время эксплуатации, компенсируются за счет объема расширителя. Для контроля уровня масла, трансформаторы снабжаются маслоуказателем. Для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях уровня масла, расширитель снабжается воздухоосушителем. Ко дну бака привариваются пластины либо швеллеры, имеющие отверстия для крепления трансформатора на фундаменте.

В нижней части бака имеются узел заземления и сливная пробка. Все уплотнения трансформатора выполнены из маслостойкой резины

На крышке трансформаторов ТМ установлены:

• вводы ВН и НН;

• привод переключателя;

• петли для подъёма крышки трансформатора;

• мембранно-предохранительное устройство.

Фиксация положений переключателя ответвлений обмоток ВН, позволяющего регулировать напряжение ступенями по 2,5 % в диапазоне ±5 %, осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным в приводе внутри бака трансформатора, а также дополнительным фиксатором, расположенным в металлической рукоятке привода.

Магнитопровод трансформатора представляет собой комплект пластин холоднокатаной электротехнической стали марки 3404, 3405 толщиной 0,3 -0,35 мм. Эти стали обладают низкими удельными потерями при высокой магнитной индукции. Магнитная система имеет определенную геометрическую форму, предназначенную для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора. Ее обычно разделяют на стержни и ярма. На стержнях располагаются обмотки, представляющие собой совокупности витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведенные в витках с целью получения высшего или низшего напряжения трансформатора. Обмотки многослойные цилиндрические выполнены из провода круглого или прямоугольного сечения с бумажной, эмалевой или стеклополиэфирной изоляцией. Обмотки могут изготавливаться из алюминиевых или медных обмоточных проводов. Межслойная изоляция выполнена из кабельной бумаги.

Нижние и верхние ярмовые балки изготавливаются из гнутых профилей коробчатого сечения или из швеллеров. Для изготовления отводов применяют гибкие медные изолированные провода круглого сечения марки ПБОТ с бумажной изоляцией, медные и алюминиевые шины и прутки. По нагревостойкости изоляции провода, применяемые в трансформаторах, относятся к классу А.

Для изоляции обмоточных проводов и отводов применяют электроизоляционную бумагу и электроизоляционный картон, изготовленные из химически обработанной древесной целлюлозы на специальных бумагоделательных машинах. Они обладают высокой электрической и механической прочностью, высокой маслостойкостью при работе в горячем трансформаторном масле, относятся по нагревостойкости к классу А.

К конструкционным относят материалы, применяемые для изготовления сборочных единиц и деталей, несущих механические нагрузки и скрепляющие отдельные части трансформаторов. Это черные металлы (сталь, чугун) и цветные металлы (латунь, бронза), пластмассы, бук, стеклянная бандажная лента ЛСБ-Т, пропитанная клеящим кремнийорганическим лаком, масло-тепломорозостойкая резина МТМ, листовая рулонная резина и др.

Технический проект

Проектированию подлежит трехфазный силовой двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением для эксплуатации в условиях умеренного климата со следующими техническими характеристиками:

• полная мощность S = 450 кВ∙А;

• обмотка ВН U_вн = 3000±(2x2,5 %) В;

• обмотка НН U_нн = 690 В; - частота f = 50 Гц;

• потери короткого замыкания Р_к = 6200 Вт;

• напряжение короткого замыкания и_к = 5,5 %;

• потери холостого хода Р_х = 1200 Вт;

• ток холостого хода i_x = 2,0 %;

• схема и группа соединения обмоток Y/Y – 0.

Габаритные размеры

В качестве прототипа проектируемого трансформатора выбирается ближайший подходящий по мощности и высшему напряжению трансформатор – ТМ-630/10.

Общий вид трансформатора ТМ приведен на рис. 1.

Основные габаритные размеры прототипа:

• полная высота Н = 2150 мм;

• полная длина L = 1750 мм;

• полная ширина В = 1275 мм; Полная масса прототипа 3000 кг.

Основные показатели рабочих свойств прототипа:

• номинальная мощность 630 кВ∙А;

• напряжение ВН 10000 В;

• напряжение короткого замыкания 5,5 %;

• потери короткого замыкания 7600 Вт;

• потери холостого хода 1560 Вт; - ток холостого хода 2,0 %.

Рис.1[1]. Эскиз общего вида трансформатора.

Основные размеры: B = 1275 мм;

H = 2150 мм;

L = 1750 мм.

Основные электрические величины:

Мощность одной фазы трансформатора:

где с - число стержней, равное числу фаз m =3;

S - полная мощность трёхфазного трансформатора, кВ∙А.

Номинальные линейные токи на сторонах трехфазного трансформатора:

где – номинальное линейное напряжение, В.

Фазные токи обмоток

– при соединении обмоток в звезду

где – номинальные линейные токи, А.

Фазные напряжения обмоток:

– при соединении в звезду

где U_вн; U_нн – номинальные линейные напряжения обмоток, В.

Испытательное напряжение для обмоток,

по таблице 22[1]-­нормы испытательных напряжений, (Гост1516.1-89)[18].

­­