Трансформатор силовой (расчет)

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Северо-Западный государственный заочный 

технический университет 
 

Дисциплина  “Электромеханика ч.1” 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

Тема: Трансформатор силовой (расчет) 
 
 
 
 
 
 
 

Студент: Сперанский А.А. 

Специальность: 140211  

Курс 2 

Шифр: 9102031004 

Дата выдачи: 

Работу принял: Каган А.В. 
 
 
 

Санкт-Петербург

2012 г.

Федеральное агенство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ 
 

Кафедра электротехники и электромеханики 

Специальность 140211 - электроснабжение 
 
 

З А  Д А Н И Е

на  курсовое проектирование по дисциплине "Электромеханика" 

Трансформаторы 
 
 

Студенту    Сперанскому Алексею Анатольевичу_____________________________

                                                       (фамилия,имя,отчество)

Шифр  9102031004 

Руководитель  Каган А.В..                                                     _

                                                   (фамилия,имя,отчество, место работы, должность) 

  

1. Тема  проекта      Трансформатор  силовой  трехфазный  двухобмоточный

 —————————————————————————————————————————————

  мощностью                      250 кВА;          обмотка ВН                10 кВ;

___________________________________________________________________________________________

обмотка НН                        0,4 кВ.

____________________________________________________________________________

2. Срок  сдачи студентом законченного  проекта  16-я неделя

                                                                                                 (после выхода на курсовое проектирование)

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                                 2970 Вт;

            - напряжение короткого замыкания                            4,5 %;

            - потери холостого хода                                              630 Вт;

            - ток холостого хода                                                      2,3 %;

            - коэффициент мощности нагрузки 

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. 
 

Содержание. 

Введение.

1. Определение основных электрических величин.

1.1. Определение  линейных  и  фазных  токов  и  напряжений  обмоток

высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН).

1.2. Определение испытательных напряжений обмоток.

1.3. Определение  активной и  реактивной  составляющих  напряжения

короткого замыкания (КЗ).

2. Расчет основных размеров трансформатора.

2.1. Выбор схемы и конструкции магнитной системы.

2.2. Выбор марки и толщины листов стали и типа изоляции пластин, выбор индукции в магнитной системе.

2.3. Выбор материала обмоток.

2.4. Выбор  конструкции  и  определение  размеров  основных

изоляционных  промежутков главной изоляции обмоток.

2.5. Предварительный  расчет  трансформатора  и  выбор  соотношения

основных  размеров, выраженных  коэффициентом с учетом  заданных

значений.

2.6. Определение  диаметра  стержня  и  высоты  обмотки.

3. Расчет обмоток НН и ВН.

3.1. Общие  вопросы расчёта обмоток.

3.2. Расчёт  обмоток НН.

3.3. Расчёт  обмоток ВН.

4. Определение параметров КЗ.

4.1. Определение потерь КЗ.

4.2. Определение напряжения КЗ.

4.3. Определение  механических  сил  в обмотках.

5. Окончательный  расчет  магнитной схемы. Определение параметров холостого хода (XX).

5.1. Определение  размеров  пакетов  и  активных  сечений  стержня  и ярма.

5.2. Определение массы стержней и ярма и массы стали.

5.3. Определение потерь XX.

5.4. Определение тока XX.

6. Тепловой расчет.

Заключение.

Список  используемой литературы. 
 
 

 

      Введение 

     Производство  электрической энергии на крупных  электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых  вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах необходимые количества электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Использование дешевой электрической энергии потребителями, которые находятся на значительном расстоянии, иногда измеряемом сотнями и тысячами километров, и рассредоточены по обширной территории страны, требует создания сложных разветвленных электрических сетей.

     Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов электрической  сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

     Необходимость распределения энергии между  многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой последующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 8-10 раз.

     Следует отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети, т. е. в трансформаторы с высшим напряжением 35 и 10 кВ. В этих же трансформаторах возникает большая часть потерь энергии, оплачиваемых по наиболее дорогой цене.

     В настоящее время для силовых  трансформаторов установлены две  категории качества. К высшей категории относятся трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их; к первой категории - трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне современных требований народного хозяйства и отвечают нормативно-техническим документам. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь холостого хода и короткого замыкания, тока холостого хода, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности, и другие показатели. 

     Конструкция трехфазного силового трансформатора

     Современный трансформатор - сложное устройство, состоящее из большого числа узлов, деталей и металлоконструкций. На рисунке 1 представлена конструкция трехфазного силового масляного трансформатора. 

     

     Рис. 1 Устройство силового трансформатора:

     1 - бак; 2 - вентиль; 3 - зажим заземления; 4 - термосифонный фильтр; 5 - радиатор; 6 - переключатель; 7 - расширитель; 8 - маслоуказатель; 9 -воздухоосушитель; 10 - выхлопная труба; 11 - газовое реле; 12 - ввод ВН; 13 - привод переключающего устройства; 14 - ввод НН; 15 - серьга для подъема; 16 -отвод НН; 17 - ответвления обмоток ВН; 21 - обмотка ВН (внутри НН); 22 - каток тележки.

     Основными частями трансформатора являются магнитная  система (магнитопровод) и обмотки. Магнитная система служит для  локализации в ней основного  магнитного поля трансформатора.

     Обмотка - совокупность витков из проводников, в которой суммируются наведенные в них ЭДС для получения высшего, среднего или низшего напряжений (ВН, СН или НН) трансформатора. Электротехническую сталь и медь (алюминий), из которых изготовлены магнитная система и обмотки с отводами, называют активными материалами.

     Магнитная система в собранном виде с  соединяющими ее деталями и ярмовыми балками образует остов трансформатора. Остов трансформатора с обмотками, отводами, элементами переключающего устройства и деталями для их механического крепления называют активной частью трансформатора.

     Отводы служат для соединения обмоток с вводами и переключающим устройством, а переключающее устройство - для регулирования напряжения трансформатора. Активную часть воздушного (сухого) трансформатора иногда закрывают кожухом (защищенное исполнение), который обеспечивает свободный доступ охлаждающего воздуха, защищая одновременно активную часть от попадания посторонних предметов.

     Активную  часть масляного трансформатора помещают в бак, заполняемый трансформаторным маслом или другим жидким диэлектриком, являющимся основной изолирующей средой и теплоносителем в системе охлаждения.

     Бак состоит из дна, стенки, крышки. Бак  со съемной крышкой называют баком с верхним разъемом (обычно дно бака приварено к стенке); с разъемом вблизи дна (для отделения и подъема верхней части) - колокольным (обычно крышка приварена к стенке).

     На  стенках бака размещают радиаторы, приводной механизм, иногда контакторы переключающего устройства, а также  термосифонный фильтр, коробки контактных соединений для приборов контроля и сигнализации. Крышку бака используют для установки вводов, расширителя и предохранительной трубы.

     Вводы служат для присоединения обмоток трансформатора к сети, расширитель - для компенсации колебаний уровня масла в баке при изменениях нагрузки и температуры окружающей среды и для уменьшения поверхности масла, контактирующей с воздухом.

     Для защиты масла в расширителе от увлажнения используют воздухоосушитель, представляющий собой сосуд (заполненный силикагелем), который сообщается с одной стороны с атмосферным воздухом, а с другой - с воздухом, заполняющим внутренний объем расширителя над «зеркалом» масла.