расчет трансформатора

7.2 [1]).


Наибольшее мгновенное значение тока короткого замыкания:

где - коэффициент, учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока, принимается в зависимости от величины .
При по табл. 7.3[1]
;
Наибольшую опасность при коротком замыкании представляют для обмоток трансформатора механические силы, возникающие между обмотками и их частями.

Рисунок 3.1 – Направление механических усилий в обмотках при КЗ.

Радиальная сила, действующая на обмотку ВН:


где - коэффициент, вычисленный на этапе расчета напряжения короткого замыкания;
- число витков обмотки ВН.
На обмотку НН действует радиальная сила, равная приложенной к обмотке ВН, но противоположного направления.
Поперечное поле рассеяния, направление которого в верхних и нижних половинах обмоток прямо противоположно, образует механические силы (рис. 3.3), сжимающие обмотки в осевом направлении.
Среднее сжимающее напряжение в проводе обмотки НН:

Среднее растягивающее напряжение в проводах обмотки ВН:

т.е. 1 % допустимого значения 60 МПа.
Осевая сила определяется как:
;

Где lx= 259,2 мм; m = 4; после установки размеров бака l'' = 0,156 м. Распределение осевых сил.
Максимальные сжимающие силы в обмотках:
FСЖ1 = F'ОС + F''ОС = 466 + 7912 = 8378 Н;
FСЖ2 = = F''ОС - F'ОС = 7912 - 466 = 7446 Н;
Наибольшая сжимающая сила наблюдается в середине обмотки НН, где FСЖ = 8378 Н.
Температура обмотки через tК = 5 с после возникновения короткого замыкания:

4. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРА
4.1. Определение размеров и массы магнитной системы
Принята конструкция трехфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной текстурованной стали стали марки 3411 0,35 мм по рис. 4.3.Активное сечение стержня:

Рисунок 4.1 - Сечения стержня. Масштаб 2:1

Рисунок 4.2 - Сечения ярма. Масштаб 2:1.




Ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны для стержня диаметром 0,08 м без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня 4, в сечении ярма 3.

Размеры пакетов в сечении стержня и ярма
№ пакета Стержень, мм Ярмо (в половине поперечного сечения), мм 1 75×14 75×14 2 65×9 65×9 3 55×6 55×11 4 40×5 -
Общая толщина пакетов стержня (ширина ярма) 0,068 м. Площадь ступенчатой стержня.
Площадь сечения стержня:
ПФ.С = 43,3 см2 = 0,00433 м2.
Площадь сечения ярма:
ПФ.Я = 44,8 см2 = 0,00448 м2.
Объем угла магнитной системы:
VУ = 280,8 см3 = 0,000281 м3
Активное сечение стержня:


где - площадь сечения стержня, определяемая по [1] табл. 5.5;
- коэффициент заполнения сталью (для стали с толщиной листов 0,30мм равен 0,96).
Активное сечение ярма:


где - площадь сечения ярма, определяемая по [1] табл. 5.5.
Объем стали угла магнитной системы: VУ.СТ = kЗ · VУ

VУ.СТ=0,97 · 0,000281 = 0,00027 м3
Длина стержня трансформатора:



где - расстояние от обмотки до верхнего и нижнего ярма.
Расстояние между осями стержней:


Масса стали угла магнитной системы:


где - объем угла магнитной системы, определяемый по [1] табл. 5.5;
- плотность трансформаторной стали.
Масса стали двух ярм трехфазного трансформатора:


где - расстояние между осями стержней.
Масса стали стержней:


где - ширина среднего пакета стали ярма, равная [1] табл.5.2.
Полная масса магнитной системы трансформатора:

.

4.2. Определение потерь холостого хода

Уточняются значения индукции стержня и ярма:
;
;

Потери холостого хода в магнитопроводе стержневого типа:



где - коэффициент увеличения потерь в углах магнитной системы при прямых и косых стыках ([1] табл. 8.13);
- коэффициент, учитывающий влияние техпроцесса резки ([1], стр. 380);
- коэффициент, учитывающий удаление заусенцев ([1], стр. 380);
- коэффициент, учитывающий форму сечения ярма ([1], стр. 379);
- коэффициент, учитывающий влияние прессовки ([1], табл. 8.12);
- коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма остова при установке обмоток.
Удельные потери в стали стержней и ярма определяются по [1] табл. 8.10 в зависимости от значений индукций в стержне и ярме для стали марки 3404 толщиной 0,3мм при шихтовке в две пластины.
При - ; .

При - ; .
При - .
Для прямых стыков площадь зазора в стыке равна площади сечения в стержне и индукция равная индукции в стержне:
Погрешность:


4.3. Определение тока холостого хода трансформатора

Активная составляющая тока холостого хода:
;
Полная намагничивающая мощность:

785 кВар
де - коэффициент учитывающий количество углов с косыми и прямыми стыками в магнитной системе ([1] табл. 8.20);
- коэффициент, учитывающий влияние тех процесса резки рулона на пластины;
- коэффициент, учитывающий удаление заусенцев;
- коэффициент, учитывающий форму сечения ярма;
- коэффициент, учитывающий влияние прессовки;
- коэффициент, учитывающий перешихтовку верхнего ярма остова при установке обмоток;
- коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы.
При - ; .
При - ; .
При - .
Реактивная составляющая тока холостого хода:
;
Полный фазный ток холостого хода:


Погрешность:



















5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ.

На рисунке 5.1 представим Т-образную схему замещения трансформатора.

Рисунок 5.1 – Т-образная схема замещения трансформатора
Определим ток холостого хода по формуле ниже:


Определим эквивалент необратимых потерь в сердечнике по формуле ниже:


Определим входное сопротивление трансформатора при опыте холостого хода:




Определим эквивалент реактивных потерь в сердечнике:


Определим напряжение короткого замыкания трансформатора ниже по формуле:


Определим входное сопротивление трансформатора при опыте короткого замыкания трансформатора:


Определим входное активное сопротивление трансформатора:


Определим входное реактивное сопротивление трансформатора:



Определим активное сопротивление первичной обмотки R1:




Определим индуктивное сопротивление рассеивания первичной обмотки:



Определим коэффициент трансформации:



Определим активное сопротивление вторичной обмотки:


Определим индуктивное сопротивление рассеивания вторичной обмотки трансформатора:











ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте произведен расчет силового трансформатора типа ТМ-25. Разработанный трансформатор имеет магнитопровод стержневой конструкции, набранный из листов холоднокатаной электротехнической стали марки.
В качестве проводникового материала в обмотках использован алюминий. Конструктивное исполнение обмоток: ОНН - цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода; ОВН – цилиндрическая многослойная из круглого провода.
Расчетное значение потерь короткого замыкание Рк  меньше требуемого ГОСТом. Расчетное значение потерь холостого хода Рх  больше заданного значения, что не превышает допустимого отклонения 5 %. Полученные величины потерь можно считать удовлетворительными, так как зависящие от них параметры трансформатора находятся в допустимых пределах:
Расчетный ток холостого хода Iх в расчетах получился практически такой же, как и в задании. В связи с этим, трансформатор будет более эффективен в процессе эксплуатации. Расчетное значение напряжения короткого замыканияя Uк получился такой же, что и в задании, что не превышает 5%.
















Библиографический список

1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: учебное пособие – Москва, Энергоатомиздат, 1986 – 527с.



























Сопоставление технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформаторов
Таблица 1 – Сравнительная таблица показателей
Показатели Показатели по расчету Показатели серийного трансформатора Потери короткого замыкания Pk, Вт 615 600 Напряжение короткого замыкания uk, % 4,36 5,5 Потери холостого хода P0, Вт 124 125 Ток холостого хода i0, % 2,88 3,2


























Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2



Разраб.

Каримов Д.З

Провер.

Сидоренко Н.Ю

Реценз.



Н. Контр.



Утверд.




Трансформатор
ТМ 25/6

Лит.

Листов

38



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17