Проектирование трансформатора

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА АКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК

5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия имеет ряд преимуществ перед другими формами энергии. Она легко преобразуется в механическую, световую, химическую и другие формы энергии, экономично передается на большие расстояния, распределяется между любым числом приемников энергии различной мощности. Поэтому электрическая энергия получила широкое применение во всех областях народного хозяйства – в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и др.

В промышленности на основе электрификации все шире внедряется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов. Интенсивно развивается электротехнология – электротермические и электролитические способы получения и обработки металлов. С каждым годом вступают в строй все новые и новые автоматические линии машин, цехи и заводы-автоматы. С помощью электроэнергии осуществляется электросварка, закалка стали токами высокой частоты и др.

Процесс производства и передачи электроэнергии является столь динамичным и постоянно подверженным случайным возмущающим воздействиям, что без автоматического управления его функционирование невозможно. Такие его особенности, как равенство в каждый момент времени генерируемой и случайно изменяющейся, требуемой нагрузкой, мощностей, время от времени возникающие короткие замыкания, высокая быстротечность электромагнитных и электромеханических переходных процессов, обусловили развитие технических средств автоматического управления еще в начальный период становления электроэнергетики. Под автоматическим понимается управление процессом производств, передачи и потребления электроэнергии в целом без непосредственного участия человека.

Обычно переменный ток, проходя путь от генератора к потребителю, трансформируется 8-9 раз. Следовательно, суммарная мощность силовых трансформаторов в несколько раз превышает мощности всех генераторов, установленных на электростанциях.

Помимо передачи и распределения электрической энергии между потребителями силовые трансформаторы находят широкое распространение для специальных нагрузок: в различных выпрямительных, преобразовательных, защитных и других устройствах. Поэтому трансформаторы являются наиболее распространенными электротехническими устройствами.

Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого при неизменной частоте.

Принцип работы трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. Конструктивно трансформатор состоит их двух или нескольких обмоток, связанных электромагнитно. Для усиления магнитной связи между обмотками трансформатора их располагают на стальном сердечнике.

Проектирование нового трансформатора состоит из нескольких этапов: разработка эскизного проекта; технического проекта; рабочего проекта и конструкторско-технологической подготовки производства.

В отличие от реального проектирования в конструкторских бюро, учебное проектирование имеет свои особенности. Они заключаются в том, чтобы учащийся получил навыки правильного выбора основных размеров и конструктивных элементов отдельных частей трансформатора, удовлетворяющих требованиям задания на проектирование; освоил методы расчета всех технических данных трансформатора.

Для учебного проектирования часто используется не теоретические решения, а полуэмпирические формулы, которые сразу дают возможность найти такие основные размеры трансформатора, при которых наиболее вероятно удовлетворились бы требования задания на проектирование.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1.1 Мощность одной фазы  и одного стержня , кВА

В соответствии с заданием имеем трехфазный трансформатор стержневого типа с концентрическими обмотками.

 кВА, (1.1)

 кВА.

1.2 Фазные напряжения и токи:

 В. (1.2)

 В. (1.2 a)

 А. (1.2 б)

 А.

 А. (1.2 в)

 А.

1.3 Активная и реактивные составляющие напряжения КЗ

 (1.3)

 (1.3 а)

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА

2.1 Выбор плотности тока в обмотках

Так как материалом обмоток является медь, то для нее плотность тока следует выбирать в пределах 2-3,5 А/мм².

Пусть Δ = 3.0 А/мм².

2.2 Определение диаметра стержня

,

 мм (2.2)

Принимаем d = 0,42 м.

Задаем величину магнитной индукции в стержне

 = 1,35 Тл.

2.3 Расчет числа витков обмотки НН

 (2.3)

.

Где см²;

 – определяем по эскизу ступенчатого стержня.

K₃₂=0.95 – коэффициент заполнения.

Рисунок 1 – Эскиз ступенчатого стержня

2.4 Расчет числа витков обмотки ВН

 (2.4)

2.5 Определение коэффициента трансформации и уточнение числа витков обмотки ВН

 (2.5)

Проверим коэффициент трансформации по отношению фазных напряжений

, (2.5a)

Величины получились настолько близкие, что пересчитывать число витков нет необходимости.

Определение регулировочных витков обмотки ВН

В соответствии с заданием, обмотка ВН должна позволять ступенчато регулировать витки выше номинального значения и ниже его. Сделать соответствующую отпайку для регулирования витков вниз от номинала можно всегда, а для того, чтобы увеличить количество витков, их нужно дополнительно зарезервировать (предусмотреть) в обмотке ВН. Соответствующие расчеты сведем в таблице 1.

Таблица 1 – Расчет регулировочных витков обмотки ВН