Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2012 в 11:17, контрольная работа
Работа содержит полный расчет трансформатора мощностью 3,55 МВА
3.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ
РАСЧЕТ
Исходные данные:
Sн=3550000B∙A; Uвн=20000B; Uнн=6000B;
Uкн=6,5%; m=3 ; f=50 Гц;
Pо= 5000Вт; Pк=30000Вт; io=1%;
соединение Y/D.
3.1.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
3.1.1.
МОЩНОСТЬ НА ОДНУ
ФАЗУ
Sф=Sн/m=3550000/3=1183333,333
3.1.2.
НОМИНАЛЬНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ
ТОКИ НА СТОРОНАХ
ВН(2) И НН(1)
Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=3550000/(
Iл1=Sн/(sqr(3)*Uнн)=3550000/(
3.1.3.
ФАЗНЫЕ ТОКИ НА
СТОРОНАХ ВН И
НН
Iф2=Iл2=Sн/(sqr(3)*Uвн)=
Iф1=Iл1/sqr(3)=341,
3.1.4.
ФАЗНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
НА СТОРОНАХ ВН
И НН
Uф2=Uвн/sqr(3)=20000/1,73=
Uф1=Uнн=6000,000
В.
3.1.5.
АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uка=(Pк/Sн)*100=(30000/
3.1.6.
РЕАКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uкр=sqr(Uк^2-Uка^2)=sqr(42,25-
3.1.7.
ПРОВЕРКА
НН:
S1=m*U1ф*Iф1=3*6000*197,
ВН: S2=m*U2ф*Iф2=3*11547,
3.1.8. ВЫБОР ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ИСХОДЯ ИЗ
НОМИНАЛЬНЫХ ЛИНЕЙНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ТАБЛ.4.1.[1]
Uисп.вн=55000 B;
Uисп.нн=25000 B.
3.2. ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПРОМЕЖУТКОВ
Выбор проведен согласно рекомендации [1] (см. табл.4.4. табл.4.5 [1]):
a01=0,0175 м -расстояние между стержнем и обмоткой НН;
a12=0,02 м -расстояние между обмоткой НН и ВН;
a22=0,018 м -расстояние между обмотками ВН;
Lc1=0,025 м -выступ цилиндра над обмоткой НН;
Lc2=0,02 м -выступ цилиндра над обмоткой ВН;
ac1=0,008 м -расстояние между цилиндром и обмоткой НН;
L02=0,05 м -расстояние между обмоткой ВН и ярмом;
b01=0,004 м -толщина цилиндра под обмоткой НН;
b12=0,004
м -толщина цилиндра
под обмоткой ВН.
3.3.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
РАЗМЕРОВ
Принято:
Покрытие нагревостойкое .
Марка стали - M5 .
Толщина листов = 0,30 мм. Материал обмоток - алюминий.
Kкр=0,929 - коэффициент заполнения круга .
A=42900A/м - линейная нагрузка.
B=1,6Тл - индукция в стержне .
K=0,5
beta=1,5
J=1650000A/м^2 - плотность тока .
Kcu=0,22 - коэффициент заполнения окна медью.
alfa=2,9
lamda=0,9
Kз=0,96
Kc=Kкр*Kз=0,8918
3.3.1. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ
ПОСТОЯННОЙ АРНОЛЬДА
1).ПОСТОЯННАЯ
АРНОДЬДА
Ca = (2 * Sqr(2)) / (m * pi ^ 2
* Kc * A * B)=(2,828)/(3*9,870*0,8918*
2).
УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ
АКТИВНОЙ ЧАСТИ
V = Ca * Sн
/ f =0,000002*3550000/50=0,111 м^3.
3).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
Da = (V / alfa) ^ (1 / 3)=(0,1108/2,9)^(0,3333333)=0,
4).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
La = Da * alfa=0,337*2,9=0,977
м.
3.3.2. РАСЧЕТ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ПОСТОЯННОЙ
1).
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПОСТОЯННАЯ
CS = ((4 * SQR(2)) / (PI ^ 2 * KC
* KCU * J * B)) ^ (1 / 4)=((5,657/(9,870*0,8918*0,22*
2).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
Ds = Cs * (Sн
/ (alfa * m * lambda * f)) ^ (1 / 4)=0,032*(3550000/(2,9*3*0,9*
3).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
Ls = Ds * alfa=0,316*2,9=0,918
м.
3.3.3.
РАСЧЕТ ПО МЕТОДУ [1]
Kр=0,95 -коэффициент
Роговского
1).ПРИВЕДЕННАЯ
ШИРИНА ДВУХ ОБМОТОК
a123 = K * ((Sф
/ 1000) ^ (1 / 4)) * 10 ^ (-2)=0,5*((1183333,333/1000)^(
2).
ШИРИНА ПРИВЕДЕНОГО
КАНАЛА РАССЕИВАНИЯ
aр
= a12 + a123=0,02+0,0293=0,049 м.
3).
ДИАМЕТР СТЕРЖНЯ
D1 = 0.507 * (((Sф / 1000) *
ar * beta * Kr) / (f * Ukr * B ^ 2 *
Kc ^ 2)) ^ (1 / 4)=0,507*(((1183,33*0,05*1,50*
4).
СРЕДНИЙ ДИАМЕТР
КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ
d12 = D1 + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,3025+0,035+0,0821+0,02=
где
a1 = k1 * a123=1,4*0,0293=0,041 м.
k1=1,400
5).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
L1 = pi * d12 / beta=3,1416*0,4396/1,5=0,921
м.
6).РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА ТРЕМЯ
МЕТОДАМИ
Ca Cs [1]
D(м) 0,337 0,316 0,303
L(м) 0,977 0,918 0,921
3.3.4.
ПРИНЯТЫЕ ОСНОВНЫЕ
РАЗМЕРЫ
Диаметр стержня
D=0,32 м.
Высота обмотки
L=0,84м
3.3.5.
УТОЧНЕНИЕ
1).
СРЕДНИЙ ДИАМЕТР
КАНАЛА МЕЖДУ ОБМОТКАМИ
d12 = D + 2 * a01 + 2 * a1 + a12=0,457 м.
где
a1 = k1 * a123=1,4*0,0293=0,041м.
a123 = K * ((Sф / 1000) ^ (1 /
4)) * 10 ^ (-2)=0,029 м.
2).
ВЫСОТА ОБМОТКИ
L = pi * d12 / beta=3,1416*0,4571/1,5=0,957
м.
3).
АКТИВНОЕ СЕЧЕНИЕ
СТЕРЖНЯ
Пc = (Kc * pi * D ^ 2) / 4=(0,8918*3,1416*0,1024)/4=0,
4).
ЭДС ВИТКА
Eв
= 4.44 * f * B * Пc=222*1,600*0,0717=25,476 B.
3.3.9.
ВЫБОР ТИПА ОБМОТОК
Выбор типов обмоток НН и ВН произведен согласно рекомендациям Тихомирова.
Принято:
тип обмотки НН-цилиндрическая
тип обмотки ВН-катушечная
Напряжение одного витка
Uв=pi*SQR(2)*f*Bc*((pi*D^2)/4)
3.4.
РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ
ОБМОТКИ НН.
Эскиз обмотки приведен на Рис.___
принятая
плотность тока для
обмотки НН =1930000 А/м^2
3.4.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА
ВИТКОВ
W1=U1ф/Uв=6000,00/25,49=235,36 вит.
Принято W1=236
вит.
3.4.2. УТОЧНЕНИЕ ВИТКОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Uв1=U1ф/W1=6000,00/236,00=25,
3.4.3.УТОЧНЕНИЕ
ИНДУКЦИИ В СТЕРЖНЕ
B1 = (4 * Uв1) / (pi * f*Sqr(2)
* pi * D ^ 2 * Kc)=(4*25,42)/(3,14*50,00*1,
3.4.4. ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
СЕЧЕНИЕ ВИТКА
Пв1=I1ф/J1=197,22/1930000,00=
Принято число элементарных проводников
n=4 шт.
Выбран провод АПБ: n x (a x b)/(a' x b')= 4x(2,36x11,2)/(2,81x11,65)
где
a'=a+2б
b'=b+2б
2б=0,45
Ппр=25,9
мм.^2
3.4.5.
УТОЧНЕННОЕ СЕЧЕНИЕ
ВИТКА
Пв=n*Ппр=4*25,9=103,6
мм.^2
3.4.6.
УТОЧНЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ
ТОКА
J1=Iф1/Пв=197,22/103,60=
3.4.7.
КОЛИЧЕСТВО ВИТКОВ
В СЛОЕ
Wсл = L / (n * b') - 1=840,00/(4,00*11,65)-1=17,03 шт.
Принято
Wсл=17
3.4.8.
КОЛИЧЕСТВО СЛОЕВ
nсл=W1/Wсл=236,00/17,00=13,88
принято nсл=13,00
13,00 слоев по - 17,00 витков.
1
слой с 15,00 витками.
3.4.9.
ТОЛЩИНА ИЗОЛЯЦИИ
МЕЖДУ СЛОЯМИ
определяется по межслоевому напряжению Uм.сл.=2Uв*Wсл
Uм.сл.= 2*25,42*17,00=864,41 B
бмсл=N*бсл=4*0,12=0,48 мм..
где
N=4- число слоев изоляционной бумаги
бсл=0,12
мм. - толщина слоя
3.4.10.
РАДИАЛЬНЫЙ РАЗМЕР
ОБМОТКИ
a1=nсл*a'+(nсл-1)*бмсл+aк1*nк=
где
nк=1-число каналов
aк1=4(мм.) -
размер канала
3.4.11.
УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ
ОБМОТКИ
L1=n*b'*(Wсл+1)+(5...15)=4,00*
На
разбухание принято 1,2
мм.
3.4.12.
ВНУТРЕННИЙ ДИАМЕТР
ОБМОТКИ НН
D1'=D+2*a01=320,00+2*17,5000=
где
a01=17,5
мм.
3.4.13.
ВНЕШНИЙ ДИАМЕТР
ОБМОТКИ НН
D1''=D1'+2*a1=355,00+2*49,58=
3.4.14.
МАССА ОБМОТКИ
G1=c*k*((D1'+D1'')/2)*W1*Пв=3,
где
C=3-число стержней
k=0,0000847-коеффициент
для Al
3.4.15.
ПОТЕРИ В ОБМОТКЕ
НН
Pк1=12,75*(3,62*251,35=11614,
где J1 = 1,90 A/мм.2
koef = 12,75-
коэффициент для
выбранного металла
обмотки [Al]
3.4.16.
ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ
Похл1 = c * k * pi * (D1' + D1'') * L1 * n = 3,00*0,80*3,14*(355,00+454,16 )*840,00*2,00 = 10249519,73 мм.^2
Похл=10,249519728 м^2
где с = 3
k = 0,8 - коэффициент закрытия
n = 2-
учитывает наличие
каналов
3.4.17.
ТЕПЛОВОЙ ПОТОК
q1=Kд*Pк1/Похл1 = 1,02500*11614,03/10249519,73 = 0,0011614579 Вт/мм.^2
q1=1161,45785518898 Вт/м^2
где
Кд=1,025 - коэффициент
добавочных потерь.
3.5.
РАСЧЕТ НЕПРЕРЫВНОЙ
СПИРАЛЬНОЙ КАТУШЕЧНОЙ
ОБМОТКИ ВН
Эскиз обмотки приведен на Рис.___
Для обмотки ВН принята плотность тока J2= 2 A/мм^2
3.5.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА
ВИТКОВ В ОБМОТКЕ
ВН
W2=U2ф/Uv1=11547,01/25,42=454,
Принятое число витков W2=454
Число регулировочных витков
Wр=0,025*W2= 0,025*454=11,35 витков
принято число витков в одной ступени регулирования Wр=12
Итого:
W2=W2+2*WР=454,00+24,00=478,00
- ПОЛНОЕ ЧИСЛО
ВИТКОВ В ОБМОТКЕ
ВН (С УЧЕТОМ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ).
3.5.2.
ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
СЕЧЕНИЕ ВИТКА
Пв2=Iф2/J2=102,48/2,00=51,24
мм.^2
3.5.3.
ВЫБОР ПРОВОДА
Принято число элементарных проводников
n=1 шт.
Катушки главные
Выбран провод АПБ: n x (a x b)/(a' x b')= 1x(3x18)/(3,45x18,45)
где
a'=a+2б
b'=b+2б
2б=0,45 мм. - двусторонняя изоляция проводника
Ппр=53,1 мм.^2 - сечение проводника
Для катушек с усиленной изоляцией выбран провод
Информация о работе Расчет трансформатора мощностью 3,55 МВА