Проектирование трансформатора ТМ 1600/6

 Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт 

Кафедра ЭТКиС 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 

Трансформатор ТМ 1600/6 

Пояснительная записка 
 
 
 
 
 

Руководитель  проекта

к.т.н доцент                                                 С.А. Встовский                            
 

Разработал  студент 

группы  ЭМ 08-01                                         А. Ю. Куклин

                                         
 

 

          ЗАДАНИЕ № 75 НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ТРАНСФОРМАТОРА

     студенту  группы ЭМ 08-01 Любичеву Станиславу Алексеевичу  
 

     Выполнить расчет и конструктивную разработку трансформатора со следующими данными: 

     1 Тип трансформатора................................................................ТМ 2500/10 

     2 Число фаз 3 

     3 Частота 50 Гц 

     4 Номинальная мощность 2500 кВ·А 

     5 Номинальное напряжение обмотки  ВН 10000 В 

     6 Номинальное напряжение обмотки  НН 10500 В 

     7 Схемы и группа соединения  обмоток Y/∆ -11 

     8 Система охлаждения с естественной  циркуляцией масла и 

        воздуха. 

     9 Режим работы - длительная нагрузка. 

     10 Установка наружная 
 

     Параметры трансформатора 

     1 Напряжение короткого замыкания 5,50 % 

     2 Потери короткого замыкания 23500 Вт 

     3 Ток холостого хода 1,0 % 

     4 Потери холостого хода 3900 Вт 
 

     Спроектированный  трансформатор должен соответствовать  требованиям государственных стандартов: ГОСТ 11677-85; ГОСТ 12022-76; ГОСТ 11920-85. 
 

     Дополнительные  условия 

     1 Сталь электротехническая марки  3405 

     2 Обмотка из медного провода

       
                                                        Содержание 
 

Введение 4

1 Расчет основных  электрических величин  трансформатора 5

2 Расчет основных  размеров трансформатора 6

2.1 Выбор материала  и конструкции  магнитной системы 6

2.2 Выбор материала  и конструкции  обмотки 7

2.3 Определение размеров  главной изоляции  обмоток 8

2.4 Определение диаметра  стержня и высоты  обмоток 8

3 Расчет обмоток  НН и ВН 10

3.1 Расчет обмоток  НН 11

3.1.1 Расчет непрерывной катушечной обмотки 11

3.2 Расчет обмоток  ВН 14

3.2.1 Расчет многослойной цилиндрической обмотки ВН 15

4 Определение параметров  короткого замыкания 17

4.1 Определение потерь  короткого замыкания 17

Полученные  данные отличаются от расчетных на  19

4.2 Расчет напряжения  короткого замыкания 19

4.3 Определение механических  сил в обмотках  и нагрева обмоток  при коротком замыкании 20

5 Расчет магнитной  системы трансформатора 23

5.1 Определение размеров  и массы магнитной  системы 23

5.2 Определение потерь  холостого хода  трансформатора 25

5.3 Определение тока  холостого хода  трансформатора 25

6 Тепловой расчет  трансформатора 27

6.1 Тепловой расчет  обмоток 27

6.2.1 Бак с навесными  радиаторами 31

6.3 Расчет превышений  температуры обмоток  и масла 32 

 

      Введение 

     Основным  электрическим оборудованием электростанций, подстанций, линий электропередачи и других электроустройств являются трансформаторы.

     Трансформаторы  – это электромагнитные статические  преобразователи электрической  энергии, имеющие две или большее  число индуктивно связанных обмоток  и предназначенные для изменения  напряжения переменного тока.

     Передачу  электроэнергии на большие расстояния в основном осуществляют на повышенном (35—750 кВ) напряжении. Распределение  электроэнергии выполняют сетями 6—35(110) кВ. Электропотребителей подключают к сетям более низких напряжений (0,22—10 кВ). Для соответствующих преобразований (трансформаций) напряжений, а также связи электрических сетей различных классов напряжений и распределения электроэнергии используют силовые трансформаторы и автотрансформаторы однофазного и трехфазного исполнений.

     На  подстанциях электрических сетей  и электростанциях преимущественно  применяют трехфазные двух- и трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы. При большой мощности используют однофазные трансформаторы, соединенные в трехфазные группы.

     Электропромышленность выпускает большое число типоразмеров силовых  трехфазных и однофазных трансформаторов, различаемых по мощности, номинальному напряжению, числу обмоток и способу охлаждения. Тип трансформатора имеет условное обозначение, по которому можно определить количество  фаз, систему охлаждения, число обмоток, наличие регулировочного устройства,  грозоупорность изоляции трансформатора, номинальную мощность и класс напряжения обмотки ВН.

     В данном курсовом проекте рассматривается  понижающий масляный трансформатор  мощностью 2500/10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             1 Расчет основных электрических величин трансформатора 
 

     Мощность  одного стержня (фазы) трансформатора, кВ·А 

; 

где S_H – номинальная полная мощность, кВ·А;

     т – число фаз трансформатора.

     Номинальный линейный ток обмоток НН и ВН трехфазного трансформа-тора, А,

 

где U_ВH, U_НH – номинальные линейные напряжение обмоток, кВ, S_H в кВ·А.

     Фазные  токи, А, напряжения, кВ, для обмоток НН и ВН трехфазного трансформатора при соединении обмоток в "треугольник", 

;   ; 

     "звезду", 

;   . 

     Активная  составляющая напряжения короткого  замыкания, %, 

  

где P_K – потери короткого замыкания, Вт;

     S_H – номинальная полная мощность трансформатора, кВ·А.

     Реактивная  составляющая напряжения короткого  замыкания при заданном u_k, %, 

. 
 

Таблица 1.1 – Испытательные напряжения для силовых трансформаторов 

 

     2 Расчет основных  размеров трансформатора 

     2.1 Выбор материала и конструкции магнитной системы 

     Магнитопровод собирается из рулонной, холоднокатаной анизотропной электротехнической стали марки 3405 с толщиной 0,3 и коэффициентом заполнения стали k_З = 0,97.

     План  шихтовки магнитопровода указан на рисунке 2.1 
 

 

Рисунок 2.1 – Схема шихтовки магнитопровода 

 

Рисунок 2.2 – Основные размеры трансформатора, мм

     Таблица 2.1 – Диаметр, число ступеней  и коэффициент заполнения стержня 

 

     По  таблице 2.1 определяем число ступеней и коэффициент заполнения сталью k_КР.  

     Коэффициент заполнения сталью площади круга, описанного вокруг ступенчатой фигуры сечения стержня, 

. 

     Рекомендуемая индукция в стержнях трансформатора, Тл, 

В_С = 1,65. 
 

     2.2 Выбор материала и конструкции обмотки 

     Для обмотки трансформатора используем провод марки ПБ, изолированный лентами кабельной бумаги класса нагревостойкости А (105 ºС).