Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального   образования

,,Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова” 

Кафедра ЭИАПУ 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине:

,,Электромеханика”

на тему:

,,Расчёт трансформатора” 
 

Выполнил:                                                                                                                          Студент группы ЭС-06-2

                                                                                                                            Пелагеин

                                                                                                                                         Тимур Евгеньевич

Проверил:                                                                                                                                               доцент, к.т.н.                                                                                                                                   Горохов

Владимир  Леонидович 
 
 

Магнитогорск 2009

Задание на работу:

 

Курсовая работа предусматривает расчет и конструирование силового трехфазного двухобмоточного трансформатора.

1) полная мощность  трансформатора S=3200 кВА

2) число фаз  m=3

3) частота сети  f=50 Гц

4) номинальные  линейные напряжения обмоток  высшего и низшего напряжений

Uвн, Uнн, кВ 10/3,15

5) схема и  группа соединения обмоток   треугольник \ звезда     

6) напряжение  короткого замыкания Uк=3,42 %

7) потери короткого  замыкания Рк=35 кВт

8) потери холостого  хода Рхх=6,3 кВт

9)ток холостого  хода Iо=1%

10) материал обмоток  -  медь

11) способ охлаждения  трансформатора – масляный. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Содержание:

стр.

Задание на проект - 1 -

Введение - 3 -

1. Определение основных электрических величин - 4 -

1.1. Определение линейных и фазных токов и напряжений трансформатора - 4 -

Номинальный (линейный) ток обмоток ВН, НН трехфазного трансформатора -

1.2. Определение испытательных напряжений обмоток - 5 -

1.3. Определение активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания -

Реактивная составляющая короткого замыкания, %, - 6 -

2. Расчет основных размеров трансформатора - 7 -

2.1. Выбор схемы и конструкции сердечника - 7 -

2.2. Выбор марки и толщины листов стали, типа междулистовой изоляции, индукции в сердечнике - 8 -

2.3. Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток - 9 -

2.4. Предварительный расчет трансформатора, выбор соотношения основных геометрических размеров (определение коэффициента В) - 10 -

2.5.Определение диаметра стержня и высоты обмотки, предварительный расчет сердечника - 14 -

3. Расчет обмоток низкого (НН) и высокого (ВН) напряжений - 15 -

3.1. Выбор типа обмоток - 15 -

3.2. Расчет обмотки низкого напряжения (НН)  - 18 -

3.3. Расчет обмотки высокого напряжения - 20 -

4. Определение характеристик короткого замыкания. - 23 -

4.1. Расчет потерь короткого замыкания. - 23 -

4.2. Расчет напряжения короткого замыкания - 25 -

4.3. Определение механических сил в обмотках. - 25 -

5. Окончательный расчет магнитной системы. Определение характеристики холостого хода - 28 -

5.1. Определение размеров пакета и активных сечений стержня и ярма - 28 -

5.2. Определение веса стержней и ярм, веса стали - 30 -

5.3. Определение потерь холостого хода - 32 -

5.4. Определение тока холостого хода - 35 -

6. Определение параметров схемы замещения трансформатора. -36-

7. Расчет и построение кривой процентного изменения напряжения -38-

8. Построение приведенных векторных диаграмм. -40-

Вывод. -44-

Библиографический список -45-

 

                                                                              

Введение:

 

Трансформаторы  широко применяются в системах передачи и распределения электроэнергии. Известно, что передача электроэнергии на дальние расстояния осуществляется при высоком напряжении (до 500 кВ и более), благодаря чему значительно  уменьшаются электрические потери в линии электропередачи. Получить такое высокое напряжение  в  генераторе невозможно, поэтому электроэнергия  после генератора подается на повышающий трансформатор, в котором напряжение  увеличивается до требуемого значения. Это напряжение должно быть тем выше, чем больше протяженность линии  электропередачи и чем больше передаваемая по этой линии мощность.

В местах распределения  электроэнергии между потребителями  устанавливают понижающие трансформаторы, которые понижают напряжение до требуемого значения. И, наконец, в местах потребления  электроэнергии напряжение ещё раз  понижают посредством трансформаторов  до 220, 380 или 600 В. При таком напряжении электроэнергия подается непосредственно  потребителям на рабочие места предприятий  и в жилые помещения. Таким  образом, электроэнергия переменного  тока в процессе передачи от электростанции к потребителям подвергается трех-, а иногда и четырехкратному трансформированию. Помимо этого основного применения трансформаторы используются  в  различных электроустановках( нагревательных, сварочных и т.п.), устройствах  автоматики, связи и т.д.

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и  предназначенное  для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы  переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Наибольшее применение в электротехнических установках, а  также в энергетических системах передачи и распределения электроэнергии имеют силовые трансформаторы, посредством  которых изменяют значения переменного  напряжения и тока. При этом число  фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются неизменными.

В зависимости  от назначения трансформаторы разделяют  на силовые трансформаторы  общего назначения и трансформаторы специального назначения. силовые трансформаторы  общего назначения применяются в  линиях передачи и распределения электроэнергии, а также в различных электроустройствах для получения требуемого напряжения. Трансформаторы специального назначения характеризуются  разнообразием рабочих свойств и конструктивного исполнения. К этим трансформаторам относятся печные и сварочные трансформаторы, трансформаторы для устройств автоматики (пик-трансформаторы, импульсные, уничтожители частоты и т.п.), испытательные и измерительные трансформаторы и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Определение основных  электрических величин.

 

1.1. Определение линейных  и фазных токов и напряжений  трансформатора.

1. Номинальный (линейный) ток обмоток ВН, НН трехфазного  трансформатора, А,

     ,

где S – номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_л – номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, В.

Линейный  ток для ВН:

    

  А

Линейный  ток для НН:

    

  А

Фазный ток  обмоток, А,

Фазный ток  обмотки ВН

    

 А

Фазный ток  обмотки НН:

    

 А

Фазное напряжение обмоток, В,

При соединении (ВН) в треугольник

    

 В

При соединении (НН) в звезду

    

 В,

1.2. Определение испытательных  напряжений обмоток.

                                                                                                         При возникновении перенапряжений того или иного типа в случае недостаточной электрической прочности изоляции может произойти электрический разряд или даже пробой, т. е. местное разрушение изоляции.

 Испытанию подвергается изоляция каждой из обмоток, электрически не связанной с другими обмотками. Испытательное напряжение (50 Гц) от постороннего источника прикладывается между испытываемой обмоткой, замкнутой накоротко, и заземленным баком, с которым соединяется магнитная система и замкнутые накоротко все прочие обмотки испытываемого трансформатора. После испытания напряжением, приложенным от другого источника, изоляция обмоток испытывается напряжением, наведенным в самом испытываемом трансформаторе в результате приложения к одной из обмоток (между ее вводами) двойного номинального напряжения повышенной частоты. При этом испытании в каждом витке, каждой катушке и обмотке наводится двойная ЭДС и проверяется продольная изоляция всех обмоток, отводов, вводов и переключателей.