Федеральное Агентство по Образованию

Тольяттинский Государственный Университет 

Кафедра: «Электрооборудование автомобилей  и электромеханика» 
 
 
 
 

Силовой масляный трансформатор

ТДН – 18000/150 

Пояснительная записка к курсовому проекту  по курсу: «Электромеханика» 
 
 
 
 
 

Студент:         Куренков Д.И.

Группа:         ЭЭНбз-302

Преподаватель:        Терентьева М.А. 
 
 

Тольятти 2011

 

    Аннотация

    В данном курсовом проекте разработан силовой трансформатор ТДН-18000/150, расчетно-пояснительная записка содержит расчет оптимального варианта, отвечающего условиям минимума приведенных затрат, что позволило выявить основные размеры стержня, высоту окна магнитопровода, потери холостого хода и короткого замыкания, цену трансформатора. Приведены построения и расчет активного сечения магнитопровода, выбор и расчет параметров обмоток, определены потери и напряжение короткого замыкания, потери и ток холостого хода.

    В записке приведена компоновка активной части трансформатора в баке, выбраны  размеры бака. В результате теплового  расчета определены тип и число радиаторов, выбраны расширитель и термосифонный фильтр. Рассчитана динамическая стойкость трансформатора при коротком замыкании.

 

    

Оглавление

Введение 4

1.Исходные  данные для расчета 6

2.Технико-экономический  расчет оптимального  варианта. 7

3.Построение  и расчет активного  сечения стержня  магнитопровода. 14

4.Расчет  напряжения одного  витка, количества  витков, напряжений  и токов на всех  ответвлениях обмотки. 15

5.Выбор типа и расчет параметров обмоток трансформатора. 17

6.Расчет  потерь короткого  замыкания и напряжения  короткого замыкания. 25

Результаты  расчётов добавочных потерь от вихревых токов 30

7.Тепловой  расчет трансформатора. 37

8.Компоновка  активной части  трансформатора в  баке. 42

9.Выбор  вспомогательного  оборудования. 44

10.Описание  конструкции. 46

Заключение. 50

Литература. 51 

 

    

Введение

    В данном курсовом проекте рассчитывается трансформатор с естественным масляным охлаждением, регулированием напряжения под нагрузкой. Номинальная мощность 18 МВА и напряжения 158 кВ.

    Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более, индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

    Трансформаторы  различного назначения в диапазоне  мощностей от долей вольт-ампера до 1 млн кВА широко используются в народном хозяйстве.

    Назначение  силовых трансформаторов - преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Силовые трансформаторы подразделяются на трансформаторы общего назначения, которые предназначены для включения в сеть, не отличающиеся особыми условиями работы, характером нагрузки и режимом работы, и трансформаторы специального назначения, которые предназначены для непосредственного питания потребительской сети или приёмников электрической энергии.

    Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов современной  электрической сети, и дальнейшее развитие трансформаторостроения определяется в первую очередь развитием электрических  сетей, а, следовательно, энергетики страны.

    Особо важными задачами являются повышение  качества трансформаторов, использование  прогрессивной технологии производства, экономия материалов при их изготовлении и возможно низкие потери энергии  при их работе в сети. Экономия материалов и снижение потерь особенно важны  в распределительных трансформаторах, в которых расходуется значительная часть материалов и возникает  существенная часть потерь энергии  всего трансформаторного парка.

    Хотя  КПД трансформаторов очень велик и для большинства составляет 98-99%, общие потери во всём трансформаторном парке достигают существенных значений ввиду многократной трансформации энергии. Поэтому одной из главных задач в настоящее время является задача существенного уменьшения потерь в трансформаторах, то есть потерь холостого хода и потерь короткого замыкания.

    Уменьшение  потерь холостого хода достигается, главным образом, путём всё более  широкого применения холоднокатаной рулонной электрической стали с улучшенными  магнитными свойствами - низкими и  особо низкими удельными потерями и низкой удельной намагничивающей  мощностью.

    Применение  этой стали, обладающей анизотропией магнитных  свойств и очень чувствительной к механическим воздействиям при  обработке - продольной и поперечной резке рулона на пластины, сочетаются с существенным изменением конструкции  магнитных систем, а также с  новой прогрессивной технологией  заготовки и обработки пластин, сборки магнитной системы.

    Новые конструкции магнитных систем характеризуются  применением косых стыков, стяжкой  стержней и ярм кольцевыми бандажами  вместо сквозных шпилек. Эти новые  конструкции позволяют уменьшить  расход активной стали и потери холостого  хода. Существенное уменьшение потерь короткого замыкания достигается  понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотке.

    В значительной мере это стало возможным  после замены медного провода  алюминиевым в силовых трансформаторах  общего назначения мощностью до 18000 кВА.

    Сокращение  расхода изоляционных материалов, трансформаторного  масла и металла, употребляемого на изготовление баков и систем охлаждения трансформаторов, может быть достигнуто путём снижения испытательных напряжений и уменьшением изоляционных расстояний при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки изоляции.

 

1. Исходные  данные для расчета

 

1). Номинальная  мощность  (ВА).

2). Число фаз  .

3). Частота  .

4). Номинальные  линейные напряжения обмоток:  (В)

                                                  (В).

5). Схема и группа соединения  обмоток:     /     -11

6). Регулирование  напряжения под нагрузкой.

7). Потери короткого  замыкания  (Вт)

8). Напряжение  короткого замыкания  %

 

2. Технико-экономический  расчет оптимального варианта.

    Целью технико-экономического расчета является выбор среди нескольких технически возможных вариантов конструкции  трансформатора такого, который имеет  оптимальное соотношение между  уровнем затрат на изготовление и  уровнем затрат при эксплуатации.

    Критерием при выборе оптимального варианта считается  минимум приведенных затрат для  различных значений коэффициента , определяющего соотношение основных размеров в трансформаторе:

    

,

    где -средний диаметр канала между обмотками НН и ВН; - высота обмоток.

    Минимум приведенных затрат определяется в результате расчета нескольких вариантов с различными значениями . Результаты расчета сводим в таблицу 1. Выбор оптимального варианта проводим по графику (рис.1). Для выбранного оптимального значения коэффициента проводим повторный расчет.

  Все формулы  и значения коэффициентов взяты  в таблице [1].

Таблица 1

Результаты  расчета зависимости 

 

Рис 1. Определение минимума приведенных затрат.

 

1. Предварительная ширина обмотки НН

(м),

где - коэффициенты, определяемые на основе анализа геометрических соотношений в изготавливаемых трансформаторах и могут быть приняты равными следующим значениям: .

2. Предварительная ширина обмотки ВН

(м)

3. Предварительная ширина главного канала рассеяния (между обмотками

НН и ВН):

= (м),

где - ширина канала между обмотками НН и ВН, выбираем по таблице 2 м.

 

Таблица 2

Основные  изоляционные промежутки