Расчет трансформатора малой мощности - файл n2.doc

Расчет трансформатора малой мощности
Скачать все файлы (368.7 kb.)

Доступные файлы (2):
n1.dwg
n2.doc384kb.11.12.2009 20:39скачать

n2.doc

  1   2   3   4
НЧОУ ВПО «ЮЖНО-САХАЛИНСКИЙ ИНСТИТУТ

ЭКОНОМИКИ, ПРАВА И ИНФОРМАТИКИ»

Кафедра «Электротехника, автоматизация и энергетика»

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА
МАЛОЙ МОЩНОСТИ



Расчетно-пояснительная записка
Разработчик, студент группы ЭС-16

____________ В. Г. Лямкин

Руководитель, ст. преподаватель

кафедры ЭАЭ

____________ О.Г.Кон

Южно-Сахалинск

2009

СОДЕРЖАНИЕ


  1. Рассчитать маломощный трансформатор с воздушным охлаждением.


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Значения вторичных напряжений U2 = 630 B

U3 = 4,5 B

Значения нагрузок S2 = 310 BA

S3 = 80 BA

cos ? 2 = 0,7

cos ? 3 = 1

Частота f = 50 Гц

Первичное напряжение U1 = 115 B

Расчетное условие – минимум стоимости

Температура окружающей среды Q=30°C

Падение напряжения не более U12 = 3% U13 =2%





Введение



Производство электрической энергии на крупных электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах необходимые количества электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Использование дешевой электрической энергии потребителями, которые находятся на значительном расстоянии и рассредоточены по обширной территории страны, требует создания сложных разветвленных электрических сетей.

Силовой трансформатор является одним их важнейших элементов электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях многократной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Необходимость распределения энергии между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой последующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, превышает общую генераторную мощность.

Следует отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети. В этих же трансформаторах возникает большая часть потерь энергии, оплачиваемых по наиболее высокой цене.

Уменьшение потерь холостого хода (ХХ) достигается, главным образом, путем все более широкого применения холоднокатаной рулонной электротехнической 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), к толчкам и ударам при транспортировке пластин, к ударам, изгибам и сжатию пластин при сборке магнитной системы и остова сочетается с существенным изменением конструкций магнитных систем, а также с новой прогрессивной технологией заготовки и обработки пластин и сборки магнитной системы и остова.

Трансформатор состоит из магнитной системы и обмоток. Магнитная система (магнитопровод) представляет собой комплект пластин из ферромагнитного материала, например из электротехнической стали, собранных в определенной геометрической форме. Эта система служит для сосредоточения в магнитопроводе магнитного поля трансформатора. Магнитопровод состоит из стержня и ярма.

Обмотка выполнена в форме катушки, содержащей определенное количество витков медного или алюминиевого изолированного провода. В трансформаторе может быть две или несколько не соединенных между собой обмоток.В трехфазном трансформаторе под обмоткой понимают совокупность трех фаз, соединенных в звезду или треугольник.

В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН). В трехобмоточном трансформаторе, кроме этих обмоток, имеется еще обмотка среднего напряженияч (СН).

В данном курсовом проекте произведем расчет маломощного трансформатора с воздушным охлаждением.


  1. Выбор магнитопровода

    1. Определение расчетной мощности трансформатора

Расчетная мощность трансформатора определяется следующим образом при условии, что

(S2 + S3) > 100 ВА
Sp = S2 + S3
Sp = 310 + 80 = 390 (BA)
Величина коэффициента полезного действия КПД определяется с учетом расчетной мощности трансформатора.

При частоте 50 Гц и расчетной мощности Sp = 300 ч 1000 BA КПД лежит в пределах ? = 0,93-0,95

Таким образом, учитывая Sp =390 ВА, выбираем ? = 0,94.


    1. Выбор конструкции магнитопровода


таб №1

Расчетная мощность

Расчетное условие

Тип сердечника

Серия

Достоинства


Sр>100

минимум стоимости

стержневой ленточный с двумя
катушками


ПЛ

Большая поверхность охлаждения и меньшая средняя длина витка

минимум
массы


Для силовых трансформаторов с максимальным напряжением до 1000 В при частоте 50 Гц, расчетном условии на минимум стоимости и мощностью выше 100 ВА согласно рекомендации по таб №1 более выгодными являются стержневые трансформаторы с двумя катушками и ленточными разъемными сердечниками. Основными достоинствами стержневого трансформатора являются: большая поверхность охлаждения обмотки; меньший расход обмоточного провода, чем у броневого трансформатора, так как уменьшение намотки вызывает уменьшение средней длины витка обмотки; малая индуктивность рассеяния вследствие размещения половинного числа витков на каждой катушке и меньшей толщины намотки; значительно меньшая, чем в броневом трансформаторе, чувствительность к внешним магнитным полям, так как знаки ЭДС помех, наводимых в обеих катушках трансформатора, противоположны и взаимно уничтожаются.
Для уменьшения потерь на вихревые токи снижают толщину стали, но ее уменьшение при данной частоте целесообразно только до определенных пределов, после чего рост потерь на гистерезис сводит на нет уменьшение потерь на вихревые токи. Поэтому для каждой частоты существует своя оптимальная толщина материала.

Холоднокатаные текстурованные стали марок Э3411, если направление магнитного потока в сердечнике совпадает с направлением текстур (проката) имеют меньше удельные значения намагничивающей мощности и потерь в стали. Они допускают большее значение магнитной индукции. Эти свойства наиболее полно реализуются в ленточной конструкции сердечника. Если же направление магнитного потока в сердечнике не совпадает с направлением текстуры, магнитные свойства резко ухудшаются.

При расчетном условии на минимум стоимости и мощности вторичных обмоток Sр>100 ВА, рекомендуется применять ленточные стали: при f = 50 Гц Э3411 толщиной 0,35 мм;

Учитывая задание, выбираем в качестве материала сердечника марку стали Э3411 толщиной 0,35 мм.
1.2 Сечение стержня и размеры окна

По найденной величине Sp и величине напряжений на зажимах обмотки, выбираем следующие параметры:

а) Вст – предварительное значение магнитной индукции в стержне, Тл; Вст = 1,7 Тл;

б) плотность тока

jср = 2,4 А/ммІ;

в) коэффициент заполнения магнитопровода

Кст = 0.93 .

г) С1 – постоянный коэффициент для стержневых двухкатушечных – 0,6

д) Sр – расчетная мощность, 390 ВА

е) а – отношение массы стали к массе меди при расчете на минимум стоимости а = 4
ж) ѓ- частота, 50 Гц;


    1. Определение произведения сечения сердечника на площадь окна


Произведение сечения сердечника на площадь окна определяем по формуле.

(1)

Sp – расчетная мощность трансформатора,

f – частота,

Bвыбр – выбранная максимальная индукция,

jср – плотность тока,

Кст – коэффициент заполнения магнитопровода.




    1. Определяем отношение сечения стержня к площади окна сердечника КQp


Коэффициент К вычисляется следующим образом

(2)

где Кок – коэффициент заполнения окна медью

Кок принимаем 0,3




После этого вычисляем размеры окна и сердечника с учетом рекомендаций, представленных в табл.2.7.

Сводные данные по стандартным сердечникам


п/п

Тип сердечника

Серия

КQ=Qст/Qок

размеры

b/a

h/c



броневой пластинчатый

Ш

0,22-1,0

0,6-2,5

2,5



броневой ленточный

ШЛ

0,4-0,8

1-2

2,5



стержневой ленточный

ПЛ

0,25-0,5

1,25-2

1-3,76



стержневой ленточный

ПЛМ

0,62-1,25

1,45-1,48

1,47-3


Qок = QстQ; Qок = h·c; Qст = a·b. (3)
Qок – сечение окна магнитопровода, ммІ.

Qок = 1784,08/1,032=1728,759 ммІ

Qок = 1784,08/1,25=1427,264 ммІ
где h – высота окна сердечника, мм;

с- ширина окна сердечника, мм;

а – ширина стержня, мм;

b – толщина пакета, мм.

Для ленточных сердечников основным параметром является толщина пакета b, которая равна ширине ленты, вычисляется из формулы (2.3) и выбирается из ряда: 5, 5.6, 6.3, 6.5, 7.1, 8, 9, 10, 11.2, 12, 12.5, 14, 15, 16, 18, 20, 22.4, 25, 28, 32, 35.5, 40, 45, 50, 56, 64, 71, 80, 90, 100, 240 мм. По выбранному параметру выбирается другой.


    1. Выбор типоразмера магнитопровода


Зная произведение (Qст · Qок)р и пределы изменений KQp выбираем стандартный магнитопровод, у которого значение произведения Qст · Qок наиболее близко к требуемому, а значение KQ лежит в требуемых пределах

KQpmin ? KQpтреб ? KQpmax


Согласно справочнику «Малогабаритные магнитопроводы и сердечники» Сидоров И. Н.

Радио и связь 1989г.


Типоразмер магнитопровода

Размеры, мм

a

b

c

h

А

Qст ммІ

ПЛМ34х50 х90

34

50

30

90

98

1700


  1   2   3   4
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации