proiect de curs(transformator).doc

Sarcina pentru proiectul de curs

Proiectant _______________ _______________ Varianta №___

1.Puterea nominală 2.Tensiunea nominală de linie a înfăşurării -de înaltă tensiune -de joasă tensiune 3.Numărul de faze 4.Frecvenţa nominală 5.Schema şi grupul de conexiune 6.Procedeul de răcire (aier) 7.Regimul de lucru 8.Materialul înfăşurării 9.Metoda de instalare 10.Construcţia miezului feromagnetic 11.Pierderile nominale la scurtcircuit 12.Tensiunea nominală la scurtcircuit 13.Pierderile la mers în gol 14.Curentul de mers în gol 15.Metoda de reglare a tensiunii (fără excitaţie)16.Materialul sistemului magnetic

Sarcina a fost înaintată ____________________________________

Conducătorul proiectului ___________________________________

CuprinsÎntroducere.........................................................................................................................41.Calculul parametrilor de bază a transformatorului trifazat efectuat de calculator

2Mod Coala N. docum Semnat Data

Coala

cu ajutorul programului de calcul specializat FORTRAN …………………………………6 2.Calculul şi alegerea parametrilor de băză a transformatorului...................…………….153.Calculul înfăşurărilor3.1Calculul infasurarii de joasa tensiune …………………………................……….173.2.Calculul înfăşurării de înaltă tensiune ……………………………..................……193.3.Calculul masei totale a metalului înfăşurărilor..………………………………….………224.Calculul parametrilor de scurtcircuit..............................................................................225.Calculul sistemului magnetic5.1.Alegerea sistemului magnetic şi calculul parametrilor de bază ale acestuia..............255.2.Determinarea pierderilor de mers în gol.....................................................................275.3.Determinarea curentului de mers în gol.....................................................................28Încheiere..........................................................................................................................29Bibliografie……………………………………………………………………...........................30

Întroducere.


Coala

Transformatorul este un dispozitiv electromagnetic cu două sau mai multe în-făşurări cuplate magnetic,destinat transformării tensiunii sau a curentului.Trans-formatorul are două funcţii :---de transportare a energiei electrice---de distribuţie a energiei electrice. În sistemul electroenergetic naţional sunt utilizate transformatoare cu un dia-pazon variat de puteri,de la fracţiuni de până la 1mln. de .Transforma-toarele cu puterea de până la monofazate şi până la trifazate sunt considerate transformatoare de distribuţie,iar transformatoarele cu puterea de pes-te monofazate şi peste trifazate se consideră transformatoare de putere. După modul de răcire transformatoarele se clasifică în: ---transformatoare cu răcire cu lichid(deobicei cu ulei de transformator) ---transformatoare cu răcire cu gaz(deobicei cu aier). Transformatoarele de putere reprezintă unul din cele mai principale elemente ale reţelei electrice,deoarece transportarea energiei electrice de la producător la consumador la distanţe mari necesită cinci,şase trepte de transformare.Astfel da-că generatoarele staţiei electrice generează o tensiune de atunci pentru a o transporta energiea electrică produsă la distanţa de se utilizează următoa-rele trepte de transformare în care iau în consideraţie căderile de tensiune pe linie:

. Necesitatea distribuţiei energiei electrice pe diverse sisteme radiale spre un un-măr mare de consumatori de putere mică conduce la majorarea numărului de transformatoare faţă de numărul de generatoare.Din acestă cauză puterea sumară a transformatoarelor din treapta ce urmea-ză este mai mare faţă de cea precedentă, ceea ce duce la uşurarea manevrării cu puterea livrată consumatorului. Astfel din cauza unui număr mare de transformatoare în parcul electroener-getic naţional proiectarea transformatoarelor este orientată spre reducerea la mi-nim a pierderilor de mers în gol,ce nu depind de sarcină, şi pierderilor în scurt-circuit,dependente de sarcină în mod direct.Ca rezultat reducerea acestor mărimi la minim duce la sporirea randamentului sistemului energetic naţional şi mondial. Cele mai răspândite transformatoare sunt cele cu răcire cu aier şi cele cu ulei.În lucrarea dată este proiectat un transformator de coborâre a tensiunii,de putere cu răcire cu aier de tipul ТС-270/10 cu înfăşurările din cupru.Alegerea unui astfel de transformator permite reducerea dimensiunilor de gabarit al acestuia din cauza utilizării drept material conductor a cuprului care este mai scump ca aluminiul şi are o masă mai mare,în schimb la trecerea de la conductorul de aluminiu la cel de cupru se micşorează dimensiunile de gabarit ale transformatorului. Utilizarea transformatorului cu răcire în aier este condiţionată nu numai de simplitatea în deservire(lipsa necesităţii verificării nivelului şi calităţii,şi a schimbului uleiului) ci şi de pericolul incendiar pe care îl prezintă.Astfel pentru o instalare în aier liber se utilizează transformatoarele cu răcire în ulei,iar pentru


Coala

instalarea în interiorul încăperilor,secţiilor tehnologice şi a altor edificii se utili-zează transformatorul cu răcire în aier deoarece în cazul unei avarii sau a apariţiei unui agent de incendiu extern tipul dat de transformatoare nu se aprinde, sau arde doar izolaţia,iar în cazul incendierii unui transformator cu ulei are loc arderea in-tensă a uleiului care durează mult timp,degajă o cantitate enormă de căldură şi gaze toxice care trebuiesc ventilate.Totodată faţă de transformatorul cu răcire în ulei,transformatorul cu răcire cu aier are dimensiunile de gabarit mai mari,din ca-uza distanţelor izolatorii necesare mai mari aierul posedând de o rigiditate elec-trică mai mică ca cea a uleiului de transformator.

1.Calculul parametrilor de bază a transformatorului trifazat efectuat de calculator cu ajutorul programului de calcul specializat


Coala

FORTRAN .

În lucrarea dată transformatorul se va proiecta după schiţa de mai jos:

Calculul se efectuează pentru transformatorul trifazat cu trei coloane în plan şi înfăşurări concentrice precum este arătat în figura de mai sus.În continuare cu indicile 1 se va nota înfăşurarea de joasă tensiue deoarece aceasta se află imediat pe coloană,iar cea de înaltă cu 2 deoarece este a doua pe coloană.1.1.Calculele preventive.1.1.1.Datele iniţiale.1.1.1.1.Puterea transformatorului pe o coloană.

1.1.1.2.Pierderile de scurtcircuit. 1.1.1.3.Frecvenţa tensiunii. 1.1.1.4.Tensiunea de scurtcircuit. 1.1.1.5.Componenta activă a tensiunii de scurtcircuit.


Coala

d

d12

a12

a2

c c

l

l 0

a22a01

a1

l 0

Fig.1.Dimensiunile de bază ale transformatorului trifazat.

1.1.1.6.Componenta reactivă a tensiunii de scurtcircuit.

1.1.2.Mărimi fizice alese.1.1.2.1.Distanţa de izolare între partea frontală a înfăşurării şi jug. Mărimea se alege din tab.4.15[1] în baza tensiunii de încercare găsite din tab.4.2[1].Astfel rezultă:-pentru înfăşurarea de tensiune înaltă -pentru înfăşurarea de joasă tensiune În continuare se va lua valoarea minimă necesară a distanţei de izolare,deci 1.1.2.2.Distanţa de izolare între înfăşurarea de joasă şi de înaltă tensiune. Acest parametru alege din tab.4.15[1]: 1.1.2.3.Distanţa de izolare între înfăşurările de pe două coloane vecine. Acest parametru se alege din tab4.15[1]: 1.1.2.4.Valoarea inducţiei magnetice în miezul magnetic al transformatorului. Pentru transformatorul dat se alege OŢEL 3404(0,3 mm) deoarece acesta rezistă la un flux magnetic de până la 1.7,T şi este laminat la rece tehnologie care îi oferă proprietăţi anizotrope,fapt ce duce la minimizarea fluxului magnetic de dispersie şi sporirea randamentului dispozitivului dat.Din cauza anizotropiei oţelului sistemul magnetic va fi construit după schema ce urmează:

Fig.2.Sistem magnetic cu legături oblice în 6 colţuri 1.1.2.4.1.Valoarea inducţiei magnetice în coloană. Mărimea inducţiei se alege din tab.2.4[1]:


Coala

1.1.2.4.2.Valoarea inducţiei magnetice în jug.

1.1.2.5.Pierderile specifice în oţelul electrotehnic al coloanei. Valoarea pierderilor specifice în coloană se alege conform tab.8.10[1]:

1.1.2.6.Pierderile specifice în oţelul electrotehnic al jugului. Valoarea pierderilor specifice în jug se alege conform tab.8.10[1]:

1.1.2.7.Puterea specifică de magnetizare în oţelul electrotehnic al coloanei. După valoarea inducţiei magnetice din tab.8.17[1] se alege puterea specifică de magnetizare în coloană:

1.1.2.8. Puterea specifică de magnetizare în oţelul electrotehnic al jugului. După valoarea inducţiei magnetice din tab.8.17[1] se alege puterea specifică de magnetizare în jug:

1.1.2.9.Puterea specifică de magnetizare în legăturile drepte. Deoarece în sistemul magnetic ales nu sunt prezente legături drepte,rezultă:

1.1.2.10.P uterea magnetizantă specifică în legăturile oblice. Valoarea puterii magnetizante specifice în legăturile oblice se alege din tab.8.17[1]

1.1.3.Valorile coieficienţilor aleşi.1.1.3.1.Factor ce ţine cont de metalul înfăşurării. Pentru cablul de se consideră: 1.1.3.2.Coieficient de umplere a sistemului magnetic cu oţelul electrotehnic. Acest coieficient se calculă după formula: -se alege din tab.2.6[1],( ) -se alege din tab.2.2[1],( )

1.1.3.3.Coieficient de întărire a jugului. Se alege din tab.2.8[1]:


Coala

1.1.3.4.Factorul pierderilor auxiliare generate de fluxul de dispersie. Se alege din tab.3.6[1]: 1.1.3.5.Factorul pierderilor auxiliare în oţelul coloanelor. Se alege după recomandarea de la pag.28-30[2]: 1.1.3.6.Factorul pierderilor auxiliare în oţelul jugului. Se alege după recomandarea de la pag.28-30[2]: 1.1.3.7.Factorul pierderilor auxiliare în legăturile sistemului magnetic. Se calculă din expresia:

1.1.3.8.Coieficientul de creştere a puterii magnetizante în coloane. Se alege după recomandarea de la pag.30-32[2]: 1.1.3.9.Coieficientul de creştere a puterii magnetizante în juguri. Se alege după recomandarea de la pag.30-32[2]: 1.1.3.10.Coieficientul de creştere a puterii magnetizante în colţuri. Se calculă după expresia:

unde: -se alege din tab.8.20[1], -se alege din tab.8.21[1],

1.1.3.11.Factorul de creştere a puterii magnetizante în întrefierul joncţiunilor. Se alege conform indicaţiei de la pag.30-32[2]: 1.1.3.12.Coieficient empiric. Se alege conform tab.3.3[1]: 1.1.3.13.Coieficientul formei secţiunii transversale a jugului. Se alege conform indicaţiilor dela pag.126[1]: 1.1.3.14.Coieficient de cost al materialelor înfăşurării şi sistemului magnetic. Se alege conform tab.3.7[1]: 1.1.3.15.Coieficientul de masă a oţelului în colţul sistemului magnetic. Se alege conform recomandării de la pag.128[1]:


Coala

1.1.3.16.Coieficientul determinat de raportul razei duble a înfăşurării de tensiune înaltă la diametrul coloanei. Se alege în baza recomandării de la pag.125[1]: 1.1.3.17.Coieficientul determinat prin raportarea diametrului mediu al spirei a 2-ă înfăşurări la diametrul coloanei. Se alege conform indicaţiilor de la pag.123[1]: 1.1.3.18.Coieficientul ce ţine cont de variaţia pierderilor specifice în oţel la variaţia frecvenţei.Se alege conform indicaţiei de la pag.22[2]: 1.1.3.19.Coieficient determinat de raportul densităţii oţelului laminat la cald şi a oţelului laminat la rece. Se alege conform indicaţiei de la pag.22[2]: 1.1.3.20.Coieficientul ariei întrefierului pentru joncţiunea oblică. Se alege conform indicaţiei de la pag.137[1]: 1.1.3.21.Coieficientul ariei întrefierului pentru joncţiunea dreaptă. Se alege conform indicaţiilor de la pag.136[1]: 1.1.3.22.Numărul de joncţiuni drepte,nemagnetice în circuitul magnetic. Se alege din tab.8.20[1]: 1.1.3.23.Numărul de joncţiuni oblice,nemagnetice în circuitul magnetic. Se alege din tab.8.20[1] în baza indicaţiilor de la pag.79-80[1]: 1.1.3.24.Factorul tipului de răcire al transformatorului. La răcirea naturală cu aier se consideră 1.1.3.25.Coieficient ce depinde de tipul constructiv al sistemului magnetic şi influienţează masa oţelului în juguri. Se alege conform indicaţiilor de la pag.127[1]: 1.1.3.26.Factorul numărului de înfăşurări pe fază. Pentru transformatorul cu 2-ă înfăşurări(una de joasă şi una de înaltă tensiune) se acepta:

1.2.Rezultatele obţinute de fortran-program. Rezultatele primite în urma efectuării calculelor de fortran program sunt date în tabelul ce urmează: Tabelul.1.


Coala

Coieficientul 0.850 1.200 1.550 1.804 2.250 2.600 2.950 3.300 3.650

Valoarea x0.960 1.047 1.116 1.159 1.225 1.270 1.311 1.348 1.382

Valoarea x20.922 1.095 1.245 1.343 1.500 1.612 1.718 1.817 1.910

Valoarea x30.855 1.147 1.389 1.557 1.837 2.048 2.251 2.448 2.641

Masa oţelului în coloane 393.32 376.67 367.11 362.60 357.64 355.45 345.25 353.75 353.76

Masa oţelului în jug 211.83 269.84 323.17 359.75 420.69 466.16 509.95 552.32 593.47

Masa oţelului sistemului magnetic 605.15 646.50 690.28 722.36 778.33 821.61 864.20 906.07 947.23

Masa oţelului în colţurile sistemului magnetic 15.10 19.56 23.70 26.55 31.34 34.93 38.40 41.77 45.05

Pierderile în oţelul coloanelor 511.12 489.48 477.06 471.20 464.76 461.91 460.35 459.69 459.72

Pierderile în oţelul jugului 265.12 326.26 390.75 434.98 508.65 563.63 616.58 667.81 717.56

Pierderile în oţelul colţurilor sistemului magnetic 56.17 72.75 88.15 98.78 116.58 129.93 142.84 155.37 167.57

Pierderile mersului în gol 823.42 888.49 955.95 1004.96 1089.99 1155.47 1219.76 1282.87 1344.85

Aria joncţiunii drepte 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Aria joncţiunii înclinate 0.02250 0.02673 0.03038 0.03278 0.03661 0.03935 0.04192 0.04433 0.04663

Puterea de magnetizare în coloane 755.97 723.95 705.58 696.92 687.39 683.18 680.86 679.90 679.93

Puterea de magnetizare în jug 366.44 466.80 559.06 622.35 727.76 806.41 882.17 955.47 1026.65

Puterea de magnetizare în colţuri 860.54 114.53 1350.38 1513.16 1785.84 1990.38 2188.13 2380.08 2567.00

Puterea de magnetizare în joncţiuni 357.75 425.08 483.11 521.19 582.06 625.69 666.48 704.91 741.35

Puterea de magnetizare la mers în gol 2340.70 2730.35 3098.13 3353.61 3783.05 4105.67 4417.64 4720.36 5014.93

Curentul de mers în gol 0.867 1.011 1.147 1.242 1.401 1.521 1.636 1.748 1.857


Coala

Masa metalului înfăşurărilor 324.64 273.23 240.41 222.84 199.54 185.62 174.26 164.76 156.66

Masa cablului cu izolaţie a înfăţurărilor 344.12 289.62 254.83 236.21 211.51 196.76 184.72 174.65 166.0.6

Preţul de cost al cablului pentru înfăşurări 489.29 419.37 369.00 342.03 306.26 284.91 267.47 252.89 240.46

Preţul de cost al părţii active 1103.44 1065.87 1059.28 1064.39 1084.60 1106.52 1131.67 1158.96 1187.69

Densitatea curentului în înfăşurări 2.12E+6 2.31E+6 2.47E+6 2.56E+6 2.71E+6 2.81E+6 2.90E+6 2.98E+6 3.06E+6

Tensiunea de întindere în spire 3.810 4.935 5.979 6.700 7.907 8.813 9.688 10.538 11.366

Diametrul coloanei sistemului magnetic 0.1503 0.1638 0.1746 0.1814 0.1917 0.1987 0.2051 0.2109 0.2163

Diametrul canalului radial între înfăşurări 0.2480 0.2703 0.2881 0.2993 0.3163 0.3279 0.3384 0.3481 0.3569

Înălţimea înfăşurărilor 0.9160 0.7072 0.5837 0.5209 0.4414 0.3960 0.3602 0.3312 0.3071

Distanţa între coloane 0.3660 0.3913 0.4116 0.4242 0.4434 0.4566 0.4686 0.4795 0.4895

Mărimi auxiliare calculate:

În baza caracteristicilor se aleg parametrii optimali ai transformatorului pentru costul părţii active şi pierderi minimale(coloana a treia a tabelului de mai sus):


Coala

Fig.3.Caracteristica



Coala




Coala


2.Calculul şi alegerea parametrilor de băză a transformatorului. 2.1.Calculul curenţilor şi a tensiunilor fazice. Trebuie de menţionat că transformatorul dat are schema de conexiune .

2.1.1.Calculul curentului şi a tensiunii de fază pentru înfăşurarea de joasă tensiune.

-tensiunea fazică

-curentul fazic

2.1.2.Calculul curentului şi a tensiunii de fază pentru înfăşurarea de înaltă tensiune. -tensiunea fazică

-curentul fazic

2.2.Calculul tensiunii de încercare . Tensiunea de încercare a înfăşurărilor se alege conform tab.4.2.[1] şi astfel pent-ru înfăşurarea de joasă tensiune se alege ,iar pentru înfăşurarea de înal-tă tensiune .2.3.Alegerea tipului constructiv al înfăşurărilor. Înfăşurările se aleg conform tab.5.8.[1] după curentul fazic,puterea şi tensiunea transformatorului.


Coala

Înfăşurarea de joasă tensiune va fi confecţionată din conductor cu profil drep-tungiular,spira având 2-ă straturi şi înfăşurânduse cilindric.Acest tip de înfăşurare posedă de o rezistenţă mecanică satisfăcătoare,proprietăţi izolante fiabile ,răcire uşoară şi nu necesită procedee complicate petru realizare. Înfăşurarea de înaltă tensiune va fi confecţionată deasemenea din conductor cu profil circular cu spira dintr-un singur conductor înfăşurat în formă de bobi-nă.Acest tip de înfăşurare posedă deasemenea de o rigiditate mecanică satisfăcătoare şi electrică înaltă, proprietăţi bune de răcire,constă în volu-mul sporit de lucru pentru confecţionare.2.4.Alegerea distanţelor necesare de izolare. Pentru tensiunea de încercare a înfăşurărilor: şi se determină distanţele de izolare de bază minime necesare. 2.4.1.Distanţa izolantă de la înfăşurări pînă la jug. Se alege din tab.4.15.[1]: 2.4.2.Distanţa izolantă dintre coloană şi înfăşurarea de joasă tensiune. Se alege din tab.4.16.[1]: 2.4.3.Distanţa izolantă dintre înfăşurarea de joasă tensiune şi înfăşurarea de înaltă tensiune. Se alege din tab.4.15.[1]: 2.4.4.Distanţa izolantă dintre bobinele de înaltă tensiune. Se alege din tab.4.15.[1]: 2.5.Precizia dimensiunilor de bază ale transformatorului. Alegerea şi calculul coeficienţilor de bază pentru determinarea mărimilor prin-cipale ale transformatorului are loc cu luarea în consideraţie a cerinţelor econo-mice.Astfel din punct de vedere tehnic se aleg mărimile optimale ale coeficien-tului în dependenţă de diametrul .2.5.1.Conform recomandărilor C.E.I. se alege diametrul coloanei. 2.5.2.Calculul diametrul mediu al înfăşurării. 2.5.3.Precizarea coeficientului .

2.5.4.Calculul înălţimii înfăşurării.

2.5.5.Calculul distanţei dintre axele coloanelor.


Coala

2.5.6.Calculul secţiunii active a coloanei. 2.5.7.Calculul înălţimii coloanei.

2.5.8.Calculul tensiunii pe spiră.

3.Calculul înfăşurărilor.3.1Calculul infasurarii de joasa tensiune .3.1.1.Calculul numărului de spire a înfăşurării fazice.

Se adoptă de spire.3.1.1.5 Număr de spire într-un strat

3.1.2.Precizarea tensiunii pe spiră.

3.1.3.Precizarea inducţiei în coloană.

3.1.4.Calculul densităţii medii a curentului în înfăşurări.

unde: -coeficient,ce exprimă pierderile auxiliare în înfăşurări.3.1.5.Calculul preventiv a înălţimii spirei.

3.1.6.Calculul secţiunii de orientare a spirei.

3.1.7.Alegerea şi aranjarea conductoarelor într-o spiră. Înfăşurarea dată este cilindrică,bistratificată şi va fi confecţionată din conductor

cu profilul secţiunii transversale dreptunghiular de tipul ПСД 2 ,cu aria

secţiunii transversale ,ales din tab.5.2[1].Spira înfăşurării date va fi confecţionată dintr-un strat a câte 2 conductoare,conform reprezentării de mai jos.


Coala

Fig.7.Construcţia spirei bobinei de joasă tensiune .

a) b)

Fig.8. Aspectul general al înfăşurării (a) şi forma înfăşurării spirei în bobină (b). 3.1.8.Calculul densităţii reale a curentului în înfăşurarea de joasă tensiune.


Coala

unde: n=6-numărul de conductoare în spiră

3.1.9.Calculul diametrului interior al înfăşurării. 3.1.9.1 Dimensiunea radială a înfăşurării de joasă tensiune. 3.1.10.Calculul diametrului exterior. unde: 9 mm dimensiunea radiala a canalului de răcire3.1.11.Calculul diametrului mediu.

3.1.12.Calculul masei părţii active a înfăşurării de joasă tensiune. unde: -numărul de coloane active 3.1.13.Calculul masei conductorului a înfăşurării de joasă tensiune.

3.1.14 Determinarea suprafeţei de răcire a înfaşurării

3.1.15 Determinarea pierderilor de bază în înfăşurarea de joasă tensiune

3.1.16 Determinarea densităţii fluxului termic.

3.2.Calculul înfăşurării de înaltă tensiune .3.2.1.Alegerea sistemului de reglare a tensiunii. Reglarea tensiunii va fi efectuată în lipsa excitaţiei,prin varierea coieficientului de transformare al transformatorului.Această variaţie este obţinută prin modifica-rea numărului de spire parcurse de curent în înfăşurarea de înaltă tensiune.3.2.1.1.Calculul numărului de spire de bază a înfăşurării.

3.2.1.2. Determinarea tensiunii pe o treaptă de reglare a înfăşurării

3.2.1.3. Determinarea tensiunii a unei spire.


Coala

3.2.1.4.Calculul numărului de spire într-o treaptă de reglare.

3.2.1.5.Alegerea tipului constructiv a sistemului de reglare,tensiunii şi numărul de spire în treptele de reglare.

Tabelul 3

Tensiunea U,V

Numarul de spire pe treptele de reglare

Reglarea va fi efectuată în poziţiile

10500 1300+2 33 ...1366

10250 1300+33 ...1333

10000 1300 ...1300

9750 1300-33 ...1267

9500 1300-2 33 ...1234

Fig.9.Sistemul de reglare al tensiunii 3.2.2.Calculul parametrilor de bază a înfăşurării.3.2.2.1.Determinarea numărului total de spire. .

3.2.2.2.Calculul preventiv al densităţii curentului în înfăşurare. 3.2.2.3.Calculul ariei secţiunii transversale a spirei de orientare.

3.2.2.4.Alegerea conductorului şi aranjarea acestuia. Din şirul STANDARD de conductoare produse de industria electrotehnică se

dat de tab.5.1.[1] se alege conductorul de tipul: ПСД ,cu profilul secţiunii

transversale circular şi cu aria secţiunii transversale .3.2.2.5.Determinarea densităţii reale a curentului.

3.2.2.6. Determinarea numărului de spire într-un strat. 3.2.2.6. Calculul numărului de straturi în înfăşurarea de tensiune înaltă.


Coala

3.2.2.7 Determinarea tensiunii de lucru a două straturi In conformitate cu indicatiile date in §4.6[1] pag.203 se considera izolatia intre straturi confectionata din materie tratata cu lac si armata cu fibre de sticla de tipul ЛСБ. Astfel se iau cinci straturi cite 0.15 mm δ=5 0.15=0.75mm.3.2.2.8.Calculul diametrului interior al înfăşurării. 3.2.2.9. Dimensiunea radială a înfăşurării de tensiune înaltă. unde:10mm dimensiunea radială a canalului de răcire3.2.2.10.Calculul diametrului exterior al înfăşurării. 3.2.2.11.Calculul diametrului mediu al înfăşurării.

Fig.9.Dimensiunile de bază ale părţii active a transformatorului.

3.2.2.11.Determinarea masei părţii active a înfăşurării de tensiune înaltă. 3.2.12.Calculul masei conductorului a înfăşurării de tensiune înaltă.

3.2.13. Determinarea suprafeţei de răcire a înfaşurării de tensiune înaltă


Coala

3.2.14. Determinarea pierderilor de bază în înfăşurarea de tensiune înaltă.

3.2.15. Determinarea densităţii fluxului termic.

3.3.Calculul masei totale a metalului înfăşurărilor. 3.3.1.Calculul masei totale a cablului cu izolaţie a înfăşurărilor.

4.Calculul parametrilor de scurtcircuit.4.1.Calculul pierderilor de bază.4.1.1.Calculul pierderilor de bază în înfăşurarea de joasă tensiune.

4.1.2.Calculul pierderilor de bază în înfăşurarea de înaltă tensiune. 4.2.Calculul pierderilor suplimentare.4.2.1.Calculul pierderilor în ramificaţii.

-pierderile în ramificaţiile înfăşurării de joasă tensiune -pierderile în ramificaţiile înfăşurării de înaltă tensiune

unde: -masa ramificaţiilor

unde: -lungimile ramificaţiilor

-densitatea reală a metalului înfăşurării

4.2.2.Calculul pierderilor auxiliare. unde: -coieficient indicat în tab.7.1.[1] 4.3.Calculul pierderilor totale în scurtcircuit. unde: -coieficient de pierderi suplimentare

unde: ( -numărul de conductori pe direcţia


Coala

paralelă cu liniile inducţiei câmpului magnetic de dispersie)

4.4.Pierderile în scurtcircuit la tensiunea nominală în înfăşurarea de înaltă tensi-une.

După cum se observă din relaţia de mai sus pierderile de scurtcircuit primite nu depăşesc valoare admisibilă de ,deci în continuare funcţionarea normală în sarcină este asigurată.4.5.Determinarea tensiunii de scurtcircuit.4.5.1.Calculul componentei active a tensiunii de scurtcircuit.

4.5.2.Calculul componentei reactive a tensiunii de scurtcircuit.

unde:

4.5.3.Determinarea tensiunii de scurtcircuit.

4.6.Determinarea curentului stabilizat la scurtcircuit în înfăşurarea de înaltă tensi-une.


Coala

4.7.Calculul valorii momentane maxime a curentului de scurtcircuit.

unde: -se alege din tab.7.3.[1] după raportul

4.8.Calculul forţei radiale.

4.9.Calculul tensiunii medii de comprimare în conductoarele înfăşurării de joasă tensiune.

4.10.Calculul tensiunii medii de întindere în conductoarele înfăşurării de înaltă tensiune.

Se observă că valorile tensiunilor şi nu depăşesc valoarea , ci constituie doar din valoarea maxim-admisibilă a tensiunii. 4.11.Calculul forţelor axiale din înfăşurări. Din desenul de mai jos se vede că între spirele înfăşurărilor apare forţa axială care se calculă după expresia ce urmează:

Fig.10.Direcţia de acţionare a forţelor axiale în înfăşurări.

unde:k – coeficientul fortei axiale.


Coala

;

;

;

;

∆1- se alege din tab.7.4 pag.342[1].

4.14.Calculul temperaturii atinse de înfăşurare la scurtcircuit. În cazul dat se calculă temperatura la care se încălzeşte înfăşurarea peste de la apariţia scurtcircuitului.

unde: -tempratura iniţială a înfăşurării

5.Calculul sistemului magnetic.5.1.Alegerea sistemului magnetic şi calculul parametrilor de bază ale acestuia. Alegerea tipului constructiv şi a mărcii oţelului electrotehnic se efectuează urmând recomandările din §8.[1].Transformatorul dat va avea sistemul magnetic trifazat plan cu trei coloane asamblat din tole de oţel electrotehnic laminat la rece de marca cu grosimea de .Pachetele sistemului magnetic dat vor fi aranjarate conform figurii ce urmează:

Fig.11.Aranjarea pachetelor sistemului magnetic.


Coala

Coloanele sistemului magnetic se vor strânge cu bandaje din bandă sticloasă,iar jugurile cu bare de presare.Pentru diametrul coloanei din tab.8.3.[1] se aleg dimensiunile şi numărul pachetelor jugurilor şi a coloanelor sistemului magnetic.În transformatorul dat coloana va conţine 6 pachete,iar jugul 5.Aranja-rea pachetelor va fi efectuată în formatul conform tabelului ce urmează:

Tabelul.3.

№ pachetului

Dimensiunile de gabarit ale coloanei,

Dimensiunile de gabarit ale jugului,

1 175 21 175 212 155 25 155 253 135 13 135 134 120 8 120 85 95 9 95 176 65 8 -

Grosimea totală a pachetului coloanei este de .Aria secţiunii figurii pri-mite şi volumul colţului sistemului magnetic dat se iau din tab.8.7.[1]: -aria secţiunii coloanei

-aria secţiunii jugului

-volumul colţului sistemului magnetic.5.1.1.Calculul secţiunii active a coloanei. 5.1.2.Calculul secţiunii active a jugului. 5.1.3.Calculul volumului colţului sistemului magnetic. 5.1.4.Calculul lungimii coloanei. 5.1.5.Calculul distanţei dintre axele coloanelor. 5.1.6.Calculul masei oţelului colţului sistemului magnetic. unde: 5.1.7.Calculul masei oţelului jugurilor sistemului magnetic. 5.1.8.Calculul masei oţelului coloanelor sistemului magnetic

unde: -lăţimea primului pachet al jugului

5.1.9.Calculul masei totale a sistemului magnetic.


Coala

5.2.Determinarea pierderilor de mers în gol.5.2.1.Calculul inducţiei în coloană.

5.2.2.Calculul inducţiei în jug.

5.2.3.Calculul inducţiei în joncţiunea oblică.

5.2.4.Calculul ariei joncţiunii coloanei în locul joncţiunii oblice. 5.2.5.Determinarea pierderilor specifice. Pierderile specifice se iau din tab.8.10.[1]: pentru:

pentru:

pentru: 5.2.6.Calculul pierderilor la mers în gol. Pentru sistemul magnetic plan cu 6 joncţiuni oblice,cu jugul construit în mai multe trepte,fără găuri pentru buloane,cu călirea tolelor după ştanţare şi curăţarea mărginilor ştanţate de aşchii,calculul pierderilor are loc după formula 8.32.[1]:

unde: coieficienţii se iau după re- comandările din §8.2.[1].

-se ia din tab.8.12.[1] -se ia din tab.8.13.[1]

sau .

5.3.Determinarea curentului de mers în gol.5.3.1.Determinarea puterilor magnetizante specifice.


Coala

Puterile magnetizante specifice se extrag din tab.8.17.[1]: pentru:

pentru:

pentru: 5.3.2.Calculul puterii magnetizante la mers în gol. Pentru sistemul magnetic ales anterior puterea magnetizantă se calculă după expresia:

unde: coieficienţii se iau după re- comandările din §8.3.[1].

-se ia din tab.8.12.[1] -se ia din tab.8.20.[1] -se ia din tab.8.21.[1]

5.3.3.Calculul curentului de mers în gol.

sau din valoarea

preconizată. Componenta activă a curentului de mers în gol se calculă după relaţia:

Componenta reactivă a curentului de mers în gol se calculă după relaţia:

În urma calculării perderilor de scurtcircuit şi de mers în gol ale transforma-torului sa constatat că acestea nu depăşesc abaterile admisibile de fapt ce confirmă încadrarea transformatorului proiectat în cerinţele standardelor na-ţionale şi internaţionale.

Încheiere.


Coala

În urma calculului de proiectare a transformatorului ТС-270/10 se pot face următoarele concluzii:conform GOST 12022-62 care reglementează relaţiile de bază între parametrii fundamentali ai transformatorului se poate afirma că trans-formatorul proiectat se încadrează în cerinţele standardelor de stat şi va poseda de performanţele de funcţionare comandate. Pentru confecţionarea miezului magnetic a fost ales oţelul de marca 3304. Acest tip de oţel electrotehnic este laminat le rece şi posedă proprietăţi anizotrope,fapt ce duce la complicarea tehnologiei de fabricare a siste-mului magnetic,în schimb permite reducerea fluxului de dispersie şi ca rezultat reducerea pierderilor provocate de fluxul de dispersie. Alegerea corectă a densităţii curentului în înfăşurări permite răcirea suficientă a înfăşurărilor şi asigurarea rigidităţii mecanice la avarii.Astfel densitatea curentu-lui în înfăşurarea de înaltă tensiune este mai mare ca cea în înfăşurarea de joasă tensiune cu 15% ,deoarece aceasta fiind situată la suprafaţă se răceşte mai bine. Masa înfăşurării proiectate nu diferă mult de masa optimală preconizată 240≈242,75 fapt ce dovedeşte că capacităţile materialuli înfăşurărilor vor fi folosite la maxim,în timp ce se va utiliza minimum de materie primă la fabricarea acestora. Pierderile de mers în gol corespund cerinţelor GOST16110-70 care permite abateri de la valoarea comandată cu 5%.Deasemenea conform GOST11677-75 tensiunea nu trebuie să depăşească abaterea permisă de 5%,iar în cazul dat aceasta este de 1.82%. În cazul apariţiei unor avarii ca spre exemplu scurtcircuit rezistenţa mecanică a înfăşurării este asigurată doarece tensiunea mecanică maximă este sub valoarea maxim adnisibilă de . Temperatura pe care o atinge înfăşurarea după ce se stabilizează curentul de scurtcircuit este mult mai mică ca temperatura maixim admisibilă indicată în GOST11677-75 ( ). Pierderile de mers în gol în cazul dat sunt mai mici decăt cele cerute de stan-dard ,însă este mai dificilă situaţia când pierderile depăşesc valoarea permisă,iar în cazul dat această abatere nu afectează funcţionarea trans-formatorului.

Bibliografie.


Coala

1.Tihomirov P.M. “Rascet transformatora”,Moskva “Energoatomizdat” 19862.Zabudskii E.N.,Olihovskii V.G.”Rascet osnovnih razmerov transformatora na EVM”,Kishisnev “KPI im.S.Lazo” 19883.Sapojnikov A.V. “Konstruirovanie transformatorov”4.M.V.Antonov,L,S.Gherasimova, «Tehnologhia proizvodstva electriceschih maşin»Moscva«Energoizdat»1982.


Coala

proiect de curs(transformator).doc

Documents