Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет» Миасский филиал

Факультет «Электротехнический» Кафедра «Автоматики»

Электромеханика

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Электромеханика»

Расчет трансформатора

Задание на проектирование силового трансформатора

Исходные данные:

Тир трансформатора ТМ-630/65-У4

Мощность 630 кВА

Число фаз 3

Частота 50 Гц

Номинальное напряжение ВН (6500 2х2,5 %) В

Номинальное напряжение обмотки НН 400 В

Схема и группа соединения обмоток Д/У-11

Система охлаждения естественное масляное

Режим работы длительная нагрузка

Установка наружная

Материал магнитной системы Ст 3404 0,35 мм

Материал обмоточного провода Al

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №2323, цена оригинала 1000 рублей Оформлена в программе Microsoft Word

Оплата Контакты

Параметры трансформатора:

Напряжение короткого замыкания 5,5 %

Потери короткого замыкания 12 кВт

Потери холостого хода 1,3 кВт

Ток холостого хода 0,4 %

Оглавление

Задание на проектирование силового трансформатора

Введение

Устройство силовых трансформаторов

1 Расчет основных электрических величин

11 Линейные и фазные токи и напряжения обмотки ВН и НН

12 Испытательные напряжения обмоток

13 Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

2 Расчет главных размеров трансформатора

21 Выбор схемы и конструкции магнитопровода

22 Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода

23 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных

промежутков главной изоляции обмоток

24 Выбор коэффициента и определение основных размеров трансформатора:

диаметра стержня и высоты обмотки

3 Расчет обмоток ВН и НН

31 Выбор типа обмоток (ВН и НН)

32 Расчет обмоток НН

33 Расчет обмоток ВН

34 Регулировка напряжения обмоток ВН

4 Определение характеристик короткого замыкания

41 Потери Короткого Замыкания

42 определение напряжения Короткого Замыкания

43Механические силы в обмотках

5 Расчет магнитной системы и определение характеристик холостого хода

51 Размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма

52 Определение массы стержней, ярм и массы стали

53 Определение потерь и тока холостого хода

6 Тепловой расчет трансформатора

61 Тепловой расчет обмоток

62 Тепловой расчет бака и радиаторов

7 Расчет параметров Т-образной схемы замещения

8 Разработка и краткое описание конструкции трансформатора

81 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток

82 Выбор и размещение отводов

83 Выбор и размещение вводов

84 Крепление активной части трансформатора в баке

85 Выбор вспомогательной аппаратуры

9 Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформатора

Список используемой литературы

Введение

Трансформаторы – это наиболее распространённые устройства в современной электротехнике Трансформаторы большой мощности составляют основу систем передачи электроэнергии oт электростанций в линии электропередачи Они повышают напряжение переменного тока, что необходимо для экономной передачи электроэнергии на значительные расстояния В местах распределения энергии между потребителями применяют трансформаторы, понижающие напряжение до требуемых для потребителей значений Наряду с этим, трансформаторы являютея элементами электроустановок, где они осуществляют преобразование напряжения питающей сети до значений необходимых для работы последних

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более обмоток связанных индуктивно, и предназначенные для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока Обмотку, присоединённую к питающей сети называют первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка — вторичной Обычно все величины, относящиеся к первичной обмотке трансформатора помечают индексом 1, a относящиеся к вторичной — индексом 2

Первичную обмотку трансформатора подсоединяют к питающей сети переменного тока Ток первичной обмотки I1 имеет активную и индуктивную составляющие При разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход), вследствие действия индуктивной составляющей тока Iхх возникает магнитный поток, который намагничивает сердечник Активная составляющая тока I определяется потерями, возникающими, в местах стали, при перемагничивании сердечника Наибольшая часть потока Ф1 сцепленного с первичной обмоткой, сцеплена также со всеми обмотками фазы и является потоком взаимоиндукции между обмотками, или главным рабочим потоком Ф Другая часть полного потока Ф, сцеплена не со всеми витками первичной и вторичной обмоток Её называют потоком рассеивания

ЭДС обмотки пропорциональна числу ее витков Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации, который пропорционален отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток

Устройство силовых трансформаторов

Трансформаторы имеют магнитопроводящие сердечники и токопроводящие обмотки Для лучшего охлаждения сердечники и обмотки мощных трансформаторов погружаются в бак, наполненный маслом Сердечники трансформаторов состоят из стержней, на которых размещаются обмотки и ярма которые служат для проведения потока между стержнями Различают два вида сердечников: стержневой и броневой

Броневой сердечник имеет paзветвлённую магнитную систему, вследствие этого поток в ярме составляет половину от потока стержня, на котором расположены обмотки

Трёхфазные трансформаторы выполняются обычно стержневыми Их сердечники состоят из расположенных в одной плоскости трёх стержней, соединенных ярмами Магнитная система таких трансформаторов несколько несимметрична, так как магнитная проводимость потока крайних стержней и среднего является неодинаковой

Вследствие изменения потока, в контурах стали сердечника индуцируется ЭДС, вызывающая вихревые токи, которые стремятся замкнуться по контуру стали, расположенному в поперечном сечении стержня Для уменьшения вихревых токов, сердечники трансформатора набираются (шихтуются) из изолированных прямоугольных пластин электротехнической стали толщиной 05мм или 035мм Для уменьшения зазоров в местах стыков, слои сердечника, набранные различными способами, чередуются через один После сборки, листы верхнего ярма вынимаются и на стержнях устанавливаются обмотки, после чего ярмо вновь зашихтовывается Листы сердечника изолируются лаком или бумагой, имеющей толщину 003мм и стягиваются при помощи изолированных шпилек

В большинстве случаев в трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки, имеющие вид размещенных концентрически (одна в другой) полых цилиндров Обычно ближе к сердечнику размещается обмотка низшего напряжения, требующая меньшей толщины изоляции сердечника

По способу охлаждения трансформаторы разделяются на масляные, обмотки которых погружены в масло и сухие, охлаждаемые воздухом Мощные силовые трансформаторы имеют масляное охлаждение Трансформатор в большинстве случаев не является полностью твёрдым телом, а содержит большое количество жидкого масла, которое оказывает значительное влияние на теплопередачу

В трансформаторах мощностью до 560 кВА концентрическая обмотка выполняется по типу цилиндрической обмотки, в большинстве случаев имеющей два слоя Слои обмотки выполняются из провода круглого или прямоугольного сечения Провод наматывается впритык по винтовой линии вдоль образующей цилиндра

В трансформаторах больших мощностей концентрическая обмотка низшего напряжения выполняется по типу винтовой, в которой между двумя соседними по высоте витками оставляется канал

В трансформаторах на напряжение 35 кВ и более применяют концентрическую обмотку, выполненную по типу непрерывной, в которой, отличие от винтовой, каждый виток состоит из нескольких концентрически намотанных витков обмотки Катушки этой обмотки наматываются непрерывно одним проводом без пайки При воздействии осевых сжимающих усилий, возникающих при внезапных коротких замыканиях, наиболее надёжными являются непрерывные обмотки

1 Расчет основных электрических величин

11Линейные и фазные токи и напряжения обмотки ВН и НН

Мощность одной фазы трансформатора

(1)

S – номинальная мощность трансформатора, кВА;

m – число фаз трансформатора

кВА

Линейные токи обмоток ВН и НН можно рассчитать по формуле:

(2)

Линейный ток для обмотки НН:

Линейный ток для обмотки ВН:

Фазный ток для обмотки НН:

Фазный ток для обмотки ВН:

(3)

Фазное напряжение обмотки НН:

(4)

Фазное напряжение ВН:

12Испытательные напряжения обмоток

Испытательные напряжения выбираем по таблице (21) Так как номинальное напряжение обмотки ВН равно 6500 В, а обмотки НН 400 В то по ГОСТ

1516-73 испытательное напряжение обмотки ВН равно 35000В, а обмотки НН 5000В

13Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

Активная составляющая:

(5)

Реактивная составляющая:

(6)

2Расчет главных размеров трансформатора

21Выбор схемы и конструкции магнитопровода

Так как мощность проектируемого трансформатора 1000кВА то можно использовать схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней

фазе (рис1)

Рис1

Косых стыков 4, прямых 3

Число ступеней стержня 6

Коэффициент заполнения площади круга Ккр=0,9

Ориентировочный диаметр стержня 0,24м

Коэффициент усиления ярма Кя=1,02

Прессовка ярма производится балками, стянутыми полубандажами

Число ступеней ярма 6

Коэффициент заполнения (сталь 3414 толщиной с двусторонним жаростойким покрытием керамическими или оксидными пленками) Кз=0,95

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга

22Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода

Индуктивность в стержне ВС (табл 25)для стержня из марки стали 3414 при мощности проектируемого трансформатора 630кВА

Индуктивность в ярме определяется по формуле:

(7)

23Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток

Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН (табл26):

НН от ярма равна 0,05 м;

НН от стержня:

Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН:

ВН от ярма:

Между ВН и НН:

Выступ цилиндра:

Между ВН и ВН:

24Выбор коэффициента и определение основных размеров трансформатора: диаметра стержня и высоты обмотки

Значение (табл211) для трансформатора мощностью 630 кВА равно 1,2

Габарит трансформатора II

Ориентировочное значение диаметра стержня рассчитывается по формуле:

(8)

где мощность обмотки одного стержня трансформатора, ВА

— коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю; =0,95;

— ширина приведенного канала рассеяния трансформатора, м

(9)

, (10)

где k — коэффициент зависящий от мощности трансформатора, напряжения обмотки ВН (табл212) и равен

к=0,00092 =1,15 ;

(11)

По нормализированной шкале выбираем

Коэффициент пересчитываем по формуле:

(12)

Средний диаметр канала между обмотками ВН и НН:

, (13)

где а -радиальный размер обмотки;

(14)

Высота обмотки :

(15)

3Расчет обмоток НН и ВН

31Выбор типа обмоток (НН и ВН)

Находим ЭДС одного витка:

, (16)

где Пс — площадь активного сечения;

, (17)

где площадь сечения фигуры стержня, для трансформатора с м, (табл31)

По формуле (16):

Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания:

, (18)

где -коэффициент, определяющий долю электрических потерь в обмотке от потерь короткого замыкания; (табл32) для трансформатора мощностью 630 кВА

Площадь сечения витков обмотки НН:

(19)

Площадь сечения витков обмотки ВН:

(20)

По таблице 34 выбираем типы обмоток трансформатора

Обмотка ВН – непрерывная катушечная из прямоугольного провода

Обмотка НН винтовая из прямоугольного провода

32Расчет обмотки НН

Определяем число витков:

(21)

Уточняем напряжение одного витка

(22)

Примем двухходовую обмотку с равномерно распределенной транспозицией

Высота витка

=0,028мм (23)

где -осевой размер масляного охлаждающего канала между витками

Площадь сечения витка

(24)

В двухходовой обмотке высота провода с изоляцией

(25)

Площадь сечения одного провода:

Примем произвольное число параллельных проводов

(26)

Высота провода

(27)

По приложению I находим а – размер прямоугольного провода

(28)

-размер прямоугольного провода с изоляцией

марка провода

Осевой размер обмотки с каналами между всеми катушками

(29)

-коэффициент учитывающий усадку между катушечных прокладок

=0,95

Радиальный размер обмотки

Площадь сечения витка

м2 (30)

– число параллельных полюсов

Плотность тока в обмотке

(31)

Плотность теплового потока

(32)

k- коэффициент закрытия поверхности, k=075

kд1- коэффициент добавочных потерь

(33)

Где n- число проводников обмотки в радиальном направлении

(34)

коэффициент характеризующий заполнение высоты обмотки проводниковым материалом

(35)

Внутренний диаметр обмотки

(36)

–радиальный размер осевого канала между стержнем и обмоткой НН

Наружный диаметр обмотки

(37)

Средний диаметр витка обмотки рассчитывается по формуле:

(38)

33Расчет обмотки ВН

Предварительное число катушек:

, (39)

где (рис35)

-высота обмотки;

-высота горизонтальных каналов, =0,005;

Число витков соответствующее номинальному напряжению:

(40)

Число регулировочных витков:

(41)

Ориентировочное число регулировочных катушек 8

Число основных катушек:

(42)

Количество витков в основных катушках:

(43)

Ориентировочное число витков в основных катушках:

(44)

Принимаем количество витков в катушках равное 16,

тогда ; приняв =58, (45)

; 20 витков лишних

Распределяем витки по катушкам:

38 катушек по 16 витков = 608;

20 катушек по 15 витков =300;

8 катушек регулировочных по 12 витков = 96

Общее число катушек 66

Общее число витков 1004

Площадь сечения одного витка и плотность тока:

(46)

По приложению I находим размер

Размер а с изоляцией

, тогда

, (47)

где принимаем равной 0,005м;

высота канала в месте разрыва обмотки, где размещаются катушки с регулировочными витками Принимаем равной 0,009м;

Марка провода:

(48)

Плотность теплового потока:

, (49)

где

,

где число проводников обмотки в радиальном направлении

(50)

,

где

По формуле:

(51)

Внутренний диаметр обмотки:

(52)

Наружный диаметр обмотки:

(53)

Средний диаметр витка обмотки:

м (54)

34Регулировка напряжения обмоток ВН

Согласно ГОСТ 16110-70 регулирование напряжения силового трансформатора может осуществляться путём переключения ответвлений обмоток без возбуждения (ПБВ) после отключения всех обмоток трансформатора от сети и без перерыва нагрузки (РПН)

В масляных трансформаторах мощностью от 25 до 200000 кВА с ПБВ ГОСТ 12022-66, 11920-73 и 12965-74 предусматривают выполнение в обмотках ВН четырёх ответвлений на +5; +2,5; -2,5; -5% (± 2×2,5%) от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением Переключение ответвлений обмоток должно производиться специальными переключателями, встроенными в трансформатор, с рукоятками управления, выведенными из бака

В данном трансформаторе регулирование напряжений обмотки ВН производится по схеме рис 2

Рис2

4 Определение характеристик короткого замыкания

41 Потери короткого замыкания

Полные потери короткого замыкания:

(55)

Основные электрические потери в обмотке НН:

, (56)

где -удельное сопротивление провода обмотки, , при температуре

Основные электрические потери в обмотке ВН:

, (57)

где -число витков, соответствующее средней ступени регулирования, =1004

Добавочные потери обмотки НН:

Kд1=101

Добавочные потери обмотки ВН:

Kд2=103

Потери в отводах НН:

(58)

Потери в отводах ВН:

(59)

Потери в стенке бака:

, (60)

где коэффициент, определяемый из табл 41

Следовательно:

Расчётные значения потерь короткого замыкания отличаются от заданных на 4,3%

42 Определение напряжения короткого замыкания

Напряжение короткого замыкания ,%,определяют через его составляющие:

(61)

где активная составляющая напряжения короткого замыкания,

, (62)

где ширина приведённого канала рассеяния,

Уточняем значения и :

(63)

Отсюда, ;

(64)

Отличается от заданного на 4,36%

Массы металла обмоток рассчитывается по формуле:

, (65)

где масса металла обмотки НН; (66)

масса металла обмотки ВН (67)

плотность металла обмоток НН и ВН (алюминиевый провод)

Приближенная масса металла проводов отводов рассчитывается по формуле:

, (68)

где длина проводов отводов обмотки НН (соединение звездой);

длина проводов отводов обмотки НН (соединение треугольником)

43 Механические силы в обмотках

Радиальная сила ,H,

, (69)

где — ударный ток короткого замыкания для обмотки НН,

, (70)

(71)

Тогда

Напряжение на разрыв в обмотке НН от радиальных сил, Па,

(72)

Напряжение на разрыв в обмотке ВН от радиальных сил, Па,

(73)

Напряжение на сжатие от опорных поверхностей рассчитывается по формуле:

(74)

где число прокладок, равное числу реек, то есть 8;

радиальный размер обмотки;

ширина прокладки

сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке НН;

или при сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке ВН;

осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья, вызванного конечными размерами обмоток; (75)

осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья, вызванного отключением регулировочных катушек; (76)

(77)

расстояние от поверхности стержня до стенки бака равное 0,18м

,так как ,

5 Расчёт магнитной системы и определение характеристик холостого хода

51 Размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма

По приложению 3 : Ширина крайнего пакета ярма равна 0,120 м

Толщина пакетов, мм Ширина пластин, мм

прессующая (сцепляющая) пластина

Рис3 Сечение стержня

Длина стержня, м

, (78)

где -расстояние от обмотки до нижнего и верхнего ярм

;

По формуле

52Определение массы стержней, ярм и массы стали

Масса стали стержней, кг

(79)

где — масса стали стержней в пределах окна магнитной системы

; (80)

-число стержней, плотность электротехнической стали, ;

площадь сечения стержня, (табл31)

Получаем

масса стали в местах стыка пакета стержня и ярма

(81)

-ширина наибольшего пакета ярма, по табл 51

масса стали одного угла, по табл 51

Получаем

По формуле

Масса стали ярм, кг

(82)

где -масса стали частей ярм, заключённых между осями крайних стержней,

, (83)

площадь сечения ярма (табл31)

расстояние между осями соседних стержней,

(84)

-масса стали в частях ярм, которые находятся за пределами ,

(85)

Полная масса стали плоской магнитной системы:

53 Определение потерь и тока холостого хода

Расчёт потерь холостого хода трансформатора

, (86)

здесь для пластин с отжигом;

удельные потери в стержне и ярме, зависят от марки стали и индукций в стержне и ярме и определяются по табл52

Уточнённые значения индукций:

, (87)

где -площадь поперечного сечения фигуры стержня;

, (88)

где -площадь поперечного сечения фигуры ярма;

(табл52)

-учитывает потери в углах магнитной системы и зависит от числа косых и прямых стыков, определяется по таблице 53;

Получаем потери холостого хода трансформатора:

Определение тока холостого хода трансформатора, %,

, (89)

где -активная составляющая тока холостого хода трансформатора, %,

(90)

-реактивная составляющая тока холостого хода трансформатора, %,

, (91)

-полная намагничивающая мощность трансформатора, ВА

(92)

где -коэффициент, учитывающий форму ярма,

-коэффициент, учитывающий расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма при сборке,

-коэффициент, учитывающий прессовку стержней и ярм при сборке остова,

— коэффициент, учитывающий срезку заусенцев, при отжиге

— коэффициент, учитывающий резку пластин,

— коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы, может быть принят из табл 54,

и -удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм, находятся по табл 55,

-удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке, зависит от индукции в этом стыке и определяется из табл 56,

-удельная намагничивающая мощность для зазора в прямом стыке, определяется из табл 56 по индукции ,

-площадь сечения зазора косого стыка,

(93)

-площадь сечения зазора прямого стыка,

Получаем

По формуле (91)

Тогда ток холостого хода (+15%)

6 Тепловой расчет трансформатора

61 Тепловой расчет обмоток

Средняя температура масла:

, (94)

где внутренний перепад температуры по толщине обмотки,

где толщина изоляции провода на одну сторону; ;

теплопроводность изоляции провода для лакированной бумаги

, (95)

, (96)

перепад температуры на поверхности обмотки (97)

где коэффициент, учитывающий скорость движения масла внутри обмотки;

, коэффициент, учитывающий затруднение конвекции масла в каналах, внутри обмоток;

, коэффициент, учитывающий влияние на конвекцию масла относительно высоты горизонтальных масляных каналов(табл31)

Следовательно:

Превышение средней температуры масла над температурой воздуха

рассчитывается по формуле:

62 Тепловой расчет бака и радиаторов

Расчет бака:

Ширина бака рассчитывается по формуле:

, (98)

где внешний диаметр обмотки ВН,

=0,384

где высота ярма

толщина прокладки под нижнее ярмо Принимаем равной 0,03 м

по таблице 2,4 часть 2:

b=0,12м; а=0,07м; Hяк=0,27 м

Lc=1,26

Длина бака рассчитывается по формуле:

, (99)

Высота бака рассчитывается по формуле:

, (100)

Размеры элементов бака:

Толщина стенки бака

Толщина дна бака

Толщина крышки бака

Выступ дна бака за стенку

Толщина верхней рамы бака

Ширина верхней рамы бака

Масса трансформатора без учета масла радиатора и масла в них:

, (101)

где масса обмоточного провода с изоляцией;

(102)

коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции; (табл27 часть 2)

масса масла в баке, (103)

где внутренний объем бака, (104)

объем, занимаемый активной частью,

(105)

масса бака;

(106)

Следовательно:

Выбор типа радиатора:

Так как >550 ,то расчет ведем по маслу

Принимаем

находим

По рисунку 32 выбираем

Требуемая поверхность охлаждения трансформатора

суммарный удельный тепловой поток

Наибольшее междуосное расстояние патрубков рассчитывается по формуле:

(107)

По таблице 28 [2] выбираем радиатор со следующими размерами:

Форма труб – круглая, диаметр труб —

Число труб (число рядов и число труб в ряду) —

Габаритные размеры радиатора, м:

Теплорассеивающая поверхность

Масса масла в радиаторе 90,3 кг

Масса радиатора 152,7 кг

Требуемое количество радиаторов

(108)

-поверхность охлаждения бака

(109)

Действительная поверхность охлаждения трансформатора

(110)

Действительный суммарный удельный тепловой поток

Вычисляем тепловой поток бака:

(111)

удельный тепловой поток излучения

(112)

по рисунку 32 для значения определим =37

Средняя температура обмоток рассчитывается по формулам:

(113)

(114)

(115)

Расчет коэффициента :

(по рисунку 33 часть 2) выбираем

7 Расчёт параметров Т-образной схемы замещения

Рис4

Параметры короткого замыкания схемы замещения:

(116)

(117)

(118)

Параметры рабочего контура схемы замещения:

(119)

(120)

Параметры холостого хода трансформатора:

(121)

(122)

(123)

Параметры намагничивающего контура:

(124)

(125)

8 Разработка и краткое описание конструкции трансформатора

81 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток

В проектируемом трансформаторе, для переключения ответвлений обмотки, используем однофазное устройство ПБВ реечного типа ПТР-63/10 Переключатели устанавливаются на верхних ярмовых балках Данное устройство изображено на рисунке 5

Рис5 Конструкция и схема работы однофазного переключателя

1 – штифт; 2 – переходная трубка; 3 – трубка; 4 – диск; 5 – втулка; 6 — контактные кольца; 7 – коленчатый вал; 8 – контактные латунные стержни; 9 – подводящий провод (кабель)

Переключающее устройство размещается на уровне обмоток и крепится деревянной раме с помощью бакелитовых цилиндров (рис6) Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок

82 Выбор и размещение отводов

Отводы для проектируемого трансформатора представляют собой прямоугольные проводники, которые соединяют обмотки трансформатора между собой, с изоляторами и переключателем

Они надежно изолированы от бака Заземленных частей, а также от всех токоведущих частейДанные отводы не имеют собственной изоляции, при переходе через деревянные планки изолируются электрокартоном толщиной 0,0002 м на одну сторонуКрепление отводов производится деревянными балками Деревянные крепления представляют собой систему связанных между собой систему связанных между друг другом вертикальных и горизонтальных планок

Вертикальные планки крепятся к ярмовым балкам стальными шпиками

Отводы зажимаются между горизонтальными планками, одна из которых закрепляется на вертикальных стойках, а другая стягивает отводы Размеры вертикальных планок (стоек) м

Конструкция отводов изображена на рисунке

Рис6 Конструкция крепления отводов

1 – верхняя ярмовая балка; 2 – вертикальная ярмовая балка; 3 – отвод обмотки ВН; 4 – сдвоенные деревянные горизонтальные планки; 5 – стальные шпильки; 6 – болты; 7 – деревянный брусок; 8 – приваренная к балке пластина; 9 – обмотка ВН; 10 – уголок

83 Выбор и размещение вводов

Вводы предназначены для обеспечения изоляции токоведущего стержня от заземленной крышки или стенки бака со стороны масла и со стороны воздуха и для возможности присоединения трансформатора к внешней сети

В проектируемом трансформаторе вводы представлены двумя видами изоляторов (рис7) Типы изоляторов: ПНТ-6/10/250; ПНТ-1/1600

Рис7 Ввод для наружной и внутренней установки: а) ПНТ-6/10/250:1 – медная шпилька; 2 – латунная гайка; 3 – латунный колпак; 4-стальная шпилька; 5,6 – стальная гайка, шайба; 7 — резиновое кольцо; 8 — фарфоровый изолятор;

9 — стальной штампованный фланец; 10 — кулачок; 11-резиновое уплотнение; 12-токоведущая шпилька

б) ПНТ-1/1600: 1 — медный башмак; 2-медная шпилька; 3-медная гайка; 4 — медная шайба; 5-латунный колпак; 6-фарфоровый изолятор; 7-резиновое уплотнение; 8 — фарфоровый изолятор; 9 — резиновое кольцо Применение съемных вводов позволяет отказаться от механической связи крышки бака с активной частью трансформатора Размещение вводов на крышке бака показано на рисунке 8:

Рис 8 Размещение вводов на крышке бака трансформатора

84 Крепление активной части трансформатора в баке

Крепление активной части трансформатора осуществляется по схеие изображенной на рисунке 9:

Рис9 Крепление активной части трансформатора

1 – верхняя ярмовая балка, 2 – изогнутая пластина, 3 – скоба, 4 – стенка бака

Конструкция точки крепления следующая: к верхней полке верхней ярмовой балки 1 с помощью болтового соединения крепится изогнутая пластина 2, которая входит в выступ скобы 3, приваренной к стенке бака 4

Положение активной части в баке фиксируется шипами, приваренными к дну бака Шипы при установке активной части входят в отверстия нижних ярмовых балок

Во избежание разрядов внутри бака магнитопровод и ярмовые балки заземляются с помощью луженых медных лент Один конец ленты помещают между пластинами на расстоянии 0,01 м от края ярма на глубине 0,05 м, а другой прикрепляется болтом к полке верхней ярмовой балки

Маслорасширитель

В проектируемом трансформаторе используется расширитель, который представляет собой сосуд из листовой стали, установленной над крышкой бака Расширитель располагается вдоль узкой стороны бака, справа от него, если смотреть на трансформатор со стороны вводов ВН и соединен с баком

Крепление расширителя изображено на рисунке 10:

Рис10 Крепление расширителя

1 – скобы уголкового профиля для крепления расширителя; 2 –стенка расширителя; 3 – шпилька, 4 – гайка; 5 – уголки для крепления расширителя, приваренные к крышке бака; 6 – крышка бака; 7 – маслоуказатель плоский; 8 – воздухоосушитель встроенный; 9 – трубопровод, соединяющий расширитель с крышкой

Размеры расширителя приведены в таблице 1:

Таблица 1

Полный объем

Размер расширителя, м Диаметр соединительного патрубка, м Масса масла, кг

Внутренний диаметр Длина Толщина стенок В расширителе В баке трансформатора

100 0,31 1,32 0,0014 0,19 42 800

Воздухоосушитель

В проектируемом трансформаторе применен воздухоосушитель, встроенный в бак расширителя (рис11)

Воздухоосушитель представляет собой цилиндр, наполненный силикагелем-осушителем марки КСК и селикагелем-индикатором марки ШСМ

В нижней части воздухоосушителя помещен масляный затвор, работающий по принципу сообщающихся сосудов Этот затвор предотвращает свободный доступ воздуха в воздухоосушитель и очищает его от посторонних примесей

По мере увлажнения силикагель меняет свою окраску с голубоой на розовую

Рис11 Воздухоосушитель встроенный

1 – крышка масляного затвора; 2 – труба воздухоосушителя; 3 – патрубок; 4 – силикагель-осушитель 5 – силикагель-индикатор; 6 – прозрачный колпак; 7 – корпус расширителя; 8 – корпус затвора;

Термосифонный фильтр

Для увеличения срока службы трансформаторного масла используется термосифонный фильтр, производящий непрерывную очистку масла от продуктов окисления, образующихся в процессе эксплуатации

Термосифонный фильтр (рис12) представляет собой цилиндр, в который помещена решетка с сорбентом Сорбент отбирает из масла влагу, шлам, кислоты и перекисные соединения, ускоряющие процесс старения масла и твердой изоляции обмоток трансформатора

Полная масса масса масла в трансформаторе, кг;

где -масса масла в баке;

Объём термосифонного фильтра:

Примем

Рис12 Термосифонный фильтр

1 – пробка для выпуска воздуха; 2 – решетка с силикагелем; 3 – пробка для спуска грязи; 4 – отстойник; 5 – кран

Пробивной предохранитель

При электрическом пробое между обмотками ВН и НН электрическая сеть, присоединенная к обмотке НН, может оказаться под повышенным потенциалом Чтобы предотвратить повышение потенциала на стороне обмотки НН при напряжении до 690 В, применяется пробивной предохранитель

Термометр

На крышке бака для контроля температуры в верхнихслоях масла в трансформаторе устанавливается стеклянный ртутный термометр в металлической оправе Нижняя часть оправы погружается в масло на глубину 0,2 м, верхняя (над крышкой) защищает термометр от механических повреждений

Радиатор

В проектируемом трансформаторе применяется система охлаждения М (естественная циркуляция масла) В данной системе охлаждения теплоотдача от обмоток к окружающей среде осуществляется путем естественной конвекции масла и воздуха

В проектируемом трансформаторе используется прямотрубный радиатор съемной конструкции (рис13)

Рис13 Прямотрубный радиатор из круглых труб

Основным элементом радиатора, использованного для проектируемого трансформатора, являются трубчатые секции, изготовленные из круглых прямоугольных труб диаметром и толщиной стенки , которые ввариваются в коллекторы каплевидной формы Расположение труб в радиаторе коридорное Шаг трубы в секции и между секциями Трубы укладываются в 6 рядов по 10 труб в ряду Следовательно, в радиаторе 60 труб

Основные размеры радиатора приведены в таблице 2:

h,м

Форма и размер труб

Число труб (число рядов и число труб в ряду) Габаритные размеры

Тепло-рассеива-ющая поверх-ность радиато-ра

Геомет-рическая поверх-ность радиато-ра

Масса радиа-тора, кг Масса масла, кг

1 1,35 Круглая диаметр 30

8,47 9 122,2 66,9

Радиатор присоединяется к баку через два патрубка В проектируемом

трансформаторе патрубки имеют плоские краны, которые позволяют

отсоединить и заменить радиатор без слива масла из бака Радиатор

снабжен двумя пробками: в нижней части – для слива масла, в верхней

для выхода воздуха при заливке масла

Прочие вспомогательные устройства

Для передвижения проектируемого трансформатора он снабжается полозьями

9 Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформатора

Таблица 3

Трансформатора Масса, кг

Стали магнитной системы Металла обмоток

Серийный

проектируемый

Трансформатор Масса, кг Размеры, м

Активной части Полная Масла Длина Ширина Высота

Полная До крышки

Серийный

проектируемый

Таблица 4

Масса активной части трансформатора, кг;

(127)

где масса обмоточного провода с изоляцией;

масса электротехнической стали магнитопровода;

Масса масла, кг;

(128)

где -масса масла в баке;

-масса масла в радиаторах;

-масса масла в расширителе;

Полная масса трансформатора рассчитывается по формуле:

(129)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 НД Монюшко, ЭА Сигалов, АС Важенин «Расчет трансформаторов Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ, 1986г

2 НД Монюшко, ЭА Сигалов, АС Важенин «Расчет трансформаторов Конструкция и тепловые расчеты Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ, 1987г

3 Таблицы приведены из пособия НД Монюшко, ЭА Сигалов, АС Важенин «Расчет трансформаторов Учебное пособие по курсу «Электрические машины»

для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ, 1986г

4 Рисунки приведены из пособия НД Монюшко, ЭА Сигалов, АС Важенин «Расчет трансформаторов Конструкция и тепловые расчеты Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ, 1987г