Курсовая работа №2348 Расчет трансформатора 1600/6
Введение.
Трансформаторы–это наиболее распространённые устройства в современной электротехнике. Трансформаторы большой мощности составляют основу систем передачи электроэнергии от 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 являются 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 а 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 IОм возникает магнитный поток который намагничивает сердечник. Активная составляющая тока I определяется потерями возникающими в местах стали при перемагничивании сердечника. Наибольшая часть потока Ф1 сцеплённого с первичной обмоткой сцеплена также со всеми обмотками фазы и является потоком взаимоиндукции между обмотками или главным рабочим потоком Ф. Другая часть полного потока Ф1 сцеплена не со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Её называют потоком рассеивания.
ЭДС обмотки пропорциональна числу её витков. Отношение ЭДС первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации который пропорционален отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток.
Внимание!
Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №2348 цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.
Оплата. Контакты.
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 ярм которые служат для проведения потока между стержнями. Различают два вида сердечников: стержневой и броневой.
Броневой сердечник имеет разветвлённую 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 соединённых 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 индуктируется 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 0.5мм или 0.35мм. 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 0.03мм и стягиваются при помощи изолированных шпилек.
В большинстве случаев в трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки имеющие вид размещённых 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 большинстве случаев в трансформаторах электропередач применяются так называемые концентрические обмотки которые имеют вид размещённых концентрически полых цилиндров (одна в другой). Обычно ближе к сердечнику размещается обмотка низшего напряжения требующая меньшей толщины изоляции сердечника.
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 усилийвозникающих при внезапных коротких замыканиях наиболее надёжными являются непрерывные обмотки.
1.Определение основных электрических величин.
1.1Линейные и фазные токи и напряжения обмотки ВН и НН.
Линейные токи обмоток ВН и НН можно рассчитать по формуле:
. (1)
Линейный ток для обмотки НН:
.
Линейный ток для обмотки ВН:
.
Фазный ток для обмотки НН:
.
Фазный ток для обмотки ВН:
. (2)
Фазное напряжение обмотки НН:
. (3)
Фазное напряжение ВН:
.
1.2Испытательные напряжения обмоток.
Так как номинальное напряжение обмотки ВН равно 6000 В а обмотки НН 400 В то по ГОСТ 1516-73 испытательное напряжение обмотки ВН равно 25000В а обмотки НН 5000 В.
1.3Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.
Активная составляющая:
(4)
Реактивная составляющая:
(5)
2.Расчет главных размеров трансформатора.
2.1Выбор схемы и конструкции магнитопровода.
Так как мощность проектируемого трансформатора 1600кВА то можно использовать схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней фазе (рис.1).
Рис.1.
Косых стыков 4 прямых-3.
Число ступеней стержня 8.
Коэффициент заполнения площади круга Ккр=09.
Ориентировочный диаметр стержня 024м.
Коэффициент усиления ярма Кя=102.
Прессовка ярма производится балками стянутыми полубандажами.
Число ступеней ярма 6.
Коэффициент заполнения (сталь 3414 толщиной с двусторонним жаростойким покрытием керамическими или оксидными пленками) Кз=095.
Общий коэффициент заполнения сталью площади круга .
2.2Выбор и определение индукций в стержне и ярме магнитопровода.
Индуктивность в стержне ВС для стержня из марки стали 3414 при мощности проектируемого трансформатора 1600кВА
Индуктивность в ярме определяется по формуле:
. (6)
2.3Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.
Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН:
НН от ярма равна 005;
НН от стержня:
Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН:
ВН от ярма:
Между ВН и НН:
Выступ цилиндра:
Между ВН и ВН:
2.4Выбор коэффициента и определение основных размеров трансформатора: диаметра стержня и высоты обмотки.
Значение для трансформатора мощностью 1600 кВА равно 13.
Габарит трансформатора III.
Ориентировочное значение диаметра стержня рассчитывается по формуле:
. (7)
где мощность обмотки одного стержня трансформатора ВА.
(8)
где с = m = 3 — число активных стержней трансформатора;
.
— коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному полю; =095;
-ширина приведенного канала рассеяния трансформаторам.
. (9)
(10)
где k- коэффициент зависящий от мощности трансформатора напряжения обмотки ВН и равен 000091=112;
.
.
. (11)
По нормализированной шкале выбираем .
Коэффициент пересчитываем по формуле:
. (12)
Средний диаметр канала между обмотками ВН и НН:
(13)
где а-радиальный размер обмотки;
м. (14)
м.
Высота обмотки :
м. (15)
3.Расчет обмоток НН и ВН.
3.1Выбор 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 .
.
По формуле (16):
. (18)
Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания:
(19)
где -коэффициент определяющий долю электрических потерь в обмотке от потерь короткого замыкания; для трансформатора мощностью 1600 кВА.
. (!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!184!!!)
Площадь сечения витков обмотки НН:
. (20)
Площадь сечения витков обмотки ВН:
. (21)
По таблице 3.4 выбираем типы обмоток трансформатора.
Обмотка ВН – непрерывная катушечная из прямоугольного провода.
Обмотка НН – винтовая одно- двух- и многоходовая из прямоугольного провода.
3.2Расчет обмотки НН.
Определяем число витков:
. (22) (!!!!!!!!!!!!!1353!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)
Высотка витка:
(23)
где -высота обмотки;
-высота горизонтальных каналов; =0005;
применяем четырехходовую обмотку т.к >0045 тогда
; (24)
. (!!!00545!!!)
Площадь сечения витка обмотки НН:
.
Высота провода с изоляцией:
=025; (25)
=025(0054-0005)= м.
Высота провода:
; (26)
м.
По приложению I находим размер .
Размер а с изоляцией (27)
=50
Марка провода:
.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Определяем осевой размер обмотки :
(28)
где -коэффициент учитывающий уcадку междукатушечных прокладок; ;
-высота горизонтального канала принимаем равным 00065м;
-число разгонов катушек НН принимаем равным 2;
-высота канала в местах разгона принимаем равным 002м;
.
Радиальный размер обмотки:
(29)
Площадь сечения витка:
(30) ++++++++++++++++++++
Плотность тока в обмотке:
. (31)
Плотность теплового потока:
(32)
где k- коэффициент закрытия поверхности обмотки ;
— коэффициент добавочных потерь;
(33)
где число проводников обмотки в радиальном направлении;
; (34)
— коэффициент характеризующий заполнение высоты обмотки проводниковым материалом; (35)
где -число проводников обмотки в осевом направлении;
; (36)
;
по формуле (32):
Внутренний диаметр обмотки:
. (37)
Наружный диаметр обмотки:
. (38)
Средний диаметр витка обмотки:
(39)
3.3Расчет обмотки ВН.
Предварительное число катушек:
(40)
где ;
-высота обмотки;
-высота горизонтальных каналов=0005;
.
Число витков соответствующее номинальному напряжению:
. (41)
Число регулировочных витков:
. (42)
Ориентировочное число регулировочных катушек 8.
Число основных катушек:
. (43)
Количество витков в основных катушках:
. (44)
Ориентировочное число витков в основных катушках:
. (45)
Принимаем количество витков в катушках равное 7
тогда ; приняв =62 (46)
; 12 витков лишних.
Распределяем витки по катушкам:
50 катушек по 7 витков = 350;
12 катушек по 6 витков = 72;
8 катушки регулировочных по 6 витков = 48.
Общее число катушек 70.
Общее число витков 470.
Площадь сечения одного витка и плотность тока:
. (47)
. (48)
По приложению I находим размер
Размер а с изоляцией
тогда
.
Для того чтобы высота обмоток ВН и НН была равной перед окончательным выбором марки провода находим высоту обмотки ВН.
(49)
где принимаем равной 0004м;
высота канала в месте разрыва обмотки где размещаются катушки с регулировочными витками. Принимаем равной 0008м;
Высота обмотка ВН получилась равна высоте обмотки НН.
.
Марка провода:
(50)
Плотность теплового потока:
(51)
где
где число проводников обмотки в радиальном направлении.
(52)
где
По формуле (51):
Внутренний диаметр обмотки:
. (53)
Наружный диаметр обмотки:
. (54)
Средний диаметр витка обмотки:
. (55)
3.4Регулировка напряжения обмоток ВН.
Согласно ГОСТ 16110-70 регулирование напряжения силового трансформатора может осуществляться путем 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 200000кВА с ПБВ ГОСТ 12022-66 11920-73 и 12965-74 предусматривает выполнение в обмотках ВН четырех ответвлений на +5; +25; -25; -5(от номинального напряжения помимо основного зажима с номинальным напряжением. Переключение ответвлений обмоток должно производится специальными переключателями вставленными в трансформатор с рукоятками управления выведенными из бака.
В данном трансформаторе регулирование напряжений обмотки ВН производится по схеме рис.2
4. Определение характеристик короткого замыкания.
4.1 Потери короткого замыкания.
Полные потери короткого замыкания:
(56)
Основные электрические потери в обмотке НН:
(57)
где -удельное сопротивление провода обмотки при температуре
Основные электрические потери в обмотке ВН:
(58)
где -число витков соответствующее средней ступени регулирования =522.
Потери в отводах НН:
(59)
Потери в отводах ВН:
(60)
Потери в стенке бака:
(61)
где коэффициент определяемый из табл. 4.1. .
.
Следовательно:
Расчётные значения потерь короткого замыкания отличаются от заданных на 188.
4.2 Определение напряжения короткого замыкания.
Напряжение короткого замыкания определяют через его составляющие:
(62)
где активная составляющая напряжения короткого замыкания
.
(63)
где ширина приведённого канала рассеяния
Уточняем значения и:
. (64)
. (65)
(66)
Отсюда ;
.
Отличается от заданного на 155.
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Массы металла обмоток рассчитывается по формуле:
(67)
где масса металла обмотки НН; (68)
масса металла обмотки ВН. (69)
плотность металла обмоток НН и ВН (алюминиевый провод).
.
.
.
Приближенная масса металла проводов отводов рассчитывается по формуле:
(70)
где длинна проводов отводов обмотки НН (соединение звездой);
длинна проводов отводов обмотки НН (соединение треугольником).
.
4.3 Механические силы в обмотках.
Радиальная сила H
(71)
где — ударный ток короткого замыкания для обмотки НН
(72)
(73)
Тогда
Напряжение на разрыв в обмотке НН от радиальных сил Па
(74)
Напряжение на разрыв в обмотке ВН от радиальных сил Па
(75)
Напряжение на сжатие от опорных поверхностей рассчитывается по формуле:
(76)
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; (77)
осевая сила обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья вызванного отключением регулировочных катушек; (78)
(79)
расстояние от поверхности стержня до стенки бака равное 01875м.
так как
.
5. Расчёт магнитной системы и определение характеристик холостого хода.
5.1 Размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма.
По приложению
Ширина крайнего пакета ярма-0120м.
№ пакета размер пакетамм.
1
2
3
4
5
6
7
8
Рис.3. Сечение стержня.
Длина стержня м.
(80)
где -расстояние от обмотки до нижнего и верхнего ярм.
;
По формуле
5.2Определение массы стержней ярм и массы стали.
Масса стали стержней кг.
(81)
где — масса стали стержней в пределах окна магнитной системы.
; (82)
-число стержней плотность электротехнической стали ;
площадь сечения стержня
Получаем
масса стали в местах стыка пакета стержня и ярма.
(83)
-ширина наибольшего пакета ярма по табл. 5.1.
масса стали одного угла по табл. 5.1.
Получаем
По формуле
Масса стали ярм кг.
(84)
где -масса стали частей ярм заключённых между осями крайних стержней
(85)
площадь сечения ярма
расстояние между осями соседних стержней(86)
-масса стали в частях ярм которые находятся за пределами
(87)
Полная масса стали плоской магнитной системы:
5.3 Определение потерь и тока холостого хода.
Расчёт потерь холостого хода трансформатора.
(88)
здесь для пластин с отжигом;
удельные потери в стержне и ярме зависят от марки стали и индукций в стержне и ярме и определяются по табл.5.2.
Уточнённые значения индукций:
(89)
где -площадь поперечного сечения фигуры стержня; .
(90)
где -площадь поперечного сечения фигуры ярма; .
-учитывает потери в углах магнитной системы и зависит от числа косых и прямых стыков определяется по таблице 5.3; .
Получаем потери холостого хода трансформатора:
Определение тока холостого хода трансформатора
(91)
где -активная составляющая тока холостого хода трансформатора
(92)
-реактивная составляющая тока холостого хода трансформатора
(93)
-полная намагничивающая мощность трансформатора ВА.
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. 5.4
и-удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярм находятся по табл. 5.5
-удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке зависит от индукции в этом стыке и определяется из табл. 5.6
-удельная намагничивающая мощность для зазора в прямом стыке определяется из табл. 5.6 по индукции
-площадь сечения зазора косого стыка (95)
-площадь сечения зазора прямого стыка
Получаем
По формуле (93)
Тогда ток холостого хода (-14).
6. Тепловой расчет трансформатора.
6.1 Тепловой расчет обмоток.
Средняя температура масла:
(96)
где внутренний перепад температуры по толщине обмотки
где толщина изоляции провода на одну сторону; ;
теплопроводность изоляции провода для лакированной бумаги.
(97)
(98)
перепад температуры на поверхности обмотки. (99)
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.
Следовательно:
Превышение средней температуры масла над температурой воздуха рассчитывается по формуле:
6.2 Тепловой расчет бака и радиаторов:
Расчет бака:
Ширина бака рассчитывается по формуле:
(100)
где внешний диаметр обмотки ВН
Длина бака рассчитывается по формуле:
(101)
где а=015м.
Высота бака рассчитывается по формуле:
(102)
где высота ярма;
;
толщина прокладки под нижнее ярмо. Принимаем равной 004 м.
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:
(103)
где масса обмоточного провода с изоляцией;
(104)
коэффициент учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции;
масса масла в баке (105)
где внутренний объем бака . (106)
объем занимаемый активной частью (107)
масса бака;
(108)
Следовательно:
Выбор типа радиатора:
Наибольшее междуосное расстояние патрубков рассчитывается по формуле:
(109)
По таблице 2.8. [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 864 кг.
Масса радиатора 1477 кг.
Расчет коэффициента :
(109)
По рисунку 3.5 [2] выбираем
Так как >550 то расчет ведем по маслу.
Принимаем .
По рисунку 3.5 [2] находим .
Вычисляем тепловой поток бака:
(110)
где площадь поверхности охлаждения бака;
(111
По рис. 3.6 [2] находим .
Следовательно:
Тепловой поток радиаторов вычисляется по формуле:
(112)
По рисунку 3.7 [2] находим
Число радиаторов вычисляется по формуле:
; округляем до 6. (113)
Действительная удельная тепловая нагрузка радиатора:
Поэтому:
.
.
Температура средних слоев масла рассчитывается по формуле:
(114)
Средняя температура обмоток рассчитывается по формулам:
. (115)
. (116)
7. Расчёт параметров Т-образной схемы замещения.
Рис.4.
Параметры короткого замыкания схемы замещения:
(117)
(118)
(119)
Параметры рабочего контура схемы замещения:
. (120)
. (121)
Параметры холостого хода трансформатора :
(122)
(123)
(124)
Параметры намагничивающего контура:
(125)
(126)
8 Разработка и краткое описание конструкции трансформатора.
8.1 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток.
В проектируемом трансформаторе для переключения ответвлений обмотки используем однофазное устройство ПБВ типа П6-100/35 установленное на каждую фазу. Данное устройство изображено на рисунке 5:
Рис.5. 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 (рис.6.). Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок.
Рис.6. Крепление переключателя.
1 – колпак привода; 2 – фланец приваренный к крышке бака; 3 – крышка бака; 4 – вал привода; 5 – штанга привода; 6 – ярмовая балка; 7 – деревянная рама; 8 – защитный бумажно-бакелитовый цилиндр; 9 – короткий цилиндр; 10 – переключатель; 11 – текстолитовая шпилька; 12 – кабель.
8.2 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 частей.
Данные отводы не имеют собственной изоляции при переходе через деревянные планки изолируются электрокартоном толщиной 00002 м на одну сторону.
Крепление 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 7:
Рис.7. 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.
8.3 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 (рис.8). Типы изоляторов: ПНТ-6/10/250; ПНТ-1/1600.
Рис.8. Ввод для наружной и внутренней установки: а) ПНТ-6/10/250:
1 – медная шпилька; 2 – латунная гайка; 3 – латунный колпак; 4-стальная шпилька; 56 – 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 9:
Рис .9. Размещение вводов на крышке бака трансформатора.
8.4 Крепление активной части трансформатора в баке.
Крепление активной части трансформатора осуществляется по схеие изображенной на рисунке 10:
Рис.10. Крепление активной части трансформатора.
1 — косынка 2 – пластина 3 – винт 4 – стенка бака 5 – втулка 6 – кольцо 7 – колпачок 8 – гайка.
Точка крепления активной части внутри бака – винт 3 ввернутый во втулку 5 и упирающийся в пластину 2. Пластина усиленная косынками 1 и приварена к верхней полке верхней ярмовой балки. Втулка в свою очередь приварена к стенке бака 4. Резьбовые соединения винта с втулкой герметизрованно гайкой 8 и уплотнительным кольцом 6. Резьбовое соединение гайки с витом закрыто колпачком приваренным к гайке.
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 001 м от края ярма на глубине 005 м а другой прикрепляется болтом к полке верхней ярмовой балки.
8.5 Выбор вспомогательной аппаратуры.
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 11:
Рис.11. Крепление расширителя.
1 – стенка расширителя; 2 – пояса усиливающие стенку расширителя; 3 – опорные пластины 4 – угольники крепящие приваренные к опорным пластинам; 5 – крышка бака; 6 – маслоуказатель; 7 – трубопровод соединяющий расширитель с крышкой бака; 8 – реле газовое; 9 – кран плоский; 10 – труба выхлопная; 11 – воздухоосушитель; 12 – кольца для подъема расширителя; 13 – пробка; 14 – трубы газоотводные; 15 – трубопровод для подсоединения воздухоосушителя; 16 – патрубок для подсоединения воздухоосушителя; 17 – вентиль для спуска и залива масла.
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
250
047
144
00014
05
105
1950
Воздухоосушитель.
В проектируемом трансформаторе применен выносной воздухоосушитель (рис.12.). Крепится он на расширителе трансформатора.
Рис.12. Воздухоосушитель выносной.
1 – крышка масляного затвора; 2 – труба воздухоосушителя; 3 – патрубок; 4 – силикагель-осушитель. 5 – силикагель-индикатор; 6 – прозрачный колпак; 7 – корпус расширителя; 8 – корпус затвора; 9 – соединительный патрубок; 10 – смотровое окно; 11 – патрон; 12 – окно маслоуказателя.
Воздухоосушитель представляет собой цилиндр наполненный силикагелем марки КСМ пропитанным хлористым кальцием.
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. В верхней части цилиндра устанавливается патрон 11 заполненный индикатором-силикагелем 5. Патон имеет смотровое отверстие 10 закрытое стеклянным диском. По мере увлажнения силикагель в патроне меняет свою окраску с голубого на розовый.
Термосифонный фильтр.
Для увеличения срока службы трансформаторного масла используется термосифонный фильтр производящий непрерывную очистку масла от продуктов окисления образующихся в процессе эксплуатации.
Термосифонный фильтр (рис.13.) 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.
Рис.13. Термосифонный фильтр.
1 –пробка для выпуска воздуха; 3 – пробка для спуска грязи; 4 – отстойник; 5 – кран.
В проектируемом трансформаторе применен фильтр типа ТФ-25.
Газовое реле.
Для своевременного обнаружения внутренних повреждений приводящих к местному нагреву отдельных частей и выделению газов в проектируемом трансформаторе служит газовое реле типа РГ 43-66 которое устанавливается в патрубке между крышкой бака и расширителем. При повреждениях происходит разложение масла органической изоляции и выделение газа. Который поднимаясь вверх к крышке трансформатора попадает в маслопровод расширителя и далее в корпус газового реле. Газ вытесняет оттуда масло и сигнальный поплавок замыкает цепь сигнализации.
Выхлопная труба.
Для предохранения бака трансформатора от деформации при очень сильных взрывообразных выделений газов служит выхлопная труба.
Она представляет собой длинный стальной цилиндр сваренный из листовой стали толщиной 00015 м нижним основанием прикрепленный к крышке бака трансформатора. Верхний конец трубы закрыт мембраной которая при повышении давления лопается и масло с газами выбрасывается наружу.
Внутренняя полость верхней части выхлопной трубы соединяется трубкой диаметром 002 м с внутренней полостью расширителя и таким образом воздух в верхней части трубы сообщается с атмосферой через воздухоосушитель.
Диаметр выхлопной трубы 015 м а толщина стеклянной мембраны 00025 м.
Выхлопная труба изображена на рисунке 14:
Рис.14. Выхлопная труба.
1 – собственно труба; 2 – прокладка; 3 – прокладка; 4 – фланец; 5 – кольцо упорное; 6 – фланец; 7 – мембрана стеклянная; 89 – болт гайка.
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.
Проектируемый трансформатор оснащен дистанционным сигнальным термометром типа ТС-100. Его корпус со шкалой и указательной стрелкой для удобства отсчетов размещен не стенке бака на высоте 15 м от уровня грунта. Термометр снабжается двумя сигнальными контактами которые могут быть установлены на любых точках шкалы.
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 (рис.15.).
Рис.15. 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:
Таблица 2.
hм
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
15
185
Круглая диаметр 30
1134
1184
1477
864
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 по рельсам используются поворотные каретки.
9. Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемого трансформатора.
Таблица 3.
Трансформатора
Масса кг
Стали магнитной системы
Металла обмоток
Серийный
1353
290
проектируемый
13666
31482
Таблица 4.
Трансформатор
Масса кг
Размеры м
Активной части
Полная
Масла
Длина
Ширина
Высота
Полная
До крышки
Серийный
2000
4690
1540
265
166
238
16
проектируемый
202524
504374
26665
2757
1931
2707
1927
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)
Таблица 5.
Трансформатор
Серийный
122
55
245
14
проектируемый
11789
566
214
12
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Н.Д. Монюшко Э.А. Сигалов А.С. Важенин «Расчет трансформаторов. Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ 1986г.
2. Н.Д. Монюшко Э.А. Сигалов А.С. Важенин «Расчет трансформаторов. Конструкция и тепловые расчеты. Учебное пособие по курсу «Электрические машины» для студентов-заочников» — Челябинск: ЧПИ 1987г.