СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

1. Определение основных электрических величин.

1.1 Линейные и фазные токи ВН и НН.

1.2 Испытательное напряжение обмоток.

1.3 Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

2. Расчет главных размеров трансформатора.

2.1 Выбор схемы и конструкции магнитопровода.

2.2 Выбор и определение индуктивности в стержне и ярме магнитопровода.

2.3 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.

2.4 Выбор коэффициентаи определение главных размеров трансформатора.

3. Расчет обмоток НН и ВН.

3.1 Выбор типа обмоток НН и ВН.

3.2 Расчет обмотки НН:

3.3 Расчет обмотки ВН.

3.4 Регулировка напряжения обмоток ВН.

4. Расчет параметров короткого замыкания.

4.1 Определение потерь короткого замыкания.

4.2 Определение напряжения короткого замыкания.

4.3 Определение механических сил.

5. Определение потерь и тока холостого хода трансформатора.

5.1 Определение размеров магнитной системы.

5.2 Расчет потерь холостого хода трансформатора.

5.3 Определение тока холостого хода трансформатора.

6. Тепловой расчет трансформатора.

6.1 Тепловой расчет обмоток.

6.2 Тепловой расчет бака и радиаторов.

7. Расчет параметров Т-образной схемы замещения трансформатора.

8.Разработка и каткое описание конструкции трансформатора.

8.1 Выбор и размещение переключателя ответвлений обмоток.

8.2 Выбор и размещение отводов.

8.3 Выбор и размещение вводов.

8.4 Крепление активной части трансформатора в баке.

8.5 Выбор вспомогательной аппаратуры.

9.Сравнение технико-экономических показателей серийного и проектируемрго трансформатора.

Заключение.

Список литературы.

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3515 цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

ВВЕДЕНИЕ.

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети. Назначение силовых трансформаторов — преобразование электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. Необходимость распределения энергии по разным радиальным направлениям между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. Коэффициент полезного действия трансформаторов очень велик и для большинства составляет 98-99%, однако необходимость многократной трансформации энергии и установки в сетях трансформаторов с общей мощностью, в несколько раз превышающей мощность генераторов, приводит к тому, что общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенных значений. Поэтому важнейшей задачей в настоящее время является задача существенного уменьшения потерь энергии в трансформаторах, т. е. потерь холостого хода и потерь короткого замыкания.

Уменьшение потерь холостого хода достигается главным образом путем применения холоднокатаной, рулонной электротехнической стали, с улучшенными магнитными свойствами.

Уменьшение потерь короткого замыкания достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках.

Сокращение расхода изоляционных материалов, трансформаторного масла и металла, употребляемого на изготовление баков и систем охлаждения достигается путем снижения изоляционных расстояний, при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки изоляции и применение новых средств защиты трансформаторов от перенапряжений.

Задачей данного проекта является расчет трехфазного силового трансформатора класса напряжения 35 кВ мощностью 4000 кВА, с регулированием напряжения под нагрузкой, имеющего в номинальном режиме основные показатели, близкие к показателям серийного аналога.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.

1.1 Линейные и фазные токи ВН и НН.

Линейные токи обмоток ВН и НН можно рассчитать по формуле:

(1.1)

Линейный ток для обмотки НН (соединение звездой):

Линейный ток для обмотки ВН:

Фазный ток для обмотки НН:

(1.2)

Фазный ток для обмотки ВН (соединение треугольником):

Фазное напряжение обмотки НН:

Фазное напряжение ВН:

(1.3)

1.2 Испытательное напряжение обмоток.

Так как номинальное напряжение обмотки ВН равно 35000 В, а обмотки НН 10500 В, то по ГОСТ 1516-73 испытательное напряжение обмотки ВН равно 85000В, а обмотки НН 45000 В.

1.3 Активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

Активная составляющая вычисляется по формуле (1.4):

(1.4)

Реактивная составляющая вычисляется по формуле (1.5):

(1.5)

2. РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА.

2.1 Выбор схемы и конструкции магнитопровода.

Так как мощность проектируемого трансформатора 4000кВА, то можно использовать схему шихтовки магнитопровода с прямыми стыками на средней фазе. Данная схема шихтовки изображена на рисунке 2.1:

Позиция 1 Позиция 2

Рис.2.1. Схема шихтовки магнитопровода.

Косых стыков 4, прямых-3.

Число ступеней стержня 8.

Коэффициент заполнения площади круга Ккр=0,9

Ориентировочный диаметр стержня 0,34м

Коэффициент усиления ярма Кя=1,02

Прессовка ярма производится балками, стянутыми полубандажами.

Число ступеней ярма 8

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

Общий коэффициент заполнения сталью площади круга

2.2 Выбор и определение индуктивности в стержне и ярме магнитопровода.

Индуктивность в стержне ВС для стержня из марки стали 3414 при мощности проектируемого трансформатора 4000кВА

Индуктивность в ярме определяется по формуле (2.1):

(2.1)

2.3 Выбор конструкции и определение размеров основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток.

Минимальные изоляционные расстояния обмоток НН:

НН от ярма 0,075

НН от стержня:

Минимальные изоляционные расстояния обмоток ВН:

ВН от ярма:

Между ВН и НН:

Выступ цилиндра:

Между ВН и НН:

Рис.2.2. Главная изоляция обмотки ВН.

2.4 Выбор коэффициентаи определение главных размеров трансформатора.

Значениедля трансформатора мощностью 4000 КВА равно 1,4.

Габарит трансформатора III.

Ориентировочное значение диаметра стержня рассчитывается по формуле (2.2):

(2.2)

где

мощность обмотки одного стержня трансформатора ВА

с = m = 3 — число активных стержней трансформатора

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

-ширина приведенного канала рассеянья трансформатора.

k — коэффициент, зависящий от мощности трансформатора и напряжения обмотки ВН, и равен 0,00096 =1,2

По нормализированной шкале [1] выбираем

Коэффициентпересчитываем по формуле (2.3):

(2.3)

Средний диаметр канала между обмотками ВН и НН рассчитывается по формуле (2.4):

(2.4)

где

а — радиальный размер обмотки.

м

Высота обмоткивычисляется по формуле (2.5):

(2.5)

м

3. РАСЧЕТ ОБМОТОК НН И ВН.

3.1 Выбор типа обмоток НН и ВН.

Находим ЭДС одного витка по формуле (3.1):

(3.1)

где

Пс — площадь активного сечения

где площадь сечения фигуры стержня.

Для трансформатора с , [1].

Следовательно:

Средняя плотность тока в обмотках определяется из условия получения заданных потерь короткого замыкания по формуле (3.2):

(3.2)

где

-коэффициент, определяющий долю электрических потерь в обмотке от потерь короткого замыканиядля трансформатора мощностью 4000КВА[1].

Площадь сечения витков обмоток рассчитывается по формуле (3.3):

(3.3)

Площадь сечения витков обмотки НН:

Площадь сечения витков обмотки ВН:

Для обеих обмоток по таблице 3.4 [1] выбираем тип – непрерывная катушечная из прямоугольного провода.

3.2 Расчет обмотки НН.

Определяем число витков:

(3.4)

Предварительное число катушек рассчитывается по формуле (3.5):

(3.5)

где

-высота обмотки

-высота горизонтальных каналов=0,005м

высота провода

для средней плотности токаи плотности теплового потока (для алюминиевого провода) равной 600 , м [1].

Ориентировочное число витков в одной катушке:

(3.6)

Принимаем

Тогда

Получилось 1 виток лишний.

Распределяем витки по катушкам:

68 катушек по 6 витка

1 катушка по 5 витков

Всего 69 катушек. Полное число витков 413.

Площадь сечения одного витка рассчитывается по формуле (3.3):

Так как , то

Принимаемпары параллельных проводов.

по приложению I [1] находим размер

Размер а с изоляцией м

Марка провода:

Высота обмотки:

(3.7)

где

-коэффициент, учитывающий укладку прокладок. Он равен

-высота горизонтального канала. Принимаем равной 0,004м

-число разгонов катушек НН. Принимаем равным 3

-высота канала в местах разгона. Принимаем равной 0,02м.

Радиальный размер обмотки рассчитывается по формуле (3.8):

(3.8)

Внутренний диаметр обмотки рассчитывается по формуле (3.9):

(3.9)

Наружный диаметр обмотки рассчитывается по формуле (3.10):

(3.10)

Средний диаметр витка обмотки рассчитывается по формуле:

(3.11)

Уточняем площадь сечения витка:

Уточняем плотность тока:

Плотность теплового потока:

(3.12)

где

(3.14)

где

число проводников обмотки в радиальном направлении

где

3.3 Расчет обмотки ВН.

Предварительное число катушек:

(3.15)

Где

Число витков соответствующее номинальному напряжению:

(3.16)

Число регулировочных витков:

(3.17)

Ориентировочное число регулировочных катушек 8.

Число основных катушек:

(3.18)

Количество витков в основных катушках:

(3.19)

Ориентировочное число витков в основных катушках:

(3.20)

Принимаем количество витков в катушках равное 12.

Тогда количество основных катушек:

Распределяем витки по катушкам:

63 катушек по 12 витка.

8 регулировочных катушек по 10 витков.

Общее число катушек 71.

Общее число витков 836 .

Площадь сечения одного витка рассчитывается по формуле (3.3):

Так как , то

По приложению I[1] находим размер

Размер а с изоляцией м

м

Для того чтобы высота обмоток ВН и НН была равной перед окончательным выбором марки провода находим высоту обмотки ВН.

Применяем обмотку со сдвоенными катушками между которыми проложены шайбы толщиной .

(3.21)

где

принимаем равной 0,007м

Марка провода:

Радиальный размер обмотки:

(3.22)

Уточняем плотность тока:

Плотность теплового потока:

(3.23)

где

где

число проводников обмотки в радиальном направлении

где

Внутренний диаметр обмотки:

(3.24)

Наружный диаметр обмотки:

(3.25)

Средний диаметр витка обмотки:

(3.26)

3.4 Регулировка 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 +2,5 -2,5 -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.3.1.:

Рис.3.1. Схема выполнения ответвлений обмотки ВН.

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАЫКАНИЯ.

4.1 Определение потерь короткого замыкания.

Основные потери в обмотке НН вычисляются по формуле (4.1):

(4.1)

гдеудельное сопротивление провода обмотки при температуре 75 . Для алюминиевого провода равно

Основные потери в обмотке ВН вычисляются по формуле:

(4.2)

Добавочные потери обмотки НН вычисляются по формуле (3.14):

где

число проводников обмотки в радиальном направлении

где

Добавочные потери обмотки ВН вычисляются по формуле (3.14):

где

число проводников обмотки в радиальном направлении

где

Потери в отводах обмотки НН (соединение звездой) вычисляется по формуле (4.3):

(4.3)

Потери в отводах обмотки НН (соединение треугольником) вычисляется по формуле (4.4):

(4.4)

Потери в стенке бака вычисляются по формуле (4.5):

(4.5)

где коэффициент, для мощности трансформатора 4000 КВА, равный 3.

Полные потери короткого замыкания будут равны:

(4.6)

4.2 Определение напряжения короткого замыкания.

Напряжение короткого замыкания рассчитывается через его составляющие по формуле:

(4.7)

гдеактивная составляющая напряжения короткого замыкания, которая рассчитывается по формуле:

(4.8)

реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, которая рассчитывается по формуле:

(4.9)

где индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, обусловленное полем рассеянья и приведенное к обмотке НН, которое рассчитывается по формуле:

гдеширина приведенного канала рассеяния.

м

Значенияиуточняются с использованием полученных при расчете обмоток данных по формулам:

м

Коэффициентвычисляется по формуле (4.10):

(4.10)

Следовательно:

Массы металла обмоток рассчитывается по формуле:

(4.11)

где масса металла обмотки НН

масса металла обмотки ВН.

плотность металла обмоток НН и ВН (алюминиевый провод).

Приближенная масса металла проводов отводов рассчитывается по формуле (4.12):

(4.12)

где длина проводов отводов обмотки НН (соединение звездой)

длина проводов отводов обмотки ВН (соединение треугольником).

4.3 Определение механических сил.

Радиальные силы рассчитываются по формуле (4.13):

(4.13)

где ударный ток короткого замыкания для обмотки НН

Напряжение на разрыв в обмотке НН от радиальных сил рассчитывается по формуле (4.14):

(4.14)

Напряжение на разрыв в обмотке ВН от радиальных сил рассчитывается по формуле (4.15):

(4.15)

Напряжение на сжатие от опорных поверхностей рассчитывается по формуле:

(4.16)

где число прокладок, равное числу реек, то есть 10

радиальный размер обмотки

ширина прокладки.

сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке НН

илипри сила сжатия междукатушечных прокладок в обмотке ВН

осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеянья, вызванного конечными размерами обмоток

осевая сила, обусловленная поперечной составляющей магнитного поля рассеяния, вызванного отключением регулировочных катушек

(4.17)

расстояние от поверхности стержня до стенки бака равное 0,2745м (Рис.4.1.)

Рис.4.1. Размещение трансформатора в баке.

та как

5. ОПРЕДИЛЕНИЕ ПОТЕРЬ И ТОКА КОРОТКОГО ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА.

5.1 Определение размеров магнитной системы.

Сечение стержня приведено на рисунке 5.1:

Рис.5.1. Сечение стержня.

Длина стержня рассчитывается по формуле (5.1):

(5.1)

где расстояние от обмотки до нижнего и верхнего ярма соответственно.

Масса стали стержня рассчитывается по формуле (5.2):

(5.2)

где

плотность стали стержня.

где ширина наибольшего пакета ярма.

масса стали одного угла

Масса стали ярма, рассчитывается по формуле (5.3):

(5.3)

где масса стали частей ярм, заключенных между осями крайних стержней.

расстояние между осями соседних стержней

Полная масса стали, плоской магнитной системы, рассчитывается по формуле:

(5.4)

5.2 Расчет потерь холостого хода трансформатора.

Потери холостого хода трансформатора рассчитываются по формуле:

(5.5)

где коэффициент, учитывающий ряд технологических факторов, для пластин с обжигом

удельные потери в стержне, при уточненном значении

удельные потери в ярме, при уточненном значении

коэффициент, учитывающий потери в углах магнитной системы, в зависимости от числа косых и прямых стыков в магнитной системе.

5.3 Определение тока холостого хода трансформатора.

Значение тока холостого хода трансформатора рассчитывается по формуле (5.6):

(5.6)

где активная составляющая тока х.х

реактивная составляющая тока х.х

где коэффициент, учитывающий форму ярма

коэффициент, учитывающий расшихтовку и зашихтовку верхнего ярма

коэффициент, учитывающий прессовку стержня и ярм при сборке остова

коэффициент, учитывающий срезку заусенцев

коэффициент, учитывающий резку пластин при обжиге и закатке заусенцев

коэффициент, учитывающий увеличение намагничивающей мощности в углах магнитной системы

удельные намагничивающие мощности для стали и ярма. соответственно

удельная намагничивающая мощность для зазора в косом стыке при индукции в косом стыке, равной

удельная намагничивающая мощность для зазора в прямом стыке

площадь сечения зазора косого стыка

площадь сечения зазора прямого стыка.

6. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА.

6.1 Тепловой расчет обмоток.

Средняя температура масла:

(6.1)

где внутренний перепад температуры по толщине обмотки.

где толщина изоляции провода на одну сторону

теплопроводность изоляции провода для лакированной бумаги.

перепад температуры на поверхности обмотки.

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 (6.2):

(6.2)

гдевнешний диаметр обмотки ВН

Длина бака рассчитывается по формуле (6.3):

(6.3)

где а=0,20м

Высота бака рассчитывается по формуле (6.4):

(6.4)

где высота ярма

толщина прокладки под нижнее ярмо. Принимаем равной 0,04 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 рассчитывается по формуле (6.5):

(6.5)

где масса обмоточного провода с изоляцией

коэффициент, учитывающий увеличение массы провода за счет изоляции

масса масла в баке

где внутренний объем бака

объем, занимаемый активной частью.

масса бака

Следовательно:

Выбор типа радиатора:

Наибольшее междуосное расстояние патрубков рассчитывается по формуле:

(6.6)

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:

Теплорассеивающая поверхность

Масса масла в радиаторе 243,6 кг

Масса радиатора 399,3 кг.

Расчет коэффициента :

(6.7)

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 по формуле (6.5):

(6.5)

где площадь поверхности охлаждения бака

По рис. 3.6 [2] находим .

Следовательно:

Тепловой по ток радиаторов вычисляется по формуле (6.6):

(6.6)

По рисунку 3.8 [2] находим

Число радиаторов вычисляется по формуле (6.7):

(6.7)

Рис.6.1. Расположение радиаторов на баке.

Действительная удельная тепловая нагрузка радиатора рассчитывается по формуле (6.8):

(6.8)

Поэтому:

Температура средних слоев масла рассчитывается по формуле (6.9):

(6.9)

Средняя температура обмоток рассчитывается по формулам (6.10) и (6.11) соответственно:

(6.10)

(6.11)

7. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА.

Рис.7.1. Т-образная схема замещения трансформатора.

Параметры короткого замыкания схемы замещения:

(7.1)

(7.2)

(7.3)

Параметры рабочего контура схемы замещения:

(7.4)

(7.5)

Параметры холостого хода трансформатора:

(7.6)

(7.7)

(7.8)

Параметры намагничивающего контура:

(7.9)

(7.10)

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 8.1.:

Рис.8.1. 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.8.2.). Штанги привода переключателя выполняются из бумажно-бакелитовых трубок.

Рис.8.2. 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 0,0002 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 8.3.:

Рис.8.3. 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, а для возможности присоединения трансформатора к внешней сети,

В проектируемом трансформаторе вводы представленными одним изолятором (рис.8.4.), который крепится к крышке бака болтами. Тип изолятора ПНТ-35/400.

Рис.8.4. Ввод для наружной установки.

1 – медная шпилька 2 – латунная гайка 3 – латунный колпак 4,5,6 – стальная шпилька, гайка, шайба.

Применение съемных вводов позволяет отказаться от механической связи крышки бака с активной частью трансформатора.

Размещение вводов на крышке бака показано на рисунке 8.5.:

Рис .8.5. Размещение вводов на крышке бака трансформатора.

8.4 Крепление активной части трансформатора в баке.

Крепление активной части трансформатора осуществляется по схеме изображенной на рисунке 8.6.:

Рис.8.6. 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 0,01 м от края ярма на глубине 0,05 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 8.7:

Рис.8.7. 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 8.1:

Размеры расширителя проектируемого трансформатора:

Таблица 8.1.

Полный объем

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

Внутренний диаметр Длина Толщина стенок В расширителе В баке трансформатора

500 0,69 1,34 0,002 0,5 215 4150

Воздухоосушитель.

В проектируемом трансформаторе применен выносной воздухоосушитель (рис.8.8.), который связан с воздушным пространством расширителя трубопроводом. Крепится он на баке так, чтобы смотровое стекло воздухоосушителя находилось на уровне глаз человека ( 1,7 м от земли).

Рис.8.8. 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.8.9.) 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.8.9. Термосифонный фильтр.

1 –пробка для выпуска воздуха 2 – решетка с силикагелем 3 – пробка для спуска грязи4 – отстойник 5 – кран.

В проектируемом трансформаторе применен фильтр типа ТФ-40.

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 0,0015 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 0,02 м с внутренней полостью расширителя, и таким образом воздух в верхней части трубы сообщается с атмосферой через воздухоосушитель.

Диаметр выхлопной трубы 0,15 м, а толщина стеклянной мембраны 0,0025 м.

Выхлопная труба изображена на рисунке 8.10.:

Рис.8.10. Выхлопная труба.

1 – собственно труба 2 – прокладка 3 – прокладка 4 – фланец 5 – кольцо упорное 6 – фланец 7 – мембрана стеклянная 8,9 – болт, гайка.

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 1,5 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.8.11.).

Рис.8.11. 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 16 рядов по 10 труб в ряду. Следовательно, в радиаторе 160 труб.

Основные размеры радиатора приведены в таблице 8.2:

Основные размеры радиатора:

Таблица 8.2.

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

2,0 2,35 Круглая, диаметр 30

36,00 37,00 399,3 234,6

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.

8. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ТЕНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЕРИЙНОГО И ПРОЕКТИРУЕОО ТРАНСФОРМАТОРА.

Основные габаритно-массовые показатели серийного и проектируемого трансформатора приведены в таблице 9.1 и 9.2.

Основные габаритно-массовые показатели серийного и проектируемого трансформатора:

Таблица 9.1.

Трансформатора Масса, кг

Стали магнитной системы Металла обмоток

Серийный 3853 790

проектируемый 3839,8 898,7

Таблица 9.2.

Трансформатор Масса, кг Размеры, м

Активной части Полная Масла Длина Ширина Высота

Полная До крышки

Серийный 5450 13400 4100 3,80 3,60 3,60 2,40

проектируемый 5707,8 12845,95 4680,27 3,687 2,11 3,748 2,398

Полная масса масла в трансформаторе рассчитывается по формуле (9.1):

(9.1)

где масса масла в трубах радиаторов.

масса масла в одном радиаторе

число радиаторов

коэффициент, учитывающий массу масла в расширителе.

Полная масса трансформатора рассчитывается по формуле:

(9.2)

Рис.9.1. Габаритные размеры проектируемого трансформатора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Выполнен электромагнитный, тепловой расчеты, а так же расчет сил при полном коротком замыкании трансформатора.

Расчет произведен по существующим методикам.

В номинальном режиме трансформатор имеет основные показатели, близкие к тем же показателям серийного трансформатора (аналога). Так, потери короткого замыкания увеличились на 0,99%, напряжение короткого замыкания увеличилось на 0,93%, потери холостого хода возросли на 2,6%, ток холостого хода уменьшился на 1%.

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.