На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Электрические машины

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 16.07.2012. Сдан: 2011. Страниц: 12. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 
 
 
 

    Полная  мощность трансформатора, Sн =400 кВА
    Число фаз, m = 3.
    Частота тока, f = 50 Гц.
    Номинальные напряжения высшее (U1 =10,5 кВ) и низшее (U2 =0,4 кВ).
    Схема и группа соединения обмоток:   Y/ Yо -0
    Напряжение короткого замыкания, uk =6,0%
    Мощность короткого замыкания, PK = 6.05кВт
    Мощность холостого хода, P0 = 0.95кВт
    Ток холостого хода, i0 = 2.0 %.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
СОДЕРЖАНИЕ  ПРОЕКТА 

  Техническое задание;
     Содержание  проекта;
   Введение;
    Определение основных электрических величин и изоляционных промежутков трансформатора;
    Выбор главных размеров трансформатора;
    Выбор конструкции и расчет обмоток трансформатора;
    3.1  Выбор  типа обмотки низкого напряжения
    3.2  Выбор  типа обмотки высокого напряжения
    Расчет характеристики короткого замыкания и стойкости обмоток при возникновении короткого замыкания;
    4.1 Потери короткого  замыкания;
    4.2 Расчет напряжения  короткого замыкания;
    4.3 Расчет механических  сил в обмотках;
    4.4 Расчет обмоток  на механическую прочность;
    4.5 Расчет температуры  нагрева обмоток при возникновении КЗ;
    Расчет магнитной системы;
    5.1 Определение  размеров и массы магнитопровода;
    5.2 Расчет потерь  холостого хода;
    5.3 Расчет тока  холостого хода;
    5.4 Расчет коэффициента  полезного действия при нормальной  нагрузке;
    Тепловой расчет и расчет системы охлаждения;
    Определение массы трансформатора;
    Список литературы; 
     
     

ВВЕДЕНИЕ
      Производство электрической энергии  на крупных электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах необходимые количества электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Использование дешевой электрической энергии потребителями, которые находятся на значительном расстоянии, иногда измеряемом сотнями и тысячами километров, и рассредоточены по обширной территории страны, требует создания сложных разветвленных электрических сетей.
     Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. Так, при напряжении на шинах электростанции 15,75 кВ в современной сети часто применяется последовательность шести трансформаций напряжения с учетом падения напряжения на линиях передачи: 15,75 на 525 кВ; 500 на 242 кВ; 230 на 121 кВ; 115 на 38,5 кВ; 35 на 11 кВ; 10 на 0,4 или 0,69 кВ.
     Необходимость распределения энергии между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой последующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 8—10 раз. В ближайшие 10—15 лет это отношение может повыситься.
     Следует отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена 1 кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети, т. е. в трансформаторы с высшим напряжением 35 и 10 кВ. В этих же трансформаторах возникает большая часть потерь энергии, оплачиваемых по наиболее дорогой цене.
Уменьшение потерь холостого хода (XX) достигается главным образом путем все более широкого применения холоднокатаной рулонной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами — низкими и особо низкими удельными потерями и низкой удельной намагничивающей мощностью. Применение этой стали, обладающей анизотропией магнитных свойств и очень чувствительной к механическим воздействиям при обработке (продольной и поперечной резке рулона на пластины), к толчкам и ударам при транспортировке пластин, к ударам, изгибам и сжатию пластин при сборке магнитной системы и остова сочетается с существенным изменением конструкций магнитных систем, а также с новой прогрессивной технологией заготовки, обработки пластин, сборки магнитной системы и остова.
     В новых конструкциях применяются косые стыки пластин в углах магнитной системы, стяжка стержней и ярм кольцевыми бандажами вместо сквозных шпилек в старых конструкциях и многоступенчатая форма сечения ярма в плоских магнитных системах. Все более широкое применение находят пространственные магнитные системы, навитые из ленты холоднокатаной стали. Это позволяет уменьшить расход активной стали, потери и ток XX.
     Уменьшение потерь короткого замыкания (КЗ) достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках. Кроме того, это достигается заменой медного провода алюминиевым в силовых трансформаторах общего назначения мощностью до 16000 кВА.
     В настоящее время для силовых трансформаторов установлены две категории качества. К высшей категории относятся трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их; к первой категории — трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне современных требований  и отвечают нормативно-техническим документам. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь XX и КЗ, тока XX, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности, и другие показатели.
     Одной из важных задач является повышение эффективности использования материальных ресурсов в трансформаторостроении — материалов, топлива и энергии. Эта задача решается в сложном комплексе мероприятий, направленных на уменьшение расхода активных, изоляционных и конструктивных материалов и на уменьшение размеров трансформатора.
     Уменьшение расхода электротехнической стали при стабильности допустимой индукции достигается в настоящее время за счет изменения конструкции магнитной системы, например путем перехода от плоских к пространственным магнитным системам.
      Сокращение расхода изоляционных материалов, трансформаторного масла и металла, употребляемого на изготовление баков и систем охлаждения, достигается путем допустимого снижения испытательных напряжений и уменьшения изоляционных расстояний при улучшении изоляционных конструкций на основе совершенствования технологии обработки изоляции и применения новых средств защиты трансформаторов от перенапряжений. Большой эффект в деле экономии конструктивных материалов дает также применение новых систем форсированного охлаждения трансформаторов с направленной циркуляцией масла в каналах обмоток и эффективных охладителях.
     Для обеспечения экономичности работы электрических сетей и надлежащего качества энергии, отпускаемой потребителями, т. е. для поддержания постоянства напряжения, возникает необходимость в расширении выпуска трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Современными стандартами предусмотрен выпуск с РПН всех понижающих трансформаторов и автотрансформаторов классов напряжения 110, 150, 220, 330 и 500 кВ. При этом у двух и трехобмоточных трансформаторов, как правило, напряжение регулируется при помощи устройства для переключения ответвлений в нейтрале обмотки высшего напряжения. У автотрансформаторов напряжение регулируется у линейного конца обмотки среднего напряжения и в отдельных случаях вблизи нейтрали обмоток.
      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  ВЕЛИЧИН И ВЫБОР ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАССТОЯНИЙ
 
     Расчет  электрических величин является  первым этапом проектирования  трансформатора. Результаты полученные  на этом этапе, определяют выбор основных размеров, электромагнитных нагрузок на последующих этапах.
   1.1. Мощность одной фазы:
     

    1.2. Мощность на один стержень магнитопровода: 

   где с- число стержней магнитопровода.
   1.3. Номинальный ток  обмотки низкого  напряжения:

     1.4. Номинальный ток обмотки высокого напряжения:

     1.5. Номинальные фазные  токи:
            при соединении фаз обмоток в звезду
I = I1 =
I = I2 =
     1.6. Фазные напряжения:
            при соединении фаз обмоток  в звезду

 

     1.7. Испытательные напряжения  обмоток
   Испытательные напряжения обмоток выбираются в зависимости от номинального напряжения обмоток, которое определяет класс напряжения трансформатора.
           для обмотки НН    UИСП НН =
        для обмотки ВН      UИСП ВН = .
     1.8. Активная составляющая  напряжения короткого  замыкания

     1.9 Реактивная составляющая  напряжения короткого  замыкания

     1.10 Выбираем тип обмотки
     Обмотка ВН при напряжении     кВ и токе     А – многослойная цилиндрическая из медного прямоугольного провода.
     Обмотка НН при напряжении      В и токе     А – винтовая.
     Для  испытательного напряжения обмотки  ВН находим изоляционные расстояния:    а12 =
                              а22 =
                              h0 =
     Для  испытательного напряжения обмотки  НН находим:
                              а01 =
Основные размеры  трансформатора показаны на рис.1 
 
 
 
 
 
 


рис.1 
 
 
 
 
 

2. ВЫБОР ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ТРАНСФОРМАТОРА
     2.1 Определение диаметра стержня магнитопровода:

Здесь S – мощность на один стержень магнитопровода,
          f – частота питающей сети,
      up – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания,
      ap – ширина приведенного канала рассеяния, определяемая выражением:
Принимаем нормализованный  диаметр   D0 =     где  ПФ.С. =
     Выбираем сталь марки 3405 толщиной 0,35 мм с жаростойким покрытием для  отжига,   кЗ = 0,96.

где    a12 – изоляционный промежуток между обмотками НН и ВН определяется испытательным напряжением ( на данном этапе можно принять 3 см)
      а1 и а2 – ширина обмоток ( НН и ВН ) предварительно может быть определена в виде:

коэффициент к  можно принять при напряжении U1  =  35 кВ 
      kр – коэффициент приведения идеального поля рассеяния к реальному (коэффициент Роговского) может принимать значение в пределах (0,93 - 0,97) и может быть принят равным 0,95.
      kС  - коэффициент заполнения сечения стержня сталью:

      ? – коэффициент, связывающий основные размеры обмотки. Значение параметра  ? влияет на массогабаритные и  стоимостные показатели трансформатора.
     2.2 Определим средний диаметр обмоток трансформатора:

     где  а – коэффициент (для медной обмотки а =     )
     2.3 Высота обмотки трансформатора

     2.4. Определим ЭДС витка

где    BC – индукция в стержне магнитопровода (Тл), определяемая маркой стали при расчете главных размеров.
      ПС – сечение стержня магнитопровода (мм2), определяемое диаметром (d, мм)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.  ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРА
     Проектирование обмоток трансформатора осуществляется с учетом производственных и эксплуатационных требований предъявляемых к ним.
     Производственные  требования сводятся к оптимизации  затрат материалов и труда  на производство трансформатора. Это обеспечивается выбором рационального  типа обмотки, материала обмоточного провода, компактным размещением и распределением витков и катушек чтобы ограничить расход обмоточного провода и обеспечить наилучшее заполнение окна магнитопровода.
      К эксплуатационным требованиям  относятся механическая прочность  при воздействии короткого замыкания и ограниченный нагрев обмоток в номинальном режиме работы.
      Механическая прочность обеспечивается  рациональным расположением витков  и катушек так, чтобы ограничить  возникающие электромагнитные усилия.
      Для достижения необходимой нагревостойкости следует обеспечить эффективную теплоотдачу от обмотки в охлаждающую среду путем создания развитой охлаждающей поверхности и выбором рациональной плотности тока. Требование эффективной теплоотдачи ограничивает размер обмотки между двумя охлаждающими поверхностями. Критерием эффективности теплоотдачи обмотки являются потери в обмотке, отнесенные к площади охлаждающей поверхности.    
     3.1 Выбор типа обмотки  высокого напряжения:
     3.1.1. Число витков на  одну фазу обмотки  НН.

где    UФ,НН – фазное напряжение на стороне низкого напряжения
      uB – напряжение одного витка.
     3.1.2  Уточняем напряжение одного витка.

     3.1.3  Определяем действительную  индукцию в стержне,  Тл.

     3.1.4  Ориентировочное сечение витка, мм2

где  J- средняя плотность тока, определяется по таблице.
Выбираем  винтовую двухходовую  обмотку, изображенную на рис.2
 
рис.2

     3.1.5 Определим высоту одного витка, см.

где    hКАНАЛА – осевой размер масляного охлаждающего канала ( ориентиро-      вочно =0.4 см).
     Основные размеры витка и радиального размера для винтовой двухходовой обмотки изображены на рис.3.
     По сортаменту обмоточного провода выбираем, провод для двухходовой обмотки с каналом через каждый ход и с числом параллельных проводов 16.

рис.3


     3.1.6 Уточняем плотность тока

     3.1.7  Уточняем высоту  обмотки 

где   ку – коэффициент учитывающий усадку межкатушечных прокладок после сушки и опрессовки обмотки (может быть принятым =0.95)
     3.1.8  Определяем радиальный размер обмотки

     3.1.9    Определим внутренний  диаметр обмотки

     3.1.10   Определим наружный диаметр обмотки
 

     3.2   Расчет обмотки высокого напряжения
     3.2.1   Число витков на  одну фазу обмотки  ВН на осевом  ответвлении

     3.2.2   Число витков на  одной ступени  регулирования

     3.2.3   Число витков на  ответвлениях:


     3.2.4  Номинальное напряжение 


     3.2.5  Ориентировочная  плотность тока, А/мм2.

     3.2.6   Ориентировочное  сечение витка,  мм2.

     Выбираем многослойную  цилиндрическую обмотку  из прямоугольного  провода, изображенную  на рис.

рис. 

     3.2.7   Выбираем реальное сечение проводника

Т.е. реальное сечение обмоточного провода обмотки ВН   
     3.2.8   Уточняем плотность  тока

     3.2.9   Определяем число  витков в слое

     3.2.10   Число слоев в  обмотке определяем по наибольшему числу витков

     3.2.11 Рабочее напряжение  двух слоев, В.

     3.2.12   Число слоев кабельной  бумаги (толщина 0.12мм)  =
     3.2.13   Высота межслойной  изоляции на торцах  обмотки (на одну  сторону) = 16мм.
     3.2.14  Радиальный размер  обмотки без экрана

     3.2.15 Радиальный размер обмотки с экраном

     3.2.16   Внутренний диаметр  обмотки по внутреннему слою проводника

     3.2.17  Наружный диаметр обмотки ВН.
 
 
 
 

Таблица 1.
Наименование НН ВН
1. Тип обмотки Винтовая, двуходовая Цилиндрическая, многослойная
2. Число витков обмотки    
3. Число витков в  катушке    
4. Количество катушек 1 1
5. Число витков в  слое    
6. Провод (марка, размер), мм.
7. Сечение провода,  мм2    
8. Сечение витка,  мм2    
9. Плотность тока  А/мм2    
10.  Осевой размер  обмотки, мм    
11. Радиальный размер  обмотки, мм    
12.  Диаметр обмотки,  мм наружный
внутренний
 
 
 
 
 
13. Масса провода,  кг    
14. Потери в обмотках, Вт    
 
4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И СТОЙКОСТИ ОБМОТОК ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ.
    
      4.1.  Потери короткого замыкания 

    4.1.1  Основные потери  обмотки НН, Вт,

где   МА – масса металла обмотки, 
 
 

     4.1.2 Основные потери  обмотки ВН, Вт,

где   МА – масса металла обмотки

     4.1.3  Добавочные потери в обмотке НН,

     4.1.4  Добавочные потери в обмотке ВН,

     4.1.5  Основные потери  в отводах.
Длина отводов  для схемы соединения звезда ВН и  НН имеют одинаковую длину.     
     4.1.6   Масса отводов НН, кг,

       
     4.1.7   Потери в отводах  НН, Вт,

     4.1.6   Масса отводов ВН, кг,

     4.1.7   Потери в отводах  ВН, Вт,

     4.1.8  Потери в стенках бака и других элементах конструкции , Вт,

     где    кБ – коэффициент ?
     4.1.9  Полные потери  короткого замыкания,  Вт,
     
 

     4.2.    Расчет напряжения  короткого замыкания.
     4.2.1   Определим активную  составляющую напряжения  короткого замыкания

     4.2.2   Определим реактивную составляющую напряжения короткого замыкания

здесь   aPширина приведенного канала рассеяния

      кРкоэффициент, учитывающий отклонение реального поля рассеяния от идеального параллельного поля, вызванное конечным значением осевого размера обмоток H0  по сравнению с их радиальными размерами ?0.96.
      кqкоэффициент учета неравномерного распределения витков по высоте.
      ? – коэффициент учитывающий массогабаритные размеры.

     4.2.3  Определим напряжение короткого замыкания
  
 

     4.3.     Расчет механических  сил в обмотках.
     4.3.1   Установившийся ток  короткого замыкания,  А,

     4.3.2   Мгновенное максимальное  значение тока  короткого замыкания,  А,

     где 
     4.3.3  Определим радиальную  силу, Н,

    4.3.4   Определим полную  осевую силу, Н,

     Вторая составляющая осевой силы равна 0, т.к. регулировочные витки располагаются по высоте всего наружного слоя.
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.