Курсовая работа по электромеханике на тему Расчет силового трансформатора 560ква

Введение

Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов каждой электрической сети или энергосистемы. Потребители электрической энергии (электроприемники) рассчитаны на напряжение 380 / 220 В или 6,3 (10 кВ). Подавляющая часть электроприемников имеет номинальное напряжение 220 или 380 В. Генераторное напряжение (напряжение, на котором производится электроэнергия) не превышает 20 кВ.
Потребителей электроэнергии чрезвычайно много и они рассредоточены по территориям. Производство же электроэнергии по целому ряду причин (наличие энергоресурсов, экономическая целесообразность создания больших единичных мощностей генераторов) сосредоточено в относительно небольшом количестве мест. Отсюда встает проблема передачи больших мощностей электроэнергии на большие расстояния. Такая передача невозможна на напряжении потребителей и даже на генераторном напряжении. Поэтому напряжение для передачи на большие расстояния повышают до 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ и выше (до 1150 кВ).
Для преобразования энергии одного напряжения в энергию другого напряжения применяют такие преобразовательные устройства, как трансформаторы. Суммарная мощность всех трансформаторов в 5 … 6 раз превышает суммарную установленную мощность всех генераторов.
Трансформатор – это статическое устройство, не имеющее вращающихся частей. Любое устройство преобразования энергии имеет потери, например, в двигателях внутреннего сгорания КПД не превышает 40 … 45 %. У трансформаторов же КПД может (при больших мощностях) доходить до 99,5 %. Однако, необходимость многоступенчатой трансформации энергии и установки в сетях трансформаторной мощности, в несколько раз превышающей генераторную, приводит к тому, что общие потери энергии во всем парке трансформаторов достигают существенной величины. В целом на потери в трансформаторах расходуется до 6 % всей электроэнергии, выработанной электростанциями. Поэтому одной из важнейших задач, решаемых трансформаторостроением, является задача уменьшения потерь энергии в трансформаторах, главным образом, потерь холостого хода.
При проектировании трансформаторов стремятся применяемые материалы, в первую очередь проводниковые и магнитные, использовать до предела их возможностей (плотности тока в обмотках, магнитная индукция в стали магнитопроводов). Даже небольшое улучшение, скажем свойств трансформаторной стали, приводит к значительному снижению потерь, а также массогабаритных показателей трансформаторов, и следовательно, дает хороший экономический эффект.

Задание на курсовую работу по курсу «Электромеханика».

Тема: Расчет трансформатора. Вариант 15.

Исходные данные:
– Мощность: S = 560 кВА;
– Число фаз: m = 3;
– Схема и группа соединения: Y / YН – 0;
– Частота сети: f = 50 Гц;
– Напряжение обмотки высшего напряжения: UВН = 10000 В;
– Число ступеней регулирования: 4;
– Напряжение обмотки низшего напряжения: UНН = 230 В;
– Ток холостого хода: i0 = 6 %;
– Мощность потерь холостого хода: Р0 = 2500 Вт;
– Напряжение короткого замыкания: uК = 5,5 %;
– Мощность потерь короткого замыкания РК = 8500 Вт.

Целевая установка: Выработка навыков самостоятельного применения полученных знаний для решения конкретных практических задач, привитие навыков самостоятельного проектирования, производства расчетов, обоснования принимаемых решений.

Основные вопросы, подлежащие разработке:
1. Расчет основных электрических величин трансформатора;
2. Выбор изоляционных расстояний, и расчет основных параметров;
3. Выбор конструкции и расчет обмоток НН и ВН;
4. Расчет параметров КЗ;
5. Расчет магнитной системы и характеристик холостого хода;
6. Определение КПД трансформатора и силовой расчет;
7. Тепловой расчет трансформатора;
8. Расчет массы трансформатора.

К защите представить:
1. Пояснительную записку объемом 25 … 40 стр.;
2. Габаритный чертеж магнитной системы трансформатора с обмотками.

Расчетная часть проекта.

Прежде всего необходимо выбрать (в задании это не указано) охлаждающую среду для активной части трансформатора (магнитопровод с обмотками). Несмотря на высокий КПД трансформаторов в них имеются потери энергии в виде выделений тепла и это тепло необходимо отводить в окружающую активную часть среду. Нужно также выбрать материал обмоток.
Трансформаторы напряжением до 1 кВ выполняют преимущественно «сухими» – с воздушным охлаждением. Трансформаторы напряжением 35 кВ и выше выполняют с жидкостным (масляным) охлаждением. Трансформаторы напряжением 6 и 10 кВ могут быть и сухими и масляными. Примем для проектируемого трансформатора масляное охлаждение, как обеспечивающее лучшие массогабаритные показатели.
В электротехнике применяются два основных материала для обмоток: медь и алюминий, и тот и другой материалы имеют свои преимущества и недостатки. Медь несколько дороже алюминия, но имеет гораздо лучшую электропроводность, и следовательно, обеспечивает меньшие потери энергии в обмотках. Это имеет существенное значение в условиях экономии электроэнергии. В советские времена трансформаторы изготавливались преимущественно с медными обмотками. Примем для проектируемого трансформатора в качестве материала для обмоток – медь.

1. Расчет основных электрических величин трансформатора.

Мощность одной фазы и одного стержня:
S' = = = 186,7 кВА.
Номинальные линейные токи на сторонах:
ВН → IВН = = = 32,33 А;
НН → IНН = = = 1406 А.
Фазные токи обмоток при схеме соединения звезда равны линейным токам.
Фазные напряжения обмоток ВН и НН при схеме соединения звезда:
ВН → UФ ВН = = = 5774 В;
НН → UФ НН = = = 132,8 В.