Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2012 в 11:17, контрольная работа
Работа содержит полный расчет трансформатора мощностью 3,55 МВА
АПБx n x (a x b)/(a'' x b'')= 1x(3x18)/(4x19)
где
a''=a+2б'
b''=b+2б'
2б'=1
мм. - двусторонняя изоляция
проводника
3.5.4.
УТОЧНЕННОЕ СЕЧЕНИЕ
ВИТКА
Пв2=n*Ппр=1*53,1=53,1
мм.^2
3.5.5.
УТОЧНЕННАЯ ПЛОТНОСТЬ
ТОКА
J2=Iф2/Пв2=102,48/53,10=1,93A/
3.5.6.
КОЛИЧЕСТВО КАТУШЕК
nк=(L+hк) / (b'+hк) = (840,00+4,00)/(18,45+4,00 ) =37,5947 шт.
где
приняты следующие изоляционные расстояния
hк =4 мм.
принято число катушек nk = 38 шт.
3.5.7.
УТОЧНЕНИЕ ВЫСОТЫ
ОБМОТКИ
L2=b'*(nк-4)+K*(hк*(nк-2)+hкр)
где
hкр=1,42553191489362 мм..
b'=18,45 мм.
K=0,94
hк=4 мм.
b'' = 19мм.
3.5.8.
СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО
ВИТКОВ ПРИ NК
КАТУШЕК
Wкср=W2/nк=478,00/38,00=12,58
3.5.9.
ОРИЕНТИРОВОЧНОЕ
ЧИСЛО РЕГУЛИРОВОЧНЫХ
ВИТКОВ
Wрег= 4*Wр
=48,00/12,00=48,00
3.5.10.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВИТКОВ
ПО КАТУШКАМ
распределили следующим образом
R -4[катушек] x 12[витков] =48[витков] - регулировочные
D -30[катушек] x 13[витков] =390[витков] - основные
Y -4[катушек] x 10[витков] =40[витков] -усиленная изоляция
сумма =478
3.5.11.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ
РАЗМЕРОВ КАТУШЕК
ВСЕХ ТИПОВ
1).
РЕГУЛИРОВОЧНЫЕ
a2R = a' * n * WR =3,45 * 1,00 * 12,00 = 41,40 мм.
где
n - число параллельных проводов
WR -
число витков в
этих катушках
2).
ОСНОВНЫЕ
a2D = a' * n * WD =3,45 * 1,00 * 13,00 = 44,85 мм.
где
n - число параллельных проводов
WD -
число витков в
этих катушках
3).
С УСИЛЕННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
a2Y = a'' * n * WY =4,00 * 1,00 * 10,00 = 40,00 мм.
где
n - число параллельных проводов
WY - число витков в этих катушках
Максимальный
радиальный размер обмотки Aмакс=44,85
мм.
3.5.12.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННЕГО
И НАРУЖНЕГО ДИАМЕТРОВ
ОБМОТКИ ВН
D2'=D1''+2*a12'= 454,16+ 2 * 20,00 = 494,16 мм.
D2r''=D2'+2*a2R'= 494,16+ 2 * 41,40 = 576,96 мм.
D2d''=D2'+2*a2D'= 494,16+ 2 * 44,85 = 583,86 мм.
D2y''=D2'+2*a2Y'= 494,16+ 2 * 40,00 = 574,16 мм.
где
a12'=a12 =20 мм.
Максимальный(
наибольший) диаметр
обмотки Dмакс. =583,86
мм.
3.5.13.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ
ОТДЕЛЬНЫХ КАТУШЕК
И МАССУ ВСЕЙ
ОБМОТКИ
G2R=0,0000847* c * Пв * DсрR * WR=0,0000847 * 3 * 53,10*53,556 * 48,00 = 34,68555 кг
G2D=0,0000847* c * Пв * DсрD * WD=0,0000847 * 3 * 53,10*53,901 * 390,00 = 283,63552 кг
G2Y=0,0000847* c * Пв * DсрY * WY=0,0000847 * 3 * 53,10*53,416 * 40,00 = 28,82906 кг
G2сум=G2R+G2D+G2Y = 347 кг
где
0,0000847 - коэффициент для выбранного металла обмотки [кг/м^3]
c=3 -число стержней
Dср=(D2'+D2'')/2 - для каждого типа катушек
Пв=53,1 мм.^2 - сечение витка
DсрR = (D2' + D2'R) / 2 =53,56 см
DсрD = (D2' + D2'D) / 2 =53,90 см
DсрY = (D2' + D2'Y) / 2 =53,42
см
3.5.14.
ПОТЕРИ КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ В ОБМОТКЕ
ВН
Pк2=K * (J2^2) * G2сум =12,75 * 3,72451401 * 347,15 = 16485,310446 Вт
где
J2=1,9299 А/мм.^2 - плотность тока обмотки
K=12,75
3.5.15.
ПОВЕРХНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ
Похл2=ПохлR+ПохлD+ПохлY=14,
где
nв = 2
ПохлR=c*a' * n * WR * pi * DсрR * nв * Kfz = 3*0,00345 * 1,00 * 48,00 * 3,1416 * 0,53556 * 2*0,85 = 1,420985 м^2
ПохлD=c*a' * n * WD * pi * DсрD * nв * Kfz = 3*0,00345 * 1,00 * 390,00 * 3,1416 * 0,53901 * 2*0,85 = 11,619879 м^2
ПохлY=c*a'' * n * WY * pi * DсрY * nв * Kfz = 3*0,004 * 1,00 * 40,00 * 3,1416 * 0,53416 * 2*0,85 = 1,369344 м^2
Kfz=0,85 -
коэффициент закрытия.
3.5.16.
УДЕЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ
ПОТОК ОБМОТКИ
ВН
q2=(Pк2*Кд)/Похл2 = (16485,3104 * 1,03) / 14,4102 = 1178,32298 Вт
где
Кд = 1.03 - коэффициент добавочных потерь .
В результате расчета обмоток получили следующие значения высот обмоток
L1=840,00 мм.
L2=840,00
мм.
3.6.
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ
И НАПРЯЖЕНИЯ КОРОТКОГО
ЗАМЫКАНИЯ
3.6.1.
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ
КЗ
3.6.1.1.
ПОТЕРИ В БАКЕ
ТРАНСФОРМАТОРА
Pб=10*K*Sn= 10*0,025*3550,00=887,50 Вт
где
K=0,025
Sn=3550
кВ∙A
3.6.1.2.
ПОТЕРИ В ОТВОДАХ
ОБМОТКИ НН
Pотв1=K*J1^2*Gотв = 12,75*1,90^2*3,29 = 152,00 Вт
где
К = 12,75
J1=1,90368918918919 A/м
Gотв=Lотв*Потв*gamma =11,76*0,0001036*2700,00=3,29 кг
Lотв1=14*L1=11,76 м - соединение Треугольник
Потв=0,0001036м^2
gamma=2700
3.6.1.3.
ПОТЕРИ В ОТВОДАХ
ОБМОТКИ ВН
Pотв2=K*J2^2*Gотв = 12,75*1,93^2*0,90 = 42,89 Вт
где
К = 12,75
J2=1,9299 А/м
Gотв=Lотв*Потв*gamma =6,30*0,0000531*2700,00=0,90 кг
Lотв1=7.5*L2=6,3 м - соединение Звезда
Потв=0,0000531м^2
gamma=2700
3.6.1.4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА
ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ
ОБМОТКИ НН
Kдоб1=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2)
* (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,752*1677897,393*0,00*(192,
где
beta = (b*m*Kр)/L1 =(11,200*68,*0,957)/840,00=0,
b=11,2 мм.
a=0,00236 м
Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L1) = (20,00+49,58+44,85) / (3,142*840,00) =0,043
Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,043*(1-0,00) =0,957
ро=0,0386 - для алюминия
3.6.1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА
ДОБАВОЧНЫХ ПОТЕРЬ ОБМОТКИ
ВН
Kдоб2=1+1.73 * (beta^2) * ((f/ро)^2)
* (a^4) * (n^2-0.2)= 1+ 1.73 *0,607*1677897,393*0,00*(169,
где
beta = (b*m*Kр)/L2 =(18,00*38,*0,957)/840,00=0,
b=18 мм.
a=0,003 м
Kр=1-sigma*(1-e^(-1/sigma)) = 1- 0,043*(1-0,00) =0,957
Sigma = (a12+a1+a2)/(pi*L2) = (20,00+49,58+44,85) / (3,142*840,00) =0,043
ро=0,0386 -
для алюминия
3.6.1.6.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ
КЗ ОБЩИХ
Pк=Кдоб1*Рк1+Кдоб2*Рк2о+Ротв1+
где
Pк2о=Pк2-0.05*Pк2=16485,
Отклонение
от заданного
значения Pк составляет-3,71299119686202 %
3.6.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
3.6.2.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
КЗ
Uка = Pк/(0.01*Sн)
=28886,10/(0.01*3550000,00)=0,
3.6.2.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКТИВНОЙ
СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
КЗ
Uкр=(7.92*f*S'*beta*aр*Kр)*0.
где
aр=a12+(a1+a2)/3 = 20,00+(49,58+44,85)/3 = 51,477 мм.
aр=5,148 см
beta=pi*(D+2*a01+2*a1+a12)/L =3,142*(320,00+
2*17,50+ 2*49,58+20,00)/840,00=1,773
3.6.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ
НАПРЯЖЕНИЯ КЗ
Uк=SQR(Uкa^2+Uкр^2) =SQR(0,66+40,08)=6,383 %
Отклонение
от заданного
значения Uкз составляет-1,7966469143289 %
3.7.
РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ
СИЛ В ОБМОТКАХ
НН И ВН
3.7.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕГО
УСТАНОВИВШЕГОСЯ
И УДАРНОГО ТОКА
КЗ
Iку1=100*Iф1/(Uк*(1+(100*Sн)/(
Iку2=100*Iф2/(Uк*(1+(100*Sн)/(
где
Sк
=500 МВА
3.7.1.1.
НАИБОЛЬШЕЕ МГНОВЕННОЕ
ЗНАЧЕНИЕ ТОКА
КЗ
Iкм1=SQR(2) * Kmax * Iку1 =1,41*1,67*2780,43 =6558,00 A
Iкм2=SQR(2) * Kmax * Iку2 =1,41*1,67*1444,76 =3407,64 A
где
Kmax = 1+EXP(-pi * Uка / Uкр ) = 1 + EXP( -3,14*0,81/6,33) =1,67
- коэффициент учитывающий максимально возможную апериодическую составляющую тока КЗ
-
индексы 1 и 2 указывают
на обмотки НН
и ВН соответственно
3.7.2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ
СИЛ В ОБМОТКЕ
3.7.2.1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ
СИЛ ДЕЙСТВУЮЩИХ
НА ОБМОТКУ
Fр=0.628* (Iкм1 * W1)^2 * beta * Kр * 10^(-6) =0.628*(6558,00*236,00)^2 * 1,51*0,96*10^(-6) =2177461,70 H
где
beta =pi* (D1'+D1'')/(2*L1) = 3,14(454,16+355,00)/(2*840,00)
3.7.2.3. ПРОВЕРКА ОБМОТОК
НА РАЗРЫВ И СМЯТИЕ
Fc=Fр/(2*pi) =2177461,70/(2*3,14)=346552,98 H
Gсждоп =15МПа - допустимое радиальное усилие сжатия
Gсж1= Fс/(W1*Пв1)=346552,98/(236*
Gсж2= Fс/(W2*Пв2)=346552,98/(478*53,
где
Пв1 = 103,60 мм.^2
Пв2 = 53,10
мм.^2
3.7.2.4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВЫХ
УСИЛИЙ СЖАТИЯ
Fос' = Fр*aр/(L1+L2) = 2177461,697*51,477/(840,00+
где
aр=a12+(a1+a2)/3=20,00+ (49,58+44,85)/3=51,477 мм.
см. Тихомирова стр.338 Рис.7.11.(в)
Fос'' =Fр*lx*/(l'' * Kр*m) =
2177461,697*1,426/(221,93*0,
где lx =221,93мм. - выбрано по Тихомирову Рис.4.5.(предварительно)
Fсж1=Fос'+Fос''=66,72+3,66=70,
Fсж2=Fос'-Fос''=66,72-3,66=63,
Gсждоп = 20 МПа - допустимое осевое усилие сжатия
Gсж1=Fсж1*10^(-3) / (pi*(D1''- a1)*a1) = 70,37*10^(-3)/(3,1416* (0,4542-0,0496)*0,0496 ) =1,12 МПа
где a1- радиальный размер обмотки НН(в метрах )
(D1''-a1) =0,40458 м. - средний диаметр катушки
Gсж2=Fсж2*10^(-3) / (a2*0.06*n) = 63,06*10^(-3)/(0,0496* 0.06 *8) =3,269 МПа
где a1(2)- радиальный размер соответствующей катушки(в метрах )
n =8-число прокладок по окружности обмотки
(0,06) - ширина прокладки в метрах
3.7.3.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ
УСЛОВНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
ОБМОТКИ
Vканн = (670*4/(5.5*(Uк/(J1))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 6,38/(1,90))^2 - 4 )+90 =136,34 С
Vкавн = (670*4/(5.5*(Uк/(J2))^2-4))+90 =(670*4/(5.5*( 6,38/(1,93))^2 - 4 )+90 =137,71 С
где
4 - наибольшая продолжительность КЗ
90 С - начальная температура обмотки
J1 и J2 - плотность тока в обмотках НН и ВН соответственно
Класс
изоляции - А
3.7.4.
ВРЕМЯ ДОСТИЖЕНИЯ
ОБМОТКАМИ ПРЕДЕЛЬНОДОПУСТИМЫХ
ТЕМПЕРАТУР
tкнн = 0.79*(Uк/J1)^2 = 0.79 * (6,383/1,90)^2 =8,88 c
Информация о работе Расчет трансформатора мощностью 3,55 МВА