Окончательный расчёт магнитной схемы.

Определение параметров холостого хода.

5.1. Определение размеров магнитной системы.

5.1.1. Принята конструкция трёхфазной плоской шихтованной магнитной системы, собираемой из пластин холоднокатаной стали марки 3404, толщиной 0,35(мм).

Стержни магнитной системы прессуются обмоткой без бандажей. Ярма прессуются ярмовыми балками. Размеры пакетов выбраны по таблице 8.3 для стержня диаметром 0,21 без прессующей пластины. Число ступеней в сечении стержня – 6, в сечении ярма – 3. К_кр=0,918.

Площади сечения стержня П_фс, ярма П_фя и объём угла V_у плоской шихтованной магнитной системы без прессующей пластины при размерах пластин по таблице 8.3 определяют по таблице 8.7.

Для d_н=0,21(м) имеем

П_фс=288.4 см²=0,0288 м²

П_фя=296,2см²=0,0296 м²

V_у=4811 см³=0,0048 м³

5.1.2. Активное сечение стержня

П_с=К_з*П_фс=0,97*0,0288=0,0279 м²,

где К_з=0,97.

5.1.3. Активное сечение ярма

П_я=К_з*П_фя=0,97*0,0296 =0,0287 м²

5.1.4. Объём стали угла магнитной системы

V_у.ст=К_з*V_у=0,97*0,0048=0,0047 м³

5.1.5. Длина стержня

l_с=l+(l_о`+l_о``)*10^-3=0,3154+2*0,05=0,4154 м,

где l_о` и l<sub>о</sub>`` - расстояния от обмотки до верхнего и нижнего ярма, определённые по таблице 4.5. Обычно l<sub>о</sub>`=l_о``=l<sub>о2</sub>. Выбор производится для обмотки ВН. l<sub>о</sub>`=l<sub>о</sub>``=50 мм=0,05 м.

5.1.6. Расстояние между осями стержней

С=D₂``+a₂₂=0,454+0,02=0,474(м)

где а₂₂ по таблице 4.5.а₂₂=20 мм=0,02 м – канал между обмотками ВН двух соседних стержней.

5.2. Масса ярм

5.2.1. Масса стали угла магнитной системы

M_у=V_у.ст*γ_ст=0,0047*7650=35.95 кг,

где γ_ст=7650кг/м³ – удельная масса стали.

5.2.2. Масса стали ярм

М_я=М_я`+М_я``+М_у=416.27 +71.9 +35.95=524,14 кг,

М_я`=2*(с-1)*С*П_я*γ_ст=2*(3-1)*0,474*0,0287*7650=416.27 кг

с=3 – число активных(несущих обмотки) стрежней,

М_я``=4*М_у/2=4*35.95/2=71.9 кг

5.3. Масса стержней

М_с=М_с`+М_с``=265.98+17=282,97 кг

5.3.1. Определение М_с`

М_с`=3*l_с*П_с*γ_ст=3*0,4154*0,0279*7650=265.98кг,

где l_с=0,4154(м).

5.3.2. Определение массы стали в местах стыка пакетов стержня и ярма

М_с``=3*(П_с*а_1я*γ_ст-М_у)=3*(0,0279*0,195*7650-35.95)=17 (кг),

где а_1я – ширина самого большого(по размерам) пакета ярма.

Определяется из таблицы 8.3 по высоте ярма а_1я=0,195м

5.4. Общая масса стали

М_ст=М_я+М_с=515,359+282.97=798.33 кг

5.5. Расчёт потерь холостого хода

5.5.1. Уточнённая индукция в стержне

B_с= = =1,711 Тл

5.5.2. Уточнённая индукция в ярме

B_я= = =1,663 Тл

В_кос = =1,21 Тл

Площади сечения немагнитных зазоров на прямом стыке среднего стержня равны, соответственно, активным сечениям стержня и ярма. Площадь сечения стержня на косом стыке П_кос определяется по формуле

П_кос= *П_с= *0,0279=0,0395 м²

 

5.5.3. Удельные потери для стали стержней, ярма и стыков по таблице 8.10 для стали маркой 3404 толщиной 0,35(мм)

при B_с=1,711 Тл

p_c=1,636 Вт/кг p_з=1140 Вт/м²

при B_я=1,663 Тл

p_я=1,472 Вт/кг p_зя=1071 Вт/м²

при B_кос=1,21 Тл p_з= Вт/м²

5.5.4. Определение потерь холостого хода

Для плоской магнитной системы с косыми стыками на крайних стержнях и прямыми стыками на среднем стержне, с многоступенчатым ярмом без отверстий для шпилек, с отжигом пластин и удалением заусенцев определим потери холостого хода по формуле

P_х=[К_пр*К_пз*(р_с*М_с+р_я*М`_я-4*р_я*М_у+К_пу*М_у *

*(р_с+р_я)/2)+ ]*К_пя*К_пп*К_пш=

=[1,05*1,0*(1.636*282,97+1,472*416.276-4*1,472*35,95+10,18*35,95 *(1,636+1,472)/2)+255.91]*1.05*1,03*1,02=1942 Вт

где К_пр=1,05 – учитывает влияние продольной и поперечной резки ленты и пластины,

К_пз=1,0 – учитывает снятие заусенец,

К_пу=10,18 – для 4-х углов с косыми стыками и 2-х с прямыми по таблице 8.13,

К_пя=1.05,

К_пп=1,03 – учитывает способ прессовки, расклинивание с обмоткой, ярмовые балки без бандажей,

К_пш=1,02;

=4* *П_с*р_зс+2*П_я*р_зя+П_с*р_зкос=

4* *0,0279*1140+2*0,0287*1071+0,0279*520.25=255,91 Вт

5.6. Расчёт тока холостого хода

5.6.1. По таблице 8.17 находим удельные намагничивающие мощности

при B_с=1,711 Тл q_c=1,618 вар/кг q_сз=19665 вар/м²

при B_я=1,663 Тл q_я=2.556 вар/кг q_яз= 33600 вар/м²

при B_кос=1,21(Тл) q_кос=4170 вар/м²

Для принятой конструкции магнитной системы и технологии её изготовления используем формулу, для которой по таблице 8.12 и таблице 8.21 принимаем коэффициенты

К_т,р=1,18 – учитывает влияние резки полос,

К_т,з=1 – учитывает срезание заусениц для отожжённой стали,

Ктпл – коэффициент, учитывающий ширину пластин в углах магнитной системы. Выбирается по таблице 8.21. Ширина 2-го пакета стали берется из таблицы 8.2. При индукции = 1,121 Тл и ширине 2-го пакета стали a_я2 =195 ;

К_т,я=1 – учитывает форму сечения ярма(для ярма многоступенчатого сечения;

К_т,п=1,045 – учитывает прессовку магнитной системы,

К_т,ш=1,02 – учитывает перешихтовку верхнего ярма,

Кту – коэффициент, учитывающий форму стыков. Для выбранной марки стали и магнитной системы, состоящей из 4-х углов с косыми стыками и 2-х с прямыми при индукции В = 1,55 Тл, согласно таблице 8.20 (стр. 395):
.

5.6.2. Намагничивающая мощность холостого хода

Q_х={ К_т,р*К_т,з*[q_c*М_с+q_я*М_я`-4*q_я*М_у+

+К_т,у*К_т,пл*М_у*(q_c+q_я)/2]+ }*К_т,я*К_т,п*К_т,ш=

={1,18*1,0*[1,618*282,97+2.556*416.27-4*2.556*35.95+

+42,075*1,21*(1,618+2.556)/2]+5148.6 }*1*1,045*1,02=6889.1 вар,

где =4* *П_с*q_сз+2*П_я*q_яз+П_с*q_кос=

=4* *0,0279*19655+2*0,0287*33600+0,0279*4170=5148.6вар

5.6.3. Активная составляющая тока холостого хода в

I_оа=(P_х/S)*100=1927/(3200)=0,6%

5.6.4. Реактивная составляющая тока холостого хода

I_ор=Q_х/(10*S)=(6889.1 /320)=2,152%

5.6.5. Ток холостого хода

I_о= = =1,587 %

 

5.6.6. Расчёт ошибки %

Δхх= (I_оз-I_о)/ I_оз=(2.4-1.587) / 2.4 = 33.84 %

 

Заключение:

Проектирование трансформаторов включает в себя расчет и их конструирование. В данной курсовой работе рассматривался только расчет силового трехфазного трансформатора с масляным охлаждением мощностью 320кВА напряжением 20/3.15кВ.На основе задания и исходных данных выбираем трехфазный масляный трансформатор, соответствующий требованиям ГОСТ 11677, ГОСТ 11920, ГОСТ-15150, марки ТМ-320/20– трансформатор трехфазный силовой масляный герметичного исполнения (без маслорасширителя) общего назначения мощностью 320кВА с естественным масляным охлаждением, с напряжением на высокой стороне 20 кВ, на низкой – 3.15кВ, климатического исполнения для умеренного климата