Курсовая работа: Расчет силового трансформатора

k_кр = 0,884.

Поперечное сечение ярма – многоступенчатое с числом ступеней на 1 – 2 меньше числа ступеней стержня, поэтому примем число ступеней ярма равным 5.

На основании принятых допущений ориентировочный диаметр стержня примем равным 0,2 м.

Поскольку выбранный предварительно диаметр стержня меньше 36 см, то на предварительной стадии расчет охлаждающих каналов в сечении стержня не требуется.

Т.к. мощность рассчитываемого трансформатора 160 кВА и диаметр стержня 0,2 м, то прессовка набора пластин стержня осуществляется путем забивания деревянных стержней и планок между стержнем и обмоткой НН или ее жестким изоляционным бумажно- бакелитовым цилиндром.

2.2 Выбор марки стали и толщины стальных листов, вида их изоляции, определение индукции магнитной системы

При выборе марки и толщины стали для магнитной системы силового трансформатора следует учитывать, что сталь с более высокими магнитными свойствами имеет существенно более высокую цену, а сталь меньшей толщины при более высоких магнитных свойствах имеет меньший коэффициент заполнения сталью k_з . Эта сталь для получения пакета заданных размеров требует изготовления, отжига и укладки при сборке магнитной системы большего числа пластин по сравнению со сталью большей толщины.

В основной массе силовых трансформаторов с учетом трудоемкости отдельных технологических операций, магнитных свойств и цены стали используются стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм. В тех случаях, когда низкие потери являются решающим фактором, может использоваться сталь толщиной 0,27 мм.

Весьма важное значение при расчете трансформатора имеет правильный выбор индукции в стержне магнитной системы. В целях уменьшения количества стали магнитной системы, массы металла обмоток и стоимости активной части следует выбирать возможно большее значение расчетной индукции, что, однако, связано с относительно малым увеличением потерь и существенным увеличением тока холостого хода. Уменьшение расчетной индукции приводит к получению лучших параметров холостого хода (главным образом тока) за счет увеличения массы материалов и стоимости активной части.

Учитывая вышеизложенное, выберем электротехническую холоднокатаную анизотропную тонколистовую сталь марки 3404 толщиной 0,3 мм с термостойким изоляционным покрытием листов.

Для заданного трансформатора индукцию в магнитопроводе предварительно примем:

B = 1,55,Тл

2.3 Выбор проводникового материала обмоток

В качестве материала обмоток в течение долгого времени использовалась медь, но малое мировое распространение природных запасов медных руд заставило искать пути замены меди другим металлом, в первую очередь, алюминием (при этом он дешевле меди на 10 – 15%), более широко распространенным в природе. Рационально спроектированные трансформаторы с алюминиевыми обмотками существенно отличаются по соотношению основных размеров от эквивалентных им по мощности и параметрам короткого замыкания и холостого хода трансформаторов с медными обмотками. Отличительными особенностями магнитной системы трансформатора с алюминиевыми обмотками являются меньший диаметр, большие высоты стержня и площадь окна магнитной системы. Алюминиевые обмотки имеют несколько большее число витков.

Увеличение чисел витков и сечений витков алюминиевых обмоток по сравнению с эквивалентными медными обмотками приводит к увеличению стоимости работы по намотке обмоток и значительному увеличению расхода некоторых изоляционных материалов – бумажно- бакелитовых цилиндров (на 25 – 30%), электроизоляционного картона и пропиточного лака (50 – 60%). При большей высоте магнитной системы увеличиваются также высота бака и масса масла. Увеличение стоимости работы и материалов компенсируется уменьшением массы и стоимости провода обмоток так, что общая стоимость рационально спроектированного трансформатора с алюминиевыми обмотками практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора с медными обмотками.

На основе вышеизложенного, учитывая мощность заданного трансформатора в качестве проводникового материала обмоток выбираем алюминий.

2.4 Выбор конструкции обмоток

Выбор конструкции обмоток при расчете трансформатора должен производиться эксплуатационных и производственных требований, предъявляемых к трансформаторам в целом. При выборе конструкции обмоток учитываются следующие электрические величины: ток нагрузки одного стержня I_с , мощность трансформатора S и номинальное напряжение U_ном , а также поперечное сечение витка обмотки П. Эти данные трансформатора служат основными критериями при выборе типа обмотки.

Выберем конструкцию обмотки высшего напряжения.

На основании мощности трансформатора и материала обмоток среднюю плотность тока принимаем равной:

Ориентировочное сечение витка определим по формуле:

(2.1)

По таблице нормальных пределов применения типов обмоток по току обмотки, номинальному напряжению, мощности трансформатора и сечения витка выбираем тип обмотки ВН [2]: цилиндрическая многослойная из круглого провода.

Выберем конструкцию обмотки низшего напряжения.

Средняя плотность тока также равна

Ориентировочное сечение витка равно: