Курсовой проект по "Электромеханика"

   

2.4. Диаметр стержня  магнитопровода 

β=1,11 -коэффициент, связывающий  радиальный размер и высоту трансформатора 

Кзап.КР=0,885 -коэффициент  заполнения площади круга стержня  магнитопровода активной сталью; 

Кос=0,95 -коэффициент  осевого поля рассеяния  

Вст=1,6 Тл - индукция в стержне 

  

Принимаем стандартное  значение Dст=0,360 м 
 

2.5. Средний диаметр  канала между обмотками 

Кст_о=0,015 -коэффициент, учитывающий толщину бандажей, прессующих стержень магнитопровода 

bо_н=0.018 м -изоляционное  расстояние от стержня до обмотки  НН 
 
 

2.6. Межосевое расстояние  между центрами разных фаз 

bр=0,5·bн=0,5·0,063=0,0315 м  -ширина регулировочной обмотки 

bм_ф=0,04 м -межфазное  расстояние 

bв_р=0,045 м -ширина  канала между ВН и РО  
 
 

2.7. Высота обмотки 
 
 

2.8. Высота окна  магнитопровода  

hЕК=0,03 м -высота  емкостного кольца обмотки ВН  совместно с прилегающим к  обмотке каналом 

hобм_в.я=0,08 м -изоляционный  промежуток от обмотки до верхнего  ярма магнитопровода 

hобм_н.я=0,07 м -изоляционный  промежуток от обмотки до нижнего  ярма магнитопровода 

hпрес=0,07 м -высота, необходимая для размещения устройств,  прессующих обмотки 
 
 

2.9. Масса электротехнической  стали магнитопровода 

γст=7,65·103 кг/м3 -плотность  электротехнической стали 

Кус.яр=1,02 м -коэффициент  увеличения площади сечения ярма по сравнению с площадью сечения  стержня  
 
 

2.10. Удельные потери  в стали магнитопровода 

Кр=0,296, Квр=2,64 -коэффициенты, определенные для стали марки 3407 толщиной 0,3 мм для диапазона индукции в стали Вст=1,5...1,7 Тл 
 
 

2.11. Активные потери  холостого хода трансформатора (полные  потери  в стали магнитопровода) 

Кув.р=1,4 -коэффициент, учитывающий увеличение активных потерь в стали в зависимости от конструкции  и технологии изготовления магнитопровода  
 
 

2.12. Удельная намагничивающая  мощность стали  

Кq=0,137, Кbq=5,06 
 
 

2.13. Удельная намагничивающая  мощность в стыках 

Кстык=2620, Кв.стык=5 
 
 

2.14. Реактивные потери  холостого хода трансформатора (полная  намагничивающая мощность) 

Кув.Q=1,2 -коэффициент, учитывающий увеличение реактивных потерь в стали в зависимости  от конструкции и технологии изготовления магнитопровода 

nстык=8 -количество  стыков в схеме шихтовки трехфазных  трансформаторов плоской стержневой  конструкции с косым стыком 
 
 
 

2.15. Ток холостого  хода трансформатора  
 
 

2.16. Средняя плотность  тока в обмотках 

ρпр=3,65·10-8 Ом·м -удельное сопротивление провода при 75оС (для  алюминия) 

Кдоб=1,25 -коэффициент, учитывающий добавочные потери короткого  замыкания, создаваемые магнитным  полем рассеяния трансформатора 
 
 

2.17. Масса обмоточного  провода 

γпр=2,7·103 кг/м3 -плотность  обмоточного провода (для алюминия) 

Крег=1,05 -коэффициент, учитывающий увеличение массы обмоточного  провода за счет регулировочной обмотки (РО) 
 
 
 

2.18 Экономически  приведенная к стали масса  активных материалов 

Цпр=66 руб/кг - оптовая  цена провода на 2000г. (Табл.2.3) [1] 

Цст=21 руб/кг - цена стали  на 2000г. (Табл.2.3) [1] 

Киз=1,21 -коэффициент  увеличения массы обмоточного провода  за счет изоляции (для алюминия) 
 
 

2.19 Удельная оптовая  цена трансформатора  

kc1=6,03, kc2=0,284 
 
 

2.20 Цена трансформатора 
 
 

2.21 Приведенные затраты 

αтр=0,063 1/год -норма  амортизационных отчислений от стоимости  трансформатора 

yэ=0,0183·103 руб/Вт·час - стоимость электроэнергии, рассчитанная  для двухставочного тарифа при  средней прoдолжительности максимальной  нагрузки для понижающих трансформаторов  5300 час/год 

Твкл=8600 час/год - продолжительность  включения трансформатора 

εн=0,15 - нормативный  коэффициент эффективности дополнительных капиталовложений, 1/год, обратная величина которого называется нормативным сроком окупаемости, с помощью этого  коэффициента осуществляется приведение размерностей капитальных затрат и  эксплуатационных затрат. 
 
 
 

3. Построение и  расчет активного сечения стержня  магнитопровода 

Поперечное сечение  стержня в стержневых магнитных  системах имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в  окружность диаметром Dст. и схематично представлено на рисунке 3 
 
 

Рис.3. Активное сечение  стержня магнитопровода 

Ступенчатое сечение  стержня (и ярма) образуется сечениями  пакетов пластин стандартного размера (стопой пластин одного размера). 

Вк - ширина пакета     [м] 

tк - толщина пакета     [м] 

Расчет выполнен построением графическим методом  части поперечного сечения стержня  сердечника, с учетом наибольших и  наименьших стандартных величин  ширины пластин, минимальной толщины  пакета не менее 6 мм, величины f = 27 мм, необходимой  для размещения конструктивных элементов  прессовки стержня магнитопровода, а так же с учетом одного охлаждающего канала шириной 6 мм. Данные сведены  в таблицу 2.   

3.1. Расчёт геометрического  сечения стержня 

Поперечное сечение  стержня имеет вид симметричной ступенчатой фигуры, вписанной в  окружность диаметром Дст  (рис.3). 

Расчёт геометрического  сечения стержня представлен  в таблице 2. 

Таблица 2 

Расчёт геометрического  сечения стержняНомер пакета Ширина пакета ВК , м Толщина пакета tК , м Площадь пакета, м2

1 0,350 0,046 0,01886

2 0,325 0,040 0,0154

3 0,310 0,018 0,006624

4 0,295 0,015 0,00525

5 0,270 0,017 0,005525

6 0,250 0,008 0,00248

7 0,230 0,007 0,002065

8 0,195 0,010 0,0027

9 0,175 0,008 0,002

10 0,155 0,006 0,00138

11 0,135 0,008 0,00156

Геометрическое сечение  стержня      Fcт .геом = 2∙Σ ВК∙tК = 0,146727 м2 
 

  

3.2. Активное сечение  стержня 

где kзап = 0,96 – коэффициент  заполнения пакета сталью. 

Fст= kзап· Fст.геом=0,96·0,146727=0,141 м2 
 
 
 
 

3.3.Коэффициент заполнения  площади круга 
 
 

Кзап.КР ≥ 0,885 – сечение  стержня спроектировано рационально. 
 

4. Расчет напряжения  одного витка, количества витков, напряжений и токов на всех  ответвлениях обмотки РО 

  

4.1 Предварительное  значение напряжения одного витка 

Вст=1,6 Тл - предварительное  значение индукции в стержне 
 
 

4.2 Количество витков  в обмотке НН 
 
 

4.3 Уточненное значение  напряжения одного витка 
 
 

4.4 Уточненное значение  индукции в стержне 
 
 

4.5 Количество витков  обмотки ВН на основном ответвлении 
 
 

где

5. Выбор типа и  расчет параметров обмоток трансформатора 

5.1 Исходные данные  для выбора типа и расчета  параметров обмоток 

-число параллельных  ветвей обмотки 

-коэффициент усадки  обмоток при сушке 

-коэффициент заполнения  сечения провода учитывающий  уменьшение сечения провода за  счет скругления его углов; 

м -расстояние между  соседними прокладками рассчитываемое по окружности среднего диаметра обмоток 

-кратность количества  катушек в одной параллельной  ветви непрерывной обмотки 

-Высота минимального  радиального канала НН 

-Высота минимального  радиального канала ВН 

-Толщина изоляции  провода на две стороны НН 

-Толщина изоляции  провода на две стороны ВН 

-минимальная высота  провода 

-максимальная высота  провода 

-максимальная ширина  провода 

-минимальная ширина  провода 
 

5.2 Выбор типа обмотки  НН 
 
 

Выбираем однозаходную винтовую обмотку НН, т.к. hпр>hпр.мин 

hпр.мин=4,75·10-3 м 

Принимаем стандартное  значение высоты провода hпр_нн=6.3·10-3 м 

5.2.1 Число катушек  обмотки НН 

nзах=1 – число  заходов  
 
 

5.2.2 Высота провода  обмотки НН 
 
 

Принимаем стандартное  значение высоты провода hпр_нн=6.3·10-3 м 

bкат0=bн=0,063 м –  предварительная ширина обмотки 

5.2.3 Ширина провода  обмотки НН 
 
 

Выбираем стандартное  значение ширины провода bпр_нн=2,5·10-3 м 
 
 

5.2.4 Площадь поперечного  сечения провода обмотки НН 
 
 

5.2.5 Число параллельных  проводников обмотки НН 
 
 

5.2.6 Площадь поперечного  сечения обмотки НН 
 
 

5.2.7 Плотность тока  в обмотке НН 
 
 

5.2.8 Высота катушки  обмотки НН 
 
 

5.2.9. Ширина катушки  обмотки НН 
 
 

5.2.10 Средняя высота  радиального канала обмотки НН 
 
 

Полученные в результате расчета окончательные размеры  ширины обмотки (bкат) и высоты  канала hкан.ср должны, по возможности, минимально отличаться от bн и hкан.мин 

5.3 Выбор типа обмотки  ВН 
 
 

hпр_вн меньше hпр.мин  поэтому выбираем тип обмотки:  равномерная непрерывная обмотка  ВН 

  

5.3.1. Число прокладок 
 
 

5.3.2. Высота провода  обмотки ВН 

 м     mв0=mв=1 

5.3.3. Число параллельных  проводников обмотки ВН 

nпар_вн= mв=1 
 

5.3.4. Площадь поперечного  сечения обмотки ВН 
 
 

5.3.5. Ширина провода  обмотки ВН 
 
 

Выбираем стандартный  размер провода  
 
 

5.3.6. Площадь поперечного  сечения провода обмотки ВН 
 
 

5.3.7. Площадь обмотки  ВН 
 
 

5.3.8. Плотность тока  обмотки ВН 
 
 

5.3.9. Магнитная индукция  осевого поля рассеяния 
 
 
 

5.3.10. Добавочные потери  от осевого поля рассеяния 
 
 

5.3.11. Высота катушки  обмотки ВН 
 
 

5.3.12. Число катушек  обмотки ВН 
 
 

Принимаем  

5.3.13. Число витков  в катушке 
 
 
 
 

5.3.14. Ширина катушки  обмотки ВН 
 
 
 

6. Расчет потерь  короткого замыкания и напряжений  короткого замыкания