proiectarea transformatorului 1
Post on 08-Apr-2018
220 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
1/30
Predimensionarea miezurilortransformatoarelor de putere
Calcule de predimensionare
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
2/30
Tema de proiectare
Date nominale :Numrul de faze: mf = 3
Puterea aparent : SN = kVATnsiunea primar: U1 = kVTensiunea secundar: U2 = kVFrecven"a: f = 50 HzConexiunea :Prize de reglare pentru : u = 5 %
Date de catalog
pierderile n fier : p0 = Wcurentul de mers n gol: i0 = %pierderile n nf,urri : pk = Wtensiunea de scurtcircuit : uk = %
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
3/30
Tema de proiectare
Condiii de exploatare:tipul constructiv : cuv cu "evi sau radiatoaresistemul de rcire : natural, cu ulei n circuit nchis; NL
clasa de izola"ie : Aserviciul de func"ionare : S1mediul climatic : normal
Restriciimaterialul conductoarelor : . . . . . . . . . .materialul miezului tabla silicioasa: laminat la . . . . . . .
grosimea:gt = 0,35 mmmateriale izolante:
pentru conductoare : email sau hrtiepentru bobinaj : carton presat, prespan
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
4/30
Bibliografie:
1. C Bl Proiectarea mainilor electrice- Ed. Didactic ,i PedagogicBucure,ti , 1967.
2. K. Biro, D Coma, I.A. Viorel Maini electrice . Indrumar de
proiectare.- Lit. IP Cluj, 19693. I. Cioc, N. Bichir, N. Cristea Maini electrice. Indrumar de
proiectare. Vol. I, II, III, - Ed. Scrisul Romnesc Craiova, 1981.4. T. Dordea- Proiectarea i construcia mainilor electrice. Vol. I, II, Lit.
IP Timi,oara, 1979.5. I.S. Gheorghiu Maini electrice. Probleme i aplicaii industriale.-Ed. Tehnic Bucure,ti, 1966.
6. A. Nicolaide Maini electrice.Teorie i proiectare. Vol I, II. - Ed.Scrisul Romnesc Craiova, 1981.
7. R. Richter- Maini electrice. Vol. I, II, III, IV, V. - Ed. TehnicBucure,ti, 1959-1962.
8. K.A.Biro Maini electrice. Curs predat.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
5/30
Calcule preliminare
Tensiunea de faz a nf,urrilorprimare = 1 ,isecundare = 2 se calculeaz din tensiunea de linie dat"innd seama de conexiunea nf,urrii.Pentru conexiunea stea (Y) ,i n zig-zag (Z):
pentru conexiunea n triunghi
][3
kVU
Uf
=
][kVUUf =Uf1 = [kV]Uf2 = [kV]
Curentul de faz se determin din puterea nominal SN [kVA],
numrul de faze m ,i tensiunea de faz Uf [kV].Pentru orice conexiune
][AUm
SI
f
Nf
=
If1 = [A]If2 = [A]
Calculul curenilor de faz$.
Calculul tensiunilor de faz$.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
6/30
Alegerea solicitrilor magnetice i electrice
Alegerea induciei magnetice.Induc"ia magnetic n coloana transformatorului se alege n func"ie de ;
- materialul miezului magnetic,- puterea transformatorului,
- sistemul de rcire,.- materialul conductoarelor
b
a
S [kVA]
BC [T]
1 101 102 103 1041
1.2
1.4
1.6
1.8
Induc"ia magnetic n coloana transformatoarelor trifazate n uleicu nf,urri din cupru, a-tole laminate la cald, b- tole laminate la
rece.
Pentru nf,urri dinaluminiu induc"iiledate pe grafic se reduccu 10 15 %.
BC = [T]
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
7/30
Alegerea solicitrilor magnetice i electrice
Densitatea de curent n conductoare se alege n func"ie de :- materialul conductoarelor :
- puterea transformatorului,- sistemul de rcire,- materialul miezului magnetic
Valorile medii ale densit"ii curentului la transformatoare cu rcira
natural n ulei.
j
S [kVA]
Cu
M
E
M
1 101
102
103
104
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4[A/mm2]
Al
j = A/mm2
Alegerea densit$ii de curent.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
8/30
Alegerea solicitrilor magnetice i electrice
101 102 103 10420
30
40
5060
70
80
90100
110
120A [kA/m]
S [kVA]
6 kV35 kV
15 kV
60 kV
Ptura de curent la transformatoare trifazate de putere cu rcire natural n ulei.
Alegerea p$turii de curent. A
In cazul folosirii aluminiului valorile din diagram se mic,oreaz cu 10 15 %
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
9/30
Calculul seciunii coloanei
Determinarea diametrului i a seciunii coloaneintre diametrul coloanei ,i sec"iunea coloanei exist rela"ia:
unde coeficientul de umplere cu fier kuFe.
uFe
C
C k
DA
=
4
2
aC2
DCbC1bC2
aC1Forma sec"iunii coloanei n 2
trepte.
bCz
DC
aC1
Forma sec"iunii coloanei n 6trepte.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
10/30
Calculul seciunii coloanei
Exist multe metode de calcul a diametrului ,i sec"iunii coloanei.- se conoa,te componenta reactiv a tensiunii de scurtcircuit ,i
sortimentul de tabl;- se cunosc pierderile n fier,i nf,urri ,i caracteristicile
materialelor active;- se cunoa,te constanta transformatorului,- se dau tolele din care se realizeaza circuitul magnetic,- se alege tensiunea pe spir, etc.
Determinarea diametrului i a seciunii coloanei prin alegerea tensiunii pe spir$.
CC
ff
w ABfw
U
w
UU === 2
2
2
1
1
Tensiunea pe spir:
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
11/30
Calculul seciunii coloanei
Valorile medii ale tensiunii pe spir la transformatoare cu rcire natural n uleicu nf,urri de cupru ,i tabl laminat la rece.
1 10 1 10 2 10 3 10 40
10
20
30
40
5060 Uw [V]
S [kVA]
10.Uw
Pentru transformatoare la care difer materialul nf,urrii sau miezuluitensiunea pe spir se scade. Uw = V
La utilizarea tablei laminate la cald valorile din figur se mic,oreaza cu 10 15 %;la utilizarea aluminiului pentru nf,urri valorile din figur se mic,oreaza cu 20 %.
Exemplu: S = 100 kVA, aluminiu ,i tabl laminat la cald Uw = 4,5/1,2/1,15 = 3,26 V
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
12/30
Calculul seciunii coloanei
0,9250,9240,9220,9170,9120,8770,851kuf
9876543nzC
36 40273519 2610 189868DC [cm]
][2
2mBf
UAC
wC
=
][102 2 cmk
AD
uFe
CC
=
Sec"iunea coloanei va fi:
Diametrul coloanei . Calculul diametrului necesit cunoa,terea cu aproxima"ie acoeficientului de umplere cu fier a cercului circumscris coloanei, kuFe
Se procedeaz n felul urmtor : pentru kuFe = 1 rezult diametrul DC .
nzC =kuf =
Coeficientul de umplere cu fier kuFe are dou componente:
- coeficientul de umplere geometric kuf ,- coeficient de umplere datorit izola"iei kui .
Din tabel se alege numrul de trepte a coloanei si coeficientul de umplere geometric:
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
13/30
Calculul seciunii coloanei
0,980,930,8750,5
0,9550,9050,850,35
carlitlachrtiegt [mm]
Izola"iaGrosimea tolei
Coeficient de umplere datorit izola"iei kui depinde de grosimea tolei, materialulizolant ,i modul de izolare a tolei. n cazul izola"iei simple valorile kui sunt daten tabela
Pentru tabla: E IV- laminata la cald se folosesc materiale izolante: hrtie si lacM - laminata la rece se foloseste: carlit
Cu eceast valoare se recalculeaz diametrul coloanei. Valoarea diametruluise rotunje,te la o valoare divizibil cu 5 mm
DC = cm
uiufuFe kkk =
. . . 11,5 12 12,5 13 . . . cm
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
14/30
Verificarea diametrului calculat
DC [cm]
10 10 2 10 3 10 4 10 50
20
40
60
80
S [kVA]
Diametrul orientativ al transformatoarelor trifazate cu ulei coloane in ulei.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
15/30
Calculul seciunii coloanei
0,7071
0,5260,8502
0,560,750,893
0,50,670,840,9454
0,330,550,7230,8640,9575
0,2800,4560,6310,7750,8850,9646
0,250,4250,5230,6780,7850,890,977
aC7aC6aC5aC4aC3aC2aC1nz
Cu ajutorul tabelei se calculeaz la"imile treptelor .
aC1 =0,89*8=7,12 cm aC2 = 0,75*8=6 cm aC3 = 0,56*8=4,48 cm
46,544,042,541,036,533,032,531,029,527,025,023,0215
19,517,515,513,512,010,59,58,57,56,55,54,0aC [cm]
L"imile normalizate ale tolelor:
De exemplu DC = 8 cm, nzC =3.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
16/30
Calculul seciunii coloanei
Se calculeaz grosimea pachetelor de tole:
][22 cmaDb CCC =
00 =CbaC2
DCbC1bC2
aC1
Forma sec"iunii coloanei n 2 trepte.
cunoscnd grosimea gt a tolei se calculeaz
numrul de tole din fiecare treapt:
=
t
CCtC
g
bbrotunjitn 110
3,52,31,4bC
128169300aC *ntC
322640ntC
4,06,57,5aC
321nz
Numrul de tole n trepte trebuie sa fie par
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
17/30
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
18/30
Calculul seciunii jugului
3,52,3bJ
176495aJ *ntJ
3266ntJ
5,57,5aJ
321nz
bJ1
aJ2
aJ1
bJ2
aC1
aJ2
aJ1
bJz
Forme semicirculare ale sec"iunii jugurilor.
L"imile pachetelor jugului coincid cu l"imile pachetelor coloanei. Secalculeaz numrul de tole ntJ din pachetele jugului.
Aria sec"iunii transversale ajugului:
2
1
24,21
10)176495(35,0905,0
cm
AJFe
=
+=
AJFe =
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
19/30
Determinarea dimensiunilor liniare ale miezului
1
1
32
2
CfJ
JfC
aBL
aHH
+=
+=
aC
aJ
Hf HC
LJ
Bf
Dimensiunile principale ale miezului trifazat cutrei coloane
Fereastra transformatoruluitrifazat cu coloaneRelatii dintre dimensiuni:
izolatiedistaB
izolatiedisthH
bf
bf
.2
.
+=
+=
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
20/30
Determinarea dimensiunilor liniare ale miezului
Alegerea distanelor de izolaie minime.
jug
col
oan
cC2 ab2 c12 ab1 c11 ab1
g 12
hJ2
g 11
gC2
hJ2
gJ2
Distan"ele de izola"ie ale transformatoarelor de putere n ulei.
ci2
hJ1hJ1
gJ1
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
21/30
Determinarea dimensiunilor liniare ale miezului
Valorile distan"elor de izola"ie din fig. 1.4.2 se aleg din tabela 1.4.1. Aceste distan"esunt minime. n cazul cnd aceste spa"ii dintre nf,urri sunt ,i canale pentru
circula"ia uleiului acestea se iau mari mari.
Pentru tensiunea secundar se aleg: hJ0 = hJ2 , ci2 ,gC2 , cC2 , hJ2 ,gJ2.Pentru tensiunea primar se aleg : hJ0 = hJ1 , c12 ,g12 , c11, g11 , hJ1,gJ1 .Deoarece hJ2 < hJ1 = hJ0 .
Distan"ele sunt date n [mm]Dimensiunile ferestrei se calculeaz din dimensiunile bobinajelor,idistan"ele de izola"ie :
][2 0'' cmhhH Jbf +=
L"imea ferestrei
( )[ ] ][22 11122' cmacccB bCf +++=nl"imea ferestrei
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
22/30
Distanele de izolaie ale transformatoarelor n ulei
3305271963025075630
3255221362525065
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
23/30
Determinarea dimensiunilor liniare ale miezului
Din pierderile n fier date ,i dimensiunile calculate, considerand pierderile in jugegale cu cele din coloana, se poate determina lungimea jugului.
][40'
1 mAp
p
L JFeFeFesJJ =
Unde pFesJ reprezint pierderile specifice in fier la induc"ia BJ se determin dinTabel ,i SFe = 7600 kg/ m3.
n$limea bobinajului se poate determina ,i din puterea aparent ,i doumrimi alese : tensiunea pe spir Usp , ,i ptura de curent A.
][2' m
AU
S
m
hwf
b
=
CJFe
CFeJ BA
A
B =
Predeterminarea dimensiunilor liniare este dificil. Sunt rela"ii complicate maimult sau mai pu"in exacte, care folosesc experien"a acumulat n construc"iatransformatoarelor.Deoarece aceste mrimi se vor modifica pe parcursul proiectrii se vor adopta
valori aproximative ce se vor determina n continuare.
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
24/30
Determinarea dimensiunilor liniare ale miezului
][23
20
'
1
'
2 cmhLH Jjf =
][32 1''
2 cmaBL CfJ +=
Grosimea bobinajelor depinde de densitatea de curent adoptat, de materialulnf,urrii, ptura de curent A. Se poate estima cu rela"ia:
][4,0 cm
j
Aab =
Aceast mrime se compar cu cele rezultate din diagramele indicate.Dac diferen"ele sunt mari se vor adopta valorile din diagrame.
][2 0''
1 cmhhH Jbf +=
L"imea ferestrei ( )[ ] ][22 11122' cmacccB bCf +++=
nl"imea ferestrei
Se determin dou valori pentru:
Lungimea jugului:
Din intervalul determinat de cele dou valori se aleg: ][' cmHf ][' cmLJ
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
25/30
Grosimea bobinajelor
n cazul nf,urrilor din aluminiu grosimile pot fi mai mari cu 25 30 %
101 102 103 1042
4
6
8
10
12
14
16 ab [cm]
S [kVA]
35 kV
1510
6 kV
Fig.1.11. Grosimea bobinajelor recomandate de constructori
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
26/30
Verificarea dimensiunilor liniare ale miezului
nl"imea bobinajului
Evident aceste valori sunt orientative ele se vor definitiva dup dimensionarecelor dou nf,urri.
Factor de configura"ie geometric sau factor de suple"e
'
f
C
H
D=
Pentru cupru
Pentru aluminiu
0.7 < < 1.0
1 < < 1.3
Dac valoarea factorului ( si rapoartele nu se ncadreaz n limitele indicatese modifica solicitarile magnetice si electrice alese.
La transformatoare construite, lungimea jugului satisface rela"iile:
5,26,0'
'
=
f
j
H
L64
'
=
C
j
D
L
hb
= hb0
=
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
27/30
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
2,582,491,441,580,2860,820,641,14
2,422,231,41,560,2480,7850,631,12
2,261,891,361,540,220,750,611,12,131,711,321,520,20,720,581,08
1,981,61,281,50,180,690,561,06
1,871,531,241,480,160,660,541,04
1,721,4651,21,460,140,630,521,02
1,61,41,161,440,120,60,51
1,481,341,121,420,090,530,470,95
1,371,281,081,40,060,4750,4250,9
VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2
Puterea de magnetizarepierderiBPuterea de magnetizarepierderiB
tabla de 0,35 mm laminat la rece
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
28/30
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
5,75382,351,821,2551,231,041,38
5,28262,261,81,151,19511,36
4,8916,42,181,781,041,160,961,344,5410,52,091,760,9381,1250,9251,32
4,238,721,740,8531,090,891,3
3,977,51,911,720,7671,0650,8551,28
3,726,551,821,70,6711,030,821,26
3,495,631,741,680,6050,9950,7851,24
3,284,721,661,660,5280,960,751,22
3,13,851,591,644660,9250,721,2
2,923,241,521,620,4010,890,691,18
2,742,81,461,60,3350,8550,6651,16VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2
Puterea de magnetizarepierderiBPuterea de magnetizarepierderiB
tabla de 0,35 mm laminat la rece
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
29/30
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
2,26202,331,540,2864,161,161,14
2,1318,72,241,520,2483,91,121,12
1,9817,52,161,50,223,71,0851,1
1,8716,622,081,480,23,421,0451,08
1,7215,562,011,460,183,141,011,06
1,614,481,941,440,162,90,9751,04
1,4813,461,891,420,142,70,941,021,3712,51,831,40,122,10,91
1,25511,621,771,380,0920,8250,95
1,1510,741,711,360,061,50,750,9
VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2
Puterea de magnetizarepierderiBPuterea de magnetizarepierderiB
tabla de 0,35 mm laminat la cald
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
-
8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1
30/30
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
4,2340,43,381,741,049,91,6451,34
3,9737,23,261,720,9389,141,5851,32
3,72343,151,70,8538,511,521,33,4931,63,041,680,7677,71,4751,28
3,2829,442,941,660,6717,021,4251,26
3,127,62,831,640,6056,381,3751,24
2,92262,721,620,5285,761,3251,22
2,7424,52,621,64665,21,281,2
2,5822,92,521,580,4014,881,2351,18
2,4221,422,421,560,3354,51,1951,16
VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2VA/cm2VA/kgW/kgWb/m2
Puterea de magnetizarepierderiBPuterea de magnetizarepierderiB
tabla de 0,35 mm laminat la cald
Pierderi specifice ,i puterea de magnetizare
top related