Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Выбор размеров пластин пакетов стержня




Выбор размеров пластин пакетов стержня

 

Диаметра D стержня магнитопровода по кривым (рис. 2.3)[1] D = 205 мм, сечение стержня по заданию имеет семиступенчатую форму, ярма – прямоугольное. Определяем ширину пластин для каждого пакета согласно данным, приведенным на рис. 14.1[1]. Полученные значения cn подбираем до ближайшего нормализованного размера, дающего наивыгоднейший раскрой стали:

c1 = 0,983 · 205 = 201.5 , принимаем 205 мм;

c2 = 0,9 · 205 = 184.5 , принимаем 184 мм;

c3 = 0,833 · 205 = 170.8 , принимаем 174 мм;

c4 = 0,767 · 205 = 157.2 , принимаем 164 мм;

c5 = 0,717 · 205 = 147 , принимаем 147 мм;

c6 = 0,583 · 205 = 119.5 , принимаем 122 мм.

c6 = 0,45 · 205 = 119.5 , принимаем 91 мм.

 

 

Затем определяем толщину bn пакетов с тем, чтобы ступенчатая фигура вписывалась в окружность диаметра D = 205 мм. Эти действия удобно записать в следующем виде:

b1 = √ (D2 - c12) = √ (2052 - 2052) = 0 мм;

2b2 = √ (D2 - c22) - b1 = √ (2052- 1842) - 0 = 90.38 мм;

2b3 = √ (D2 - c32) - (b1 + 2b2) = √ (2052- 1752) – 90.39 = 16.39 мм;

2b4 = √ (D2 - c42) - (b1 + 2b2 + 2b3) = √ (2052- 1642) – 16.39 = 16.23 мм;

2b5 = √ (D2 - c52) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4) = √ (2052- 1472) – 16.23 = 19.88 мм;

2b6 = √ (D2 - c62) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4 + 2b5) = √ (2052- 1222) – 19.88 = 21.86 мм;

2b7 = √ (D2 – c72) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4 +2b5+2b6) = √ (2052- 1222) – 21.86 = 18.95 мм;

 

 

Σb = 183.7 мм.

 

Далее определяем геометрическое и активное сечение стержня. Коэффициент заполнения Кз принимаем равным 0,93.

Определяем сечение стержня:

пакет 1 20,5 · 0 = 0 см2;

пакет 2 18,4 · 9,04 = 166,3 см2;

пакет 3 17,5 · 1,64 = 28,7 см2;

пакет 4 16,4 · 1,62 = 26,6 см2;

пакет 5 14,7 · 1,99 = 29,2 см2;

пакет 6 12,2 · 2,19 = 26,7 см2;

пакет 7 9,1 · 1,9 = 17,2 см2;

 

 

Исходя из выше указанных расчетов:

FФ = 294,7 см2.

Fст = Кз · FФ = 0,93 · 294,7 = 274,1 см2.

Расчет сечения ярма

 

Сечение двух средних пакетов стержня (для расчета весов углов магнитопровода):

F'ст = 0,93 · (0 + 166,3) = 154,66 см2.

Сечение ярма прямоугольной или двухступенчатой формы обычно делается усиленным, т.е. его сечение должно быть примерно на 5% больше сечения стержня.

Для определения ширины пластины среднего пакета ярма, т.е. его высоты h1, зная, что ярмо имеет прямоугольную форму с усилением 15%:

h1 = (1,15 · Fф) / b = (1,15 · 294,7) /183,7 = 18,4, принимаем 18 см.

Ширина пластин крайних пакетов ярма равна примерно 0,8 · h1, т.е h2 = 0,8 · 18,4 = 14,8 , принимаем 15 см.

Определяем активное сечение ярма:

 

 

= 0,93 ( 294,7 + ( 12,2 - 9,1 ) * 2 * 1,895 ) = 285 см2

Коэффициент усиления ярма:

Kу = (Fя - Fст) / Fст = (285 - 274) / 274 = 0.04 или 4 %.

Расчет обмоток

 

Расчет обмоток ведется исходя из фазных значений токов и напряжений.

Мощность трехфазной системы переменного тока:

S = Uл · Iл · √3 · 10-3 кВА,

где Uл - линейное напряжение, В;

Iл - линейный ток, А, откуда:

Iл = (S · 103) / (Uл · √3) А.

При схеме соединения "звезда" фазное значение тока: Iф = Iл .

При схеме "треугольник": Iф = Iл / √3.

В задании на проектирование трансформатора задаются линейные напряжения U и U. Обмотки же каждого стержня должны рассчитываться на фазные напряжения. Поэтому при расчете числа витков обмоток трехфазного трансформатора должны учитываться соотношения между фазными и линейными напряжениями в зависимости от заданной схемы соединения обмоток: при схеме "звезда" Uл= √3 · Uф, а при схеме "треугольник" Uл = Uф.

Число витков w определяется исходя из основной формулы напряжения трансформатора для частоты сети 50 Гц:

w = (UфНН · 104) / (222 · Bст ·Fст).

где Uф - фазное напряжение, В;

Bст - индукция в стержне, Тл;

Fст - активное сечение стержня, см2.

Значением Вст задаются в зависимости от марки применяемой электротехнической стали. Для холоднокатаной стали марок Э320 и Э330 обычно принимают Вст = 1,7 Тл.

 
 

Числа витков НН и ВН

 


Найдем число вольт на виток ew исходя из основной формулы напряжения трансформатора. Задаемся значением индукции Вст = 1,7 Тл, тогда:

ew = 222 · B · Fст · 10-4 = 222 · 1,7 · 274.1 · 10-4 = 10,34 В.

Сначала определяем число витков обмотки НН как меньшее. При этом принимаем во внимание, что при схеме треугольник Uф = Uл .

wНН = Uф НН / ew = Uл НН / ew = 690 / 10,34 = 66,73 , принимаем 67 витков.

Число витков обмотки ВН определяется исходя из фазного коэффициента трансформации:

wВН = wНН · Uф ВН / Uф НН = wНН · [Uл ВН / (Uл НН · √3)] = 67 · [35000 / (690 · √3)] = 1962 витков.

Число витков регулировочной ступени обмотки ВН (5):

wрег = 0,05 · wВН = 0,025 · 1962 = 49 витков.

Записываем число витков на всех ступенях напряжения:

2011 - 1962 - 1913 / 67 витков.

Так как число витков НН округлялось до целого числа, то уточняем индукцию в стержне и ярме:

Bст = (Uф НН · 104) / ( wНН · 222 · Fст) = (690 · 104) / (67 · 222 · 274,1) = 1,69 Тл;

Bя = Bст · (Fст / Fя) = 1,692 · (274,1 / 285) = 1,63 Тл.



Расчет фазных токов в обмотках

 

При схеме "треугольник" для обмотки НН Iф = Iл /√3:

Iф ВН = Iл НН / √3 = (S · 103) / (√3 · √3 · Uл НН) = (400 · 103) / (3 · 690) = 193,2 А;

При схеме "звезда " для обмотки ВН Iф = Iл:

Iф НН = Iл ВН = (S · 103) / (√3 · Uл ВН) = (400 · 103) / (√3 · 35000) = 6,6 А;


Радиальное строение обмоток

 

Радиальное строение обмоток, мм:

125 диаметр стержня

6 канал

5 цилиндр

5 канал

4 цилиндр

4 канал

173

3 цилиндр

3 канал

14 обмотка НН

2 канал

1 цилиндр

38 обмотка ВН

10 расстояние между обмотками соседних фаз.

Расстояние между осями стержней:

MO = 295 + 10 = 305 мм.

Высота H окна магнитопровода равна высоте(длине) H0 обмотки плюс изоляционные расстояния до ярма, которые для данной мощности и напряжения равны 30 мм:

H = 370 + 2 · 30 = 430 мм.

Таким образом получены все основные размеры магнитопровода и обмоток ВН и НН.

Вес магнитопровода.

Вес стержня:

Gст = γ · m · Fст · H · 10-3 = 7,65 · 3 · 103 · 43 · 10-3 = 102 кг,

где γ = 7,65 · 10-3 · кг / см3 - удельный вес электротехнической стали;

m - число стержней магнитопровода;

Fст, см2 - сечение стержня;

Н, см - высота окна магнитопровода.

Вес прямой части ярма:

Gя.п = γ · 4 · Fя · MO · 10-3 = 7,65 · 4 · 110,39 · 30,5 · 10-3 = 103 кг,

где Fя., см2 - сечение прямой части ярма;

МО, см - расстояние между осями стержней.

Вес угловой части ярма:

Gя.у = γ · 2 · [Fст · h2 + F'ст · (h1 - h2)] · 10-3 = 7,65 · 2 · [103 · 9 + 69,69 · (11 - 9)] · 10-3 = 16 кг.

где F'ст, см2 - сечение двух средних пакетов стержня;

h1, h2, см, - ширина пластин среднего и крайнего пакета ярма соответственно.

Вес ярм:

Gя = Gя.п + Gя.у = 103 + 16 = 119 кг.

Общий вес электротехнической стали:

Gс = Gст + Gя = 102 + 119 = 221 кг.

 

Вес обмоточного материала.

Обмотка НН:

Для обмотки выбран медный провод марки ПББО.

GНН = m · γ · π · sп · DНН · wНН · 10-6 = 84 · 14 · 112 · 60 · 10-6 = 8 кг,

где m · π · γ · 10-6, кг/мм3 - удельный вес материала обмоток с учетом их числа m = 3;

DНН, мм - диаметр обмотки.

Обмотка ВН:

Для обмотки выбран медный провод марки ПБ.

GВН = m · γ · π · sп · DВН · wВН · 10-6 = 84 · 0,71 · 318 · 1507 · 10-6 = 29 кг.

Обмотка ВН для расчета потерь короткого замыкания:

G'ВН = 84 · 0,71 · 318 · 1432 · 10-6 = 27 кг.

Общий вес обмоточной меди:

Gм = GНН + GВН = 8 + 29 = 37 кг.

Расчет изменения напряжения

 

Изменением напряжения ΔU трансформатора называется арифметическая разность между номинальным вторичным напряжением U2ном и вторичным напряжением U2, которое получается (устанавливается) на зажимах вторичной обмотки при нагрузке трансформатора и заданном коэффициенте мощности нагрузки cos φ. Изменение напряжения происходит вследствие наличия активных и реактивных падений напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

 

При cos φ = 0,8:

Δu = uа · cos φ + uр · sin φ + ((uр · cos φ - uа · sin φ)2 / 200) = 2,7 · 0,8 + 3,68 · 0,6 + ((3,68 · 0,8 – 2,7 · 0,6)2 / 200) = 4,4 %.

При cos φ = 1:

Δu = uа + (uр2 / 200) = 2,7 + (3,682 / 200) = 2,8 %.

 

Расчет коэффициента полезного действия

 

Коэффициентом полезного действия (к.п.д.) трансформатора, как и всякого другого преобразователя энергии, называется отношение отдаваемой (полезной) мощности к затраченной (подведенной), или отношение вторичной мощности Р2 трансформатора к его первичной мощности Р1, выраженное в %. Ввиду высоких значений к.п.д. трансформатора (от 95 до 99,5% в зависимости от мощности) значения P1 и Р2 мало отличаются друг от друга. Поэтому для более точного расчета к.п.д. целесообразно первичную мощность представить равной вторичной плюс потери трансформатора.

При cos φ = 0,8:

η = (1 – ((Pх + Pк) / (S · cos φ · 103 + Pх + Pк))) · 100% = (1 – ((190 + 880) / (40 · 0,8 · 103 + 190 + 880))) · 100% = 96,8 %.

При cos φ = 1:

η = ( 1 – ((190 + 880) / (40 · 103 + 190 + 880))) · 100% = 97,4 %.

 


Список использованной литературы

 

1. А. М. Дымков. Расчет и конструирование трансформаторов. Учебник для техникумов. "Высшая школа", 1971.

2. П. М. Тихомиров. Расчет трансформаторов. "Энергия", 1968.В. Е.

3. Китаев. Трансформаторы. "Высшая школа", 1967.

4. М. П. Костенко и Л. М. Пиотровский. Электрические машины. "Энергия", 1964.

5. М. М. Кацман. Электрические машины и трансформаторы. "Высшая школа", 1971.

6. А. В. Сапожников. Конструирование трансформаторов. Госэнергоиздат, 1956.

7. А. М. Голунов. Охлаждающие устройства масляных трансформаторов. "Энергия", 1964.

8. В. В. Порудоминский. Трансформаторы с переключением под нагрузкой. "Энергия", 1965.

9. П. М. Тихомиров. Расчет трансформаторов для дуговых электрических печей. Госэнергоиздат, 1959.

10. Е. А. Каганович. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35 кв включительно. "Энергия", 1969.

11. В. П. Шуйский. Расчет электрических машин. "Энергия", 1968.

12. Б. В. Гетлинг. Чтение схем и чертежей электроустановок. "Высшая школа", 1977.

Выбор размеров пластин пакетов стержня

 

Диаметра D стержня магнитопровода по кривым (рис. 2.3)[1] D = 205 мм, сечение стержня по заданию имеет семиступенчатую форму, ярма – прямоугольное. Определяем ширину пластин для каждого пакета согласно данным, приведенным на рис. 14.1[1]. Полученные значения cn подбираем до ближайшего нормализованного размера, дающего наивыгоднейший раскрой стали:

c1 = 0,983 · 205 = 201.5 , принимаем 205 мм;

c2 = 0,9 · 205 = 184.5 , принимаем 184 мм;

c3 = 0,833 · 205 = 170.8 , принимаем 174 мм;

c4 = 0,767 · 205 = 157.2 , принимаем 164 мм;

c5 = 0,717 · 205 = 147 , принимаем 147 мм;

c6 = 0,583 · 205 = 119.5 , принимаем 122 мм.

c6 = 0,45 · 205 = 119.5 , принимаем 91 мм.

 

 

Затем определяем толщину bn пакетов с тем, чтобы ступенчатая фигура вписывалась в окружность диаметра D = 205 мм. Эти действия удобно записать в следующем виде:

b1 = √ (D2 - c12) = √ (2052 - 2052) = 0 мм;

2b2 = √ (D2 - c22) - b1 = √ (2052- 1842) - 0 = 90.38 мм;

2b3 = √ (D2 - c32) - (b1 + 2b2) = √ (2052- 1752) – 90.39 = 16.39 мм;

2b4 = √ (D2 - c42) - (b1 + 2b2 + 2b3) = √ (2052- 1642) – 16.39 = 16.23 мм;

2b5 = √ (D2 - c52) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4) = √ (2052- 1472) – 16.23 = 19.88 мм;

2b6 = √ (D2 - c62) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4 + 2b5) = √ (2052- 1222) – 19.88 = 21.86 мм;

2b7 = √ (D2 – c72) - (b1 + 2b2 + 2b3 + 2b4 +2b5+2b6) = √ (2052- 1222) – 21.86 = 18.95 мм;

 

 

Σb = 183.7 мм.

 

Далее определяем геометрическое и активное сечение стержня. Коэффициент заполнения Кз принимаем равным 0,93.

Определяем сечение стержня:

пакет 1 20,5 · 0 = 0 см2;

пакет 2 18,4 · 9,04 = 166,3 см2;

пакет 3 17,5 · 1,64 = 28,7 см2;

пакет 4 16,4 · 1,62 = 26,6 см2;

пакет 5 14,7 · 1,99 = 29,2 см2;

пакет 6 12,2 · 2,19 = 26,7 см2;

пакет 7 9,1 · 1,9 = 17,2 см2;

 

 

Исходя из выше указанных расчетов:

FФ = 294,7 см2.

Fст = Кз · FФ = 0,93 · 294,7 = 274,1 см2.

Расчет сечения ярма

 

Сечение двух средних пакетов стержня (для расчета весов углов магнитопровода):

F'ст = 0,93 · (0 + 166,3) = 154,66 см2.

Сечение ярма прямоугольной или двухступенчатой формы обычно делается усиленным, т.е. его сечение должно быть примерно на 5% больше сечения стержня.

Для определения ширины пластины среднего пакета ярма, т.е. его высоты h1, зная, что ярмо имеет прямоугольную форму с усилением 15%:

h1 = (1,15 · Fф) / b = (1,15 · 294,7) /183,7 = 18,4, принимаем 18 см.

Ширина пластин крайних пакетов ярма равна примерно 0,8 · h1, т.е h2 = 0,8 · 18,4 = 14,8 , принимаем 15 см.

Определяем активное сечение ярма:

 

 

= 0,93 ( 294,7 + ( 12,2 - 9,1 ) * 2 * 1,895 ) = 285 см2

Коэффициент усиления ярма:

Kу = (Fя - Fст) / Fст = (285 - 274) / 274 = 0.04 или 4 %.

Расчет обмоток

 

Расчет обмоток ведется исходя из фазных значений токов и напряжений.

Мощность трехфазной системы переменного тока:

S = Uл · Iл · √3 · 10-3 кВА,

где Uл - линейное напряжение, В;

Iл - линейный ток, А, откуда:

Iл = (S · 103) / (Uл · √3) А.

При схеме соединения "звезда" фазное значение тока: Iф = Iл .

При схеме "треугольник": Iф = Iл / √3.

В задании на проектирование трансформатора задаются линейные напряжения U и U. Обмотки же каждого стержня должны рассчитываться на фазные напряжения. Поэтому при расчете числа витков обмоток трехфазного трансформатора должны учитываться соотношения между фазными и линейными напряжениями в зависимости от заданной схемы соединения обмоток: при схеме "звезда" Uл= √3 · Uф, а при схеме "треугольник" Uл = Uф.

Число витков w определяется исходя из основной формулы напряжения трансформатора для частоты сети 50 Гц:

w = (UфНН · 104) / (222 · Bст ·Fст).

где Uф - фазное напряжение, В;

Bст - индукция в стержне, Тл;

Fст - активное сечение стержня, см2.

Значением Вст задаются в зависимости от марки применяемой электротехнической стали. Для холоднокатаной стали марок Э320 и Э330 обычно принимают Вст = 1,7 Тл.

 
 

Числа витков НН и ВН

 


Найдем число вольт на виток ew исходя из основной формулы напряжения трансформатора. Задаемся значением индукции Вст = 1,7 Тл, тогда:

ew = 222 · B · Fст · 10-4 = 222 · 1,7 · 274.1 · 10-4 = 10,34 В.

Сначала определяем число витков обмотки НН как меньшее. При этом принимаем во внимание, что при схеме треугольник Uф = Uл .

wНН = Uф НН / ew = Uл НН / ew = 690 / 10,34 = 66,73 , принимаем 67 витков.

Число витков обмотки ВН определяется исходя из фазного коэффициента трансформации:

wВН = wНН · Uф ВН / Uф НН = wНН · [Uл ВН / (Uл НН · √3)] = 67 · [35000 / (690 · √3)] = 1962 витков.

Число витков регулировочной ступени обмотки ВН (5):

wрег = 0,05 · wВН = 0,025 · 1962 = 49 витков.

Записываем число витков на всех ступенях напряжения:

2011 - 1962 - 1913 / 67 витков.

Так как число витков НН округлялось до целого числа, то уточняем индукцию в стержне и ярме:

Bст = (Uф НН · 104) / ( wНН · 222 · Fст) = (690 · 104) / (67 · 222 · 274,1) = 1,69 Тл;

Bя = Bст · (Fст / Fя) = 1,692 · (274,1 / 285) = 1,63 Тл.





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. XII. ТАЙНЫЕ ВЫБОРЫ ПАТРИАРХА
  2. АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ
  3. Анализ и выбор элементной базы .
  4. Анализ конкурентов - гостиниц г. Выборга
  5. Анализ основных показателей эффективности деятельности гостиницы «Атлантик» г. Выборг
  6. Анализ проблем деятельности службы приема и размещения в гостинице Атлантик г. Выборг
  7. Анализ рисков и выбор оптимальной стратегии
  8. Аудиторская выборка. ФП(С)АД №16 «Аудиторская выборка»
  9. Бальный метод выбора наиболее конкурентоспособной модели.
  10. Безграничность потребностей. Проблема редкости. Проблема выбора. Кривая производственных возможностей общества. Графическая трактовка.
  11. Большое значение имеет право на пользование родным языком, на свободный выбор языка общения, воспитания, обучения и творчества.
  12. В титаническом борении Добра со злом, Света с тьмой, Правды с ложью для христианской Церкви нет вопроса о выборе места: место ее предуказано самой ее основой, смыслом, задачей, целью.




Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 737; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2022 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.058 с.) Главная | Обратная связь