Creeaza.com - informatii profesionale despre


Simplitatea lucrurilor complicate - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » electronica electricitate
Elemente de baza pentru proiectarea transformatoarelor electrice

Elemente de baza pentru proiectarea transformatoarelor electrice



Elemente de baza pentru proiectarea transformatoarelor electrice

1.  Tema de proiectare


       Calculul unui transformator se face pe baza temei de proiect care cuprinde urmatoarele date:

·       Puterea nominala aparenta: Sn = 63 kVA;

·       Tensiunile nominale de linie: Uin = 6 kV ; Ujn = 525 V;

·       Frecventa retelei: f = 50 Hz;

·       Grupa de conexiuni: Dy 5;

·       Regimul de lucru: continuu;

·       Tipul constructiv al transformatorului: transformator de putere trifazat cu trei coloane cu racire naturala in ulei si cuva cu radiatoare;

·       Tensiunea de scurtcircuit: uscn = 5 %;

·       Pierderi de mers in gol: P0n = 250 W;

·       Pierderi de scurtcircuit: Pscn = 1350 W;

·       Curentul de mers in gol: ion = 2.9 %;

·       Materialul conductor: cupru ( Cu ).

Etape de lucru:

-     dimensionarea circuitului magnetic;

-        dimensionarea bobinajelor si izolatiilor acestora;

-        calculul circitului magnetic complet:

-        verificarea tensiunilor de scurtcircuit;

-        calculul pierderilor de mers in gol;

-        calculul pierderilor de scurtcircuit;

-        calculul pierderilor si al randamentului;

-        calculul fortelor de scurtcircuit;

-        calculul termic si dimensionarea cuvei;

Materiale grafice:

-        schite cotate pentru circuitele magnetice si infasurari;

-        caracteristicile DU2 = f ( b ) ; h = f ( b )

-        ansamblul general cu trei vederi.

2.  Calculul dimensiunilor principale ale circuitului feromagnetic

       

        2.1. Calculul marimilor principale

           

            La dimensionarea transformatorului sunt necesare marimile de faza a celor doua infasurari, acestea fiind in functie de grupa de conexiune. Astfel in primar avem infasurarea conectata in triunghi iar in secundar conectata in stea.

·       Primar ( D ):

 


 

  

 

 

 

·       Secundar ( Y ):

 


2.2 Dimensiunile principale ale circuitului magnetic

 
 

 

 

 

 

 


Unde:

D – diametrul coloanei;

Ac – aria sectiunii coloanei;

b - factor de geometrie, ia valori intre 0.8 si 3.5, in functie de conditiile de gabarit impuse ( b mic       pentru transformatoare suple si invers );

as - largimea echivalenta a canalului de dispersie [cm];

kR – factorul Rugowski, ia valori intre 0.93 si 0.97;

kc – factor de umplere al coloanei;

Bc – inductia in coloane, ia valori intre 1.1 si 1.55 [T] pentru tabla laminata la cald, iar pentru cea laminata la rece inductia ia valorile 1.3Έ1.7[T];

Sc – puterea pe coloana [kVA];

ukr – tensiunea de scurtcircuit, componenta reactiva [%];

f – frecventa de lucru [Hz];

Aleg:

 
 

 

·       Determinarea largimii echivalente a canalului de dispersie:

aji – latimea canalului de racire dintre infasurarea de inalta si joasa tensiune. Aceasta se  ia din tabele in functie de tensiunea de incercare Uinc ( tabelul 1.1-urmare ).

Tensiunea de incercare se extrage din tabele in functie de tensiunea de linie nominala         (conform STAS 6489-67 ).

Rezulta:

Uinc I.T = 80 kV

aji = 21mm

 


·       Determinarea componentei reactive a tensiunii de scurtcircuit:

 


·       Calculul diametrului coloanei:

 


 
Iar cu relatia :

Unde:

C1, C2 – constante luate in functie de tipul transformatorului;

pFe – pierderile specifice ale tolelor de tip ARMCO, M-6 de grosime 0.35mm;

J – densitatea de curent.           

3. Alegerea tipului constructiv si calculul infasurarilor de joasa      si inalta tensiune

Infasurarile transformatorului trebuie realizate in asa fel, incat sa indeplineasca conditiile:

·     Sa reziste la solicitarile electrice produse de supratensiunile de comutatie sau atmosferice;

·     Sa reziste mecanic la eforturie electrodinamice de scurtcircuit;

·     In decursul unei functionari normale sau in cazul functionarii in scurtcircuit un timp limitat, incalzirile sa nu depaseasca limitele admise de clasa de izolatie ale elementelor care se incalzesc.

    

     Calculul numarului de spire pentru infasurarea de joasa tensiune:

 


    Calculul numarului de spire pentru infasurarea de inalta tensiune:

 


·       Dimensionarea infasurarii de joasa tensiune ( J.T. ):


Text Box:

 

 

 

Conditie: daca sectiunea conductorului este sub 6Έ8 mm2, atunci se alege un conductor rotund, iar daca aceasta sectiune depaseste 50 mm2 se alege din motive tehnologice si pentru reducerea pierderilor suplimentare, un conductor profilat.

In acest caz avem sj < 50 mm2, deci alegem conductor profilat aranjat in paralel.

ncp = 2

Stiind sectiunea conductorului de joasa tensiune putem extrage din STAS 2373-68 dimensiunile (dimensiunile conductorului sunt pentru sectiunea standardizata de sc = 13.53mm2).

 
 

 


Inaltimea bobinajului ( valoare orientativa ) este:

 


Inaltimea necesara bobinelor de joasa tensiune este:

 


·       Dimensionarea infasurarii de inalta tensiune ( I.T ):

Observatie: -    infasurarea de inalta tensiune este o infasurare cilindrica;

 


-       

 
Conductorul infasurarii de inalta tensiune are sectiune cilindrica si este extras din STAS-ul 6163-68 



 


Unde:

Diz – grosimea izolatiei;

Consideram inaltimea infasurarii de joase egala cu inaltimea infasurarii de inalte si calculam:

 

[ Nr. Conductoare pe strat ]

[ Nr. Straturi ]

[ Nr. Conductoare pe strat ]

 
 

Recalcul`m a[ ]i rezult`:


·       Determinarea diametrelor:

 


3.2.   Calculul parametrilor de scurtcircuit si definitivarea solutiei alese pentru infasurari

 

1.    Determinarea tensiunii de scurtcircuit

 


             

Unde:

uk – tensiunea de scurtcircuit, in procente;

uka – componenta activa a tensiunii de scurtcircuit [%];

ukr – componenta reactiva a tensiunii de scurtcircuit [%];

f – frecventa [Hz];

Sc – puterea pe coloana [kVA];

lm – lungimea medie echivalenta a spirelor celor doua infasurari [cm];

as - largimea echivalenta a canalului de dispersie [cm];

kR –factor Rogowski;

kq – factor de corectie a nesimetriilor ( nesimetrii ale solenatiilor celor doua infasurari ).

uw – tensiunea pe spira, recalculata [V];

HB – inaltimea bobinajului [cm].

 

 


2.    Determinarea pierderilor de scurtcircuit

·       Calculul maselor infasurarilor:

 


Unde : g = 8990 kg/m3 reprezinta densitatea de masa a cuprului.

·       Calculul pierderilor de baza in infasurari:

 


Unde:

km – constanta de material ( km = 2.4 );

Ji , Ji - densitatile de curent pe inalta si joasa tensiune, recalculate.


·       Calculul pierderilor in legaturi pentru cele trei faze:

 


·       Calculul pierderilor in cuva:

 


·       Calculul pierderilor suplimentare in infasurari:

 

 


·      

 
Pierderile de scurtcircuit totale:

 

 


·       Determinarea densitatilor de suprafata qj si qi ale pierderilor:

 


3.    Verificare solicitarilor mecanice din infasurare

·       Calculul fortelor electrodinamice:

 


              Unde:

Frj – forta radiala in cele doua infasurari;

Ikm w – solenatia infasurarii de joasa tensiune.

 


              Unde:

Fa’, Fa’’ – componentele fortei active;

L’ – inaltimea ferestrei ( C – distanta intre axele coloanelor, a1 – latimea primului strat de tole );

Fai - forta axiala ce actioneaza in sensul comprimarii infasurarii;

Faj - forta axiala ce actioneaza asupra jugurillor.

 


·       Determinarea eforturilor din infasurari:

 


4.    Incalzirea infasurarilor in timpul scurtcircuitului

 


        Unde:

J – densitatea de curent pe joasa tensiune ( deoarece este mai mare decat cea pe inalta tensiune, acest lucru implica o temperatura mai mare );

tk – timpul  scurs de la producerea scurtcircuitului ;

QN – temperatura la sarcina nominala.



 

5. Calculul parametrilor la functionarea in gol si dimensionarea circuitului magnetic

 

1.    Circuitul magnetic

·       Determinarea dimensiunilor circuitului magnetic:

 
 

Pentru D = 120mm se alege din tabel un a1 = 95mm,a2 =84.7mm, a3=70.7mm, a4 =53.2mm, iar a5=31.2 ; prin aplicarea teoremei lui Pitagora se determina b1 =OA=31,2mm, aceasta distanta se imparte la grosimea unei tole si rezulta numarul de tole pentru un pachet de grosime b.

 

 
  

Sectiunea coloanei, respectiv a jugului

 

 


              Unde:

Acg – aria geometrica a coloanei;

Acnet – aria neta a coloanei;

Ajg – aria geometrica a jugului;

Ajnet – aria neta a jugului.

 


Induciile [n coloan` ]i [n jug:

 


              Unde:

H – inaltimea coloanei;

C – distanta intre axe;

F – largimea ferestrei.

·       Calculul masei miezului magnetic:

 


2.    Determinarea pierderilor si a curentului la functionarea in gol

·       Pierderile la functionarea in gol:

 


Unde:

p0c – pierderile specifice in coloane;

p0j – pierderile specifice in juguri.

              Aceste pierderi specifice, din fiecare portiune a circuitului, se aleg in functie de inductie si de frecventa.

Bc = 1.71T    T   p0c = 1.3W/kg

Bj = 1.72T    T   p0j = 1.26W/kg

 


·       Puterea reactiva necesara magnetizarii:

 


Unde:

Q0c­ – puterea specifica de magnetizare a coloanelor;

Q0j­ – puterea specifica de magnetizare a jugurilor;

Bc = 1.71T    T   q0c = 2.21W/kg

Bj = 1.72T    T   q0j = 2.02W/kg

 


·       Curentul la functionarea in gol:

 

 

 


6. Calculul caracteristicilor de functionare

 

·       Caracteristica externa [ U2 = f (I2,cosj2 ), pentru U1 = U1n si f = fn ]

·       Caracteristica randamentului [h = f ( b )]:

 


             

In vederea trasarii caracteristicilor U2 = f ( I2 ) si h = f ( I2 ) pentru U20 = ct. si   cos j2 = ct., se completeaza urmatoarele tabele:

  I2n = 525A

1.     Pentru cos j2 = 1:

b

0.25

0.5

0.75

1

1.25

I2 [A]

131.25

262.5

393.75

525

656.25

b*Sn* cosj2 [kVA]

15.75

31.5

47.25

63

78.75

b2*Pk [KW]

0.0843

0.337

0.7593

1.350

2.1093

P0 [kW]

0.25

h

0.979

0.981

0.979

0.975

0.97

Du2 [%]

0.5

1

1.5

2

2.5

 


2.     Pentru cos j2 = 0.7 inductiv:

b



0.25

0.5

0.75

1

1.25

I2 [A]

131.25

262.5

393.75

525

656.25

b*Sn* cosj2 [kVA]

11.025

22.05

33.075

44.1

55.125

b2*Pk [kW]

0.0843

0.337

0.7593

1.350

2.1093

P0 [kW]

0.25

h

0.9705

0.9740

0.970

0.964

0.958

Du2 [%]

1.15

2.31

3.465

4.62

5.775

 


3.     Pentru cos j2 = 0.7 capacitiv:

b

0.25

0.5

0.75

1

1.25

I2 [A]

57.75

115.5

173.25

231

288.75

b*Sn* cosj2 [kVA]

28

56

84

112

140

b2*Pk [kW]

0.0843

0.337

0.7593

1.350

2.1093

P0 [kW]

0.25

h

0.9705

0.9740

0.970

0.964

0.958

Du2 [%]

-1.15

-2.31

-3.465

-4.62

-5.775

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Calculul termic al transformatorului

1.      Caderea de temperatura dintre infasurare si ulei

·       Caderile de temperatura in infasurarea de joasa tensiune:

 


 

·       Caderile de temperatura in infasurarea de inalta tensiune:

 


              Unde:

qj,qi – densitatea de suprafata a pierderilor in infasurarea de joasa, respectiv inalta tensiune [W/m2];

d - grosimea laterala a izolatiei conductorului [cm];

liz – conductivitatea termica a materialului izolant [W/cm 0C].

·       Caderile de temperatura intre suprafata bobinei si ulei:

 


·       Caderile de temperatura dintre infasurare si ulei:

 

 


2.      Caderea maxima de temperatura intre miez si ulei

 

 

 









Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia




Separatoare de joasa tensiune
BILANT ELECTROENERGETIC
PROGRAM DE INSPECTII SI INCERCARI
Constructia releelor
Amplificatorul
Wattmetrul
MINIGUARD A518
Alimentarea cu energie electrica a utilajelor si receptoarelor industriale


Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu