Elemente de baza pentru proiectarea transformatoarelor electrice

Elemente de baza pentru proiectarea transformatoarelor electrice

Tema de proiectare

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

Puterea nominala aparenta: S_n = 63 kVA;

Tensiunile nominale de linie: U_in = 6 kV ; U_jn = 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: u_scn = 5 %;

Pierderi de mers in gol: P_0n = 250 W;

Pierderi de scurtcircuit: P_scn = 1350 W;

Curentul de mers in gol: i_on = 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.

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;

A_c - 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 );

a_s - largimea echivalenta a canalului de dispersie cm

k_R - factorul Rugowski, ia valori intre 0.93 si 0.97;

k_c - factor de umplere al coloanei;

B_c - 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 1.3 T

S_c - puterea pe coloana kVA

u_kr - tensiunea de scurtcircuit, componenta reactiva

f - frecventa de lucru Hz

Aleg:

Determinarea largimii echivalente a canalului de dispersie:

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

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

Rezulta:

U_{inc I.T} = 80 kV

a_ji = 21mm

Determinarea componentei reactive a tensiunii de scurtcircuit:

Calculul diametrului coloanei:

Unde:

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

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

J - densitatea de curent.

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. ):

Conditie: daca sectiunea conductorului este sub 6 8 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 s_j < 50 mm², deci alegem conductor profilat aranjat in paralel.

n_cp = 2

Stiind sectiunea conductorului de joasa tensiune putem extrage din STAS 2373-68 dimensiunile (dimensiunile conductorului sunt pentru sectiunea standardizata de s_c = 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;

Unde:

D_iz - grosimea izolatiei;

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

Nr. Straturi

Nr. Conductoare pe strat