proiectarea transformatorului 1

8/6/2019 Proiectarea transformatorului 1

1/30

Predimensionarea miezurilortransformatoarelor de putere

Calcule de predimensionare


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 = %


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


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.


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$.


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]


7/30


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.


8/30


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 %


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.


10/30


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:


11/30


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


12/30


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:


13/30


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


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.


15/30


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.


16/30


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


17/30


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 =


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

.

+=

+=


20/30


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


21/30


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


22/30

Distanele de izolaie ale transformatoarelor n ulei

3305271963025075630

3255221362525065


23/30


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.


24/30


][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


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


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

=


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



28/30


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


tabla de 0,35 mm laminat la rece



29/30


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



tabla de 0,35 mm laminat la cald



30/30


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



tabla de 0,35 mm laminat la cald


proiectarea transformatorului 1

Documents