Proiect Masini Electricedoc

=== Proiect masini electrice ===

Universitatea Tehnica “Gheorghe Asachi” Iasi
Facultatea de Inginerie Electrica, Energetica si Informatica Aplicata

Proiect Masini Electrice II

Studenti:

Butnariuc Andrei

Strachinariu Stefan

Sbarnea Alexandru

DATELE NOMINALE ALE TRANSFORMATORULUI

Puterea aparentă nominală: SN=250 [kVA]

Tensiunile nominale din primar și secundar:

U1N=10 [kV]

U2N=0.4 [kV]

Treptele de reglaj a tensiunii: ±5% din UN

Factorul de putere al sarcinii: cosφ2

Frecvența tensiunii de alimentare: f=50 [Hz]

Numărul de faze: m=3

Conexiunile înfășurărilor și grupa de conexiune: Dd6

Alte date: curentul de funcționare la gol – I0,

pierderile în fier – PFe ≈ P0=540 [W]

pierderile electrice în înfășurări la curentul nominal – PkN ≈ Pw=3 300[W]

1. Calculul circuitului magnetic

Secțiunea coloanei

unde:– constantă de calcul

Am ales Ct =5*10-4

S1– puterea aparentă a transformatorului pe o coloana

transformatoare trifazate pe trei coloane

S1=250/3≈83 [kVA]

frecvența tensiunii de alimentare f=50[Hz]

SC=5*10-4√83000/50=5*10-4*40,74=0,0203 m2=203 cm2

Diametrul coloanei

unde: coeficientul total de umplere

coeficientul de împachetare al miezului

kFe=0,95

Atât coeficientul geometric de umplere kg , cât și numărul orientativ de trepte ntr , se adoptă în funcție de diametrul coloanei Dc conform indicațiilor din Tab.1.

Tab.1

S=πd2/4 rezulta Dc ≈ 16,1 cm

ntr=6 si kg=0,918

km=0,918*0,95=0.8721

Rezulta diametrul coloanei Dc=17,21 cm

Dimensiunile treptelor miezului magnetic

a1=0,960* 17,21=16,52 cm =17 cm

a2=0,885*17,21 =15,23 cm =15 cm

a3=0,775*17,21 =13,33 cm =13 cm

a4=0,631*17,21=10,85 cm = 11 cm

a5=0,465*17,21 = 8,00 cm = 8 cm

a6=0,28*17,21 =4,81 cm = 5 cm

b1=1,34 cm

b2=2,88 cm

b3=1,42 cm

b4=0,98 cm

b5=1 cm

b6= 0,62 cm

Secțiunea netă de fier a coloanei

Pentru un număr de 6 trepte, secțiunea netă rezultă

Sc=2*0,95*(17*1,34+15*2,88+13*1,42+11*0,98+8*1+5*0,62)

Sc=202 cm2

Secțiunea jugului

Astfel, pentru un număr de 6 trepte, secțiunea jugului se determină cu formula:

Sj=2*0,95*[17*1,34+15*2,88+13*1,42+11*(0,98+1+0,62)]

Sj=214,77 cm2

Înălțimea coloanei

Tabel 2

SN=250 [kVA] rezulta Bc=1,67 [T] si A=300 [A/cm]

e1=4,44*50*203 *10-4*1,67

e1=7,52 V

Lc=83000/(100*300*7,52)

Lc=0,36 m =36 cm

Lățimea ferestrei

în care distanță dintre coloane

unde:

≈ 1,8…2,3 – transformatoare în ulei cu înfășurări din cupru

α=2,1

M=2,1*17,21=36,141 cm

T=36,141 -17,21 = 18,931 cm

Lungimea medie a jugului magnetic

Lj= 2*36,141+0,9*17,21

Lj=87,771 cm

Verificări prealabile

kp≈ 1,04 – secțiunea miezului este în trepte

p10/50 – este cifra de pierderi specifice a materialului tolei

= 0,45 W/kg – tablă silicioasă laminată la rece cu cristale orientate și grosime de 0,28 ÷ 0,35 mm

Inducția magnetică în jug:

Bj=(Bc*Sc)/Sj

Bj=(1,67*203)/214,77

Bj=1,57 [T]

masa netă a fierului:

pe coloane GFec=3*Sc*Lc*γFe

GFec=3*203*36*7,65*10-3= 167,7 kg=168 kg

pe juguri GFej=3*Sj*Lj*γFe

GFej=2*214,77*87,771*7,65*10-3=288,4kg=288 kg

γFe = 7,65∙10-3 kg/cm3 – masa specifică a fierului

P0≈PFe=1,04*0,45*1*(2,7889*168+2,4649*288)

P0=551,5 W

2. Calculul înfășurărilor transformatorului

T.e.m. din înfășurarea primară și secundară

Ei,j=Ui,j N – înfășurarea are conexiunea triunghi

– înfășurarea are conexiunea stea

E1=U1N=10 [kV] –infasurare avand conexiunea D

E2=U2N=0,4 [kV] –infasurare avand conexiune d

Numărul de spire al înfășurărilor

înfășurarea de înaltă tensiune

w1=E1/e1=1329,7≈1330 spire

nr. spire ale treptei maxime de reglaj Δw1=(Δu%/100)*w1=0,05*1330=66,5≈67 spire

nr. total de spire al înfășurării primare

wiT=w1+ Δw1=1330+67≈1397 spire

înfășurarea de joasă tensiune

w2=E2/e1= 0,4/7,52=53,19≈53 spire

Verificarea factorului de transformare

k=25,09

Recalcularea numărului de spire al înfășurării primare

wi=1329,7≈1330 spire

Δw1=0,05*1330=66,5≈67 spire

wiT=1397 spire

Valorile definitive ale fluxului magnetic și inducțiilor

Fluxul magnetic util:

Φ=10000/(4,44*50*1330)=3,38*10-2 Wb

Inducția magnetică în coloană:

Bc=3,38*10-2/202*10-4=1,673 T

Inducția magnetică în jug:

Bj=1,573 T

T.e.m. într-o spiră:

e1 =10000/1330= 7,51 V/spira

Curenții nominali ai transformatorului:

înfășurarea de înaltă tensiune:

Pentru ambele infasurari, numarul de faze este acelasi m=3.

Ii=250*103/3*10000= 8,33 A

înfășurarea de joasă tensiune:

Ij=250*103/3*400=208,33 A

Secțiunile orientative ale conductoarelor:

înfășurarea de înaltă tensiune:

Conform indicatiilor din Tabel 2 am luat:

J1=2,4 A/mm2 si J2=2,75 A/mm2

Swi=8,33/2,4 = 3,47 mm2

înfășurarea de joasă tensiune:

Swj=208,33/2,75=75,75 mm2

Recalcularea densitatilor de curent:

Ji=8,33/3,45=2.41 A/mm2

Jj=208,33/76=2.74 A/mm2

Dimensiunile conductoarelor izolate:

Pentru infasurarea de inalta tensiune

a’ = 1,8+0,3=2,1 mm

b’ =2,12+0,3=2,42 mm

Pentru infasurarea de joasa tensiune

a’=4,25+0,36=4,61 mm

b’=8+0,36=8,36 mm

Unde grosimea bilaterală a izolației conductoarelor giz este de 0,3 mm – pentru i.t., respectiv 0,36 mm – pentru j.t.

Tipul și dimensiunile înfășurărilor:

Pentru infasurarea de inalta tensiune avem tipul de infasurare stratificata.

Pentru infasurarea de joasa tensiune avem tipul de infasurare de tip cilindric.

Înălțimea orientativă a bobinelor:

Pentru U1N=10 kV si U2N=0.4 kV s-au stabilit urmatoarele:

sim=2,5 cm

amj=0,4 cm

aji= 0,8 cm

aii= 0,8 cm

HB=36-2*2,5 cm=31 cm

Numărul de spire pe un strat:

înfășurarea de joasă tensiune:

unde:

hs=2*b’=16,72 mm =1,672 cm

kε=1,01

nt=0 – numărul de transpoziții

wsj=[HB/(hs*kε)]-1=17,35 spire =17 spire/strat

Înălțimea bobinei de joasă tensiune:

HBj =(17+1)*1,672*1,01=30,39 cm ≈ 30 cm

Astfel, distanța de izolație până la jug rezultă:

sjm=3 cm

înfășurarea de înaltă tensiune:

Wsi=(31/0,242)-1=127,09≈127 spire/strat

Numărul de straturi:

nsi=1397/127=11 straturi

Tensiunea între straturi:

Us= 2*127*7,51≈1908 V

Grosimea înfășurărilor:

înfășurarea de joasă tensiune:

nsj≈ 3 straturi

=9,22 mm

na =1 – numărul de canale axiale, se alege astfel încât fiecare strat să intre în contact cu agentul de răcire

aja=5 mm – grosimea canalelor de răcire

δiz= 0

aj=3*9,22+1*5=32,66 mm≈3.3 cm

înfășurarea de înaltă tensiune:

unde:

aia=5 mm – grosimea canalelor de răcire

δS =3×0.12=0.36 mm- grosimea izolației dintre straturi

ai=11*2.1+5+(11-2)*0.36=31,34 mm= 3.134 cm

Lățimea ferestrei:

T= 2*(0,4+3,3+0,8+3,134)+0,8=16,06≈16 cm