Аннотация.
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов в системе электроснабжения электрифицированных железных дорог. Методические указания составлены с целью оказания помощи в выполнении курсовой работы. В указания включены все необходимые справочные материалы. Пример расчета составлен по книге П.М. Тихомирова “Расчет трансформаторов”, издание 5, 1986 г.
Введение.
Трансформатором называется статическое электромеханическое устройство, которое служит для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Трансформатор является одним из важнейших элементов тяговых подстанций, как постоянного, так и переменного тока.
Трансформатор имеет две или несколько обмоток различного напряжения. Обмотки связаны между собой через магнитный поток, который замыкается по железному сердечнику.
Следовательно, основными конструктивными элементами трансформатора являются обмотки, выполненные из медного или алюминиевого провода и стальной сердечник. На тяговых подстанциях в основном используются трехфазные трансформаторы. На каждом из трех стержней магнитопровода располагаются все обмотки (первичная и вторичные) одной фазы. Все три фазы соединяются между собой в звезду или треугольник.
Так как магнитный поток, замыкающийся по сердечнику, является переменным, то сердечник выполняется шихтованным, т.е. набранным из отдельных листов стали, поверхность которых изолируется тонким лаковым покрытием. Поэтому не все геометрические сечения стержня заполнено сталью. Часть его замыкает изолирующее лаковое покрытие. Эта особенность учитывается коэффициентом заполнения сталью 
, который естественно меньше единицы.
|
|
Другой особенностью конструкции сердечника является то, что внутреннее сечение катушки с обмотками является круглым. Сердечник трансформатора, располагающийся внутри катушки по технологическим соображениям невозможно сделать круглым, поэтому его выполняют ступенчатым. Ступенчатый сердечник не может полностью заполнить круглое внутреннее сечение катушки. Эту разницу в поперечных сечениях учитывают коэффициентом заполнения круга 
.
В итоге, реальное заполнение сталью по отношению к круглому сечению снижается, что и учитывается этими двумя коэффициентами:
При передаче энергии с одной обмотки на другую требуется определенный поток 
, который связан с индукцией и сечением сердечника зависимостью: 
. Следовательно, сечение сердечника зависит от величины индукции 
. Рекомендуемые значения зависят от марки стали. У качественных сталей рекомендуемые значения индукции большие и сечение сердечника будет меньше и габаритные размеры трансформатора также уменьшатся.
Наибольшие значения индукции допускаются в холоднокатаной стали, которая обычно используется в силовых трансформаторах.
Особенностью холоднокатаной стали является то, что если поток замыкается вдоль проката листов, то потери в стали ниже, чем при замыкании потока поперек проката листов.
При обычной штамповке в цепях появляются участки, где поток замыкается поперек проката листов. На этих участках магнитные потери существенно увеличиваются. Во избежание этого стыки в магнитной системе делаются косыми, что позволяет так скомпоновать магнитную систему трансформатора, что практически магнитный поток на всем своем пути замыкается вдоль проката листов.
|
|
Вторым активным материалом трансформатора является медь(или алюминий) обмотки.
Расход меди при данном значении тока определяется выбранной величиной плотности тока.
При увеличении расчетной плотности расход меди снижается, но увеличиваются потери.
Поэтому следует придерживаться рекомендуемых значений плотности тока.
Методические указания составлены с целью оказания помощи студентам в определении последовательности и объема электромагнитного расчета силового трехфазного трансформатора при выполнении курсовой работы.
Настоящие методически указания содержат пример расчета,составленный по книге П.М. Тихомирова “Расчет трансформаторов” (Издание пятое, 1986 г.)
При этом использованы справочные материалы названной книги с соответствующими ссылками на номер страницы.
Справочного материала, приведенного в данном методическом руководстве вполне достаточно для выполнения курсовой работы.
Если процесс проектирования выйдет за рамки изложенного здесь материала, то необходимо обратиться к первоисточнику (П.М. Тихомиров).
Пример электромагнитного расчета