Stan Catalin Proiect ME Transformatorul Trifazat

7/31/2019 Stan Catalin Proiect ME Transformatorul Trifazat

1/16

TEM DE PROIECT

Transformatorul trifazat

Coordonator:

...............................

Student : Stan CatalinGrupa :EM 321 (an II)

Electromecanica


2/16

ProiectTRANSFORMATOR TRIFAZAT [160KVA_6/0,4kv]

2

Problem :I. Se va proiecta un transformator trifazat de putere n ulei, de tip

exterior pentru reele de 50Hz caracterizat de datele nominale :

1. putere nominal, Sn=160KVA;2. raportul Ui/Uj=15kv/0,4kv;3. schema i grupa de conexiuni : ` Yy 6;4. reglajul tensiunilor 5%;5. tensiunea de scurtcircuit, Uk=6%;6. pierderile de scurtcircuit, Pk=3850 W;7. pierderile la funcionarea n gol, P0=150 W;8. curentul la funcionarea n gol, i0=3,3%;

9. serviciu de funcionare, S1;10.nfurrile se realizeaz din cupru;11.circuitul magnetic se realizeaz din tabl laminat la rece cu

cristale orientate.

II. Proiectul va cuprinde :

1. Calculul mrimilor de baz ;

2. Determinarea dimensiunilor principale orientative ;3. Alegerea i dimensionarea nfurrilor ;4. Calculul parametrilor de scurtcircuit ;5. Calculul parametrilor la funcionarea n gol i dimensioarea

circuitului magnetic;6. Caracteristicile de funcionare n sarcin;

III. Material dat :

1. Schema electric corespunztoare grupei de conexiuni;2. Caracteristica de funcionare.


3/16

3

Il

If

Uf Ul

Fig. 1. Schema conexiunii stea

1. Calculul mrimilor de baz

Conexiune Y -lf UU *

3

1

fl II

nfInfIn IUS **3 RezultatulCalculul tensiunii de faz pe .t.(nalt tensiune)- mrimilor:

kVkVU

U nInfI 67,83

15

3 UfI = 8,67kV

Calculul curetului de faz pe .t.-nnnfnfn IUIUS **

3

1**3

de unde:

AkV

kVA

U

SI

nfI

nnfI 39,15

464,3*3

160

*3 IfI = 6,15A

Calculul tensiunii de faz pe j.t.(joas tensiune)-

kVkVU

U nJnfJ 230,03

4,0

3 UfJ = 0,230kV

Calculul curetului de faz pe j.t.-

AkV

kVAUSI

nfJ

nnfJ 88,231

230,0*3160

*3 IfJ = 231,88A

S1=puterea pe coloana-

kVAS

S n 33,533

160

31 S1 = 53,33kVA


4/16


4

2. Determinarea dimensiunilor principale orientative

-nfurareade joastensiune

loj loi- nfurarea

de naltaoj aij aii tensiune

-date de catalog:aoj = 5 mmaij = 12 mmaii = 10 mm

aj ai loj = 30 mmloi = 30 mm

- diametrul coloanei

422

1

***

**

kRcm

R

UfBk

SkaD

= factor de suplee-pt. ; =[1,8-2,4]; adopt = 1,8

95,275,12,13

ji

ij

aaaa cm

75,1706.2*65,0*3

41

Sk

aaa

ij cm

Bc = inducia in coloan = 1,65T

km = factorul deumplere =kFe*kg=0,95*0,92=0,874kR = factorul Rogovscki = 0,95ukR= componenta reactiv a tensiunii de scurtcircuit.

67,51600

31206

*102

22

2

222

n

kkkakkR

S

Puuuu % ukR=5,67%

15,1382,0*1667,5*50*65,1*874,0

33,53*95,0*95,28,1*16 4

22D cm adopt :

Din datele de catalog se alege o valoare standard : D =14 cm

- aria coloanei01345,0

4

14,0**874,0

4*

22

D

kA mC m2

AC=0,01345m2

- diametrul mediu al nfurrilor:Dm = D+2*aoj+aij+(aj+ai) =

= 14+2*0,5+1,2+3*1,75 21,5 cm Dm =21,5cm


5/16

5

- nlimea bobinei

52,378,1

5,21*

mB

DH cm HB =37,52cm

3.

Alegerea i dimensionarea nfurrilor

a. Determinarea numerelor de spire

Uw=* 2 *f*AC*BC=* 2 *50*0,0134*1,65 = 4,9V Uw =4,9V

479,4

230

w

jf

jU

Uw spire adopt-wj = 47spire

b. Verificarea induciei n coloan:

Bc=1,65T

7079,4

3464

w

if

iU

UW spire

1w = numrul de spire de reglaj

36707*100

51 w spire

wit = 707+ 36 = 743spire wit = 743spire

c. Seciunile conductoarelor

J = densitatea medie de curent

92,35,21

9,4*

160

3850*746,0*96,0*

m

w

n

k

wsD

U

S

PkkJ A/m2 J = 3,92A/m2

15,5992,3

231,88

J

IS

jf

j mm2

Sj=59,15mm2

92,392,3

15,39 JIS ifi mm2 Si=3,92mm2

TAf

UB

Vw

UU

c

w

c

j

if

w

65,10,0134502

9,4

2

;9,447

230


6/16


6

d. Alegerea tipului de nfurri

pe joas tensiunenfurare cilindric pe nalt tensiune nfurare stratificat

e. Dimensionarea nfurrilor

- nfurarea de joas tensiune- o alegem n dou straturi, cu un canal de rcire m=2

242

47

2

j

s

ww spire /strat ws=24spire/strat

hs = nimea unei spire

15

124

2,375

1

s

B

s

w

Hh mm hs=15mm

grosimea unui strat = 415

15,59

s

j

h

Smm grosimes =4mm

Aleg urmtoarea aranjare a conductoarelor n spir :

- nfurare cu 2 conductoaren paralelizolate cu hrtie, suprapuse axial.

bconform tabelului 5-I- din ndrumar de proiectare a

I.Cioc;N.Bichir;N.Cristea ;-aleg (a i b)funcie deSj=60 mm2i nc=2

La S=30mm2 corespunde a=5mm i b=6mmRespectiv: a=5,6mm b=7,4mm

b b

4,73,5

0,70,5*2*

ba

banC ; cruia i corespunde

seciunea: 302jS mm2

recalculez densitatea de curent J a

86,330*2

88,231

j

jfj

S

IJ A/mm2 a

Se impune condiia: HB HBj- calculm nimea real a bobinei : Sj=2*30 mm

2

HBj = (ws+1)*nC*b = (24+1)*2 *7,0 = 350mm HBj = 350 mmCondiie ndeplinit: 375,2>350


7/16

7

- aleg limea canalului de rcire : hC = 7,5 mmaj = 2*a+hC = 2*5,3+8 =18 mm aj = 18 mm

a) Calculul diametrelor de joas tensiune:Dj1 = D+2*a0j = 140+2*5 = 150 mm aoj = 5 mmD

jm= D

j1+a

j= 150+18= 168 mm

Dj2 = Djm+aj = 170+18 = 188 mm Dj2 = 18,8 cm

- nfurarea de nalt tensiuneAleg un conductor rotund:

Si = mmS

dd i 33,2

92,344

4

* 2

Si=3,92mm2

d=2,3mm d= 2,6 mmizolat cu hrtie: d= 2,6 mm- Densitatea de curent pentru seciunea corespunztoare:

92,392,3

39,15

i

if

iS

IJ A/mm2

Presupunem :HBi HBj = 35 cm

1346,2

350

d

Hw Bis spire/strat d

d

654,5134

743

s

it

sw

wn straturi Ji=3,92A/mm

2

1246

743

s

it

sn

w

w spire/strat ws=124sp/strat

f. nlimea real (HBi) a bobinei:HBi = (ws+1)*d = (124 + 1)*2,6= 325mm HBi = 32,5cmHx = HBj - HBi =350-325 25 mm Hx=14mm

nfurarea de nalt tensiune se divide n dou bobinepentru a asigura o mai bun rcire:-prima bobin cu 3 straturi ctre interior-a doua bobin cu 3 straturi ctre exterior.

Obs.ele sunt separate printr-un canal de rcire hci = 6 mm.g. Grosimea nfurriide nalt tensiune ai:

ai = ns*d+hci+(ns-2)* iz =6*2,6+6+4*0,6 24 mm ai = 24 mmUs = 2*ws*Uw = 2*124*4,9= 1215,2V-din tabel : iz = 5*0,12 = 0,6 mm


8/16


8

h. Diametrele nfurriide nalt tensiune:Di1 = Dj2+2*aij = 190+ 2*12= 214 mm aij=12mmDim = Di1+ai = 214 +24= 234 mmDi2 = Dim+ai = 234 +24= 258 mm Di2 = 25,8 cm

4. Calculul parametrilor de scurtcircuit

A.Masele nfurrilor810****** jjjmwwj wSDcM =

= 3*8990*16,8**(2*30)*47*10-8 =40,18 Mwj = 40,18 Kg8

10****** iiimwwi wSDcM =

= 3*8990**23,4*3,92*743*10-8 =57,72 Mwi = 57,72Kg

B.Pierderile de scurtcircuit

a) pierderile de baz din nfurri Jj=3,86A/mm2

Pwj = km*J 2j *Mwj = 2,4 * 3,862 * 40,18 = 1436,79W Ji=3,92 A/mm

2

Pwi = km*J 2i *Mwi = 2,4 * 3,922 * 57,77= 2130,52W kmCu=2,4

kmconstanta de material[2,4-2,72]la[7501150] Pwj=1436,79W

Pwi=2130,52W

b) factorii de majorarea a pierderilor

92,095,0*2,355

)23*2(*1,7*

* r

Bj

p kH

nb

84,095,0*

6,341

121*5,2*

* r

Bi

R kH

md

)2,0(***095,01242 mak PRJ

kRJ= 1+0,095*0,922*0,54*(22-0,2) = 1,019 kRJ=1,019242 ***044,01 mdk rRI

KRI= 1+0,044*0,842*0,254*62 = 1,004 KRI=1,004c) pierderile n legturi:

lY = 7,5 * HB

9,12546*92,16*

52,355,7*69,1155

***

JJm

J

wJJwD

lPP W Pj=119,09W

2,8724*2,239*

6,3415,7*64,1741

***

Iim

i

wIIwD

lPP W Pi=8,2W


9/16

9

d)pierderi n cuv Pcv = 10 * k * Sn = 10*0,015*160 = 24 W k = 0,015(tab)

Pcv=24W

e) pierderile totale de scurtcicuitPk = kRJ * PwJ + kRI * PwI + PJ + PI + Pcv =

= 1,019*1155,69+1,004*1741,64+125,91+8,2+24 Pk = 3084,36WAvem din datele iniiale: Pk = 3120 W r = 1,14 %

%14,1100*3120

3084,363120100*

kd

kckd

rP

PP valoarea este

f) densitatea de suprafa a pierderilor acceptabilAwJ = nauj * kp * * Djm * HBj =

=2 * 0,95 * * 0,1692* 0,3552 = 0,35 m2AwI = nauI * kp * * Dim * HBI =

= 4 * 0,9 * * 0,2392 * 0,3416 = 0,92 m2

54,112135,0*3

69,1155*019,1

*3

*

wJ

wJrJ

JA

Pkq W/m2

55,63392,0*3

64,1741*004,1

*3

*

wI

wIrI

IA

Pkq W/m2

- valorile se ncadreaz n limitele impuse

C.Tensiunea de scurtcircuit

a. componenta activ

88,1160*10

94,3018

*10

n

k

kaS

PU % Uka = 1,88%

b. componenta reactiv Ukr=2,68 %3

2

110*

*

******92,7

Bw

qRm

krHU

khalSfU

aj=1,92;ai=2,52cm

68,248,12,13

ijjiaa

aa cm =2,68cm

lm = lungimea medie a spirei

)2

92,1*339,22,115(*

)2

*3(* 1

ji

ijjm

aaaDl

lm = 63,69cm

=4,154,3

)39,292,12,1(2

52,37

)(2

ijij

B

aaa

H


10/16


10

953,04,3**2

11

**2

11

Rk

kR=0,953

0031,0056,02,355

20 2 xH

Hx

Bj

X

014,1953,0*68,2*352,35*0031,01

***1

2

r

Bj

qkar

Hxk

32

10*02,5*52,35

014,1*953,0*63,2*69,63*33,53*50*92,7krU Ukr = 3,82 %

%26,482,388,1 2222 krkak uuU Uk = 4,26%

5.Calculul parametrilor la funcionarea n gol idimensionarea circuitului magnetic

A.Determinarea dimensiunilor circuitului magnetic

Miezul magnetic se realizeaz din tabl laminat larece, cu cristale orientate, de tip ARMCO M5, de 0,30mm grosime.seciunea coloanei si a jugurilor D = 140 mm =14cmcum D = 14 cm nt = 6 trepte


11/16

11

calculul grosimii treptelor

mmaDb cc 4,192

1352

140)2

()2

(

22

2121

ntole = 33,6530,0

4,19

30,0

cib ntole = 64*0,30=19,2mm bci=19,2

mm

mmbaD

b cc

c 85,162,19)2

120()

2

140()

2()

2(

22

1

222

2

ntole = 18,5630,0

85,16

30,0

cib ntole =56*0,3=16,8mm bc2=16,8

mm

bbaDb ccc

c

3,10

8,162,19)2

105()2

140()2

()2

( 2221

232

3

ntole = 33,3430,0

3,10

30,0

cib

ntole =34*0,3=10,2mm bc3=10,2mm


12/16


12

mm

bbbaD

b cccc

c

2,72,108,16

2,19)2

95()

2

140()

2()

2(

22

321

242

4

ntole = 0,2430,0

2,7

30,0

cib ntole =24*0,3=7,2mm bc4=7,2mm

mm

bbbbaD

b ccccc

c

2,22,72,108,162,19

)2

85()

2

140()

2()

2(

22

4321

252

5

ntole = 33,730,0

2,2

30,0

cib ntole =10*0,3=3mm bc5=3mm

mm

bbbbbaD

b cccccc

c

86,232,72,108,162,19

)2

75()

2

140()

2()

2(

22

54321

252

6

ntole = 5,930,086,2

30,0

cib ntole =8*0,3=2,4mm bc6=2,4mm

Obs. - numrul de tole trebuie s fie parDin tabelul standard rezult

ntaci ntole

bci Aci aij Aijmm mm cm2 mm cm2

1 135 64 19,2 25,92 155 29,762 120 56 16,8 20,16 135 22,68

3 105 42 12,6 13,23 120 15,124 95 26 7,8 7,41 105 8,195 85 14 4,2 3,57 95 3,996 75 8 2,4 1,8 75 1,8

tot 210 63 72,09 81,54Aria coloanei:

Aria jugului:

242 015378,010*78,15389,762*2 mcmAA jj

Grosimea pachetului de tole:1266322 ibb mm 126b mm

ntole suprapuse = 2 * 196 = 392tolea) aria net a seciunii coloanei

24-6

1

01369,010*09,27*95,022 mbakA iiFeci Aci =0,01369m

2

24201441,010*18,14409,722*2 mcmAA

cic


13/16

13

b)aria net a jugurilor24-

6

1

0146,010*76,89*95,022 mbakA jjFej Aj =0,01461m2

c) induciile reale

65,101369,0502

02,52 C

wC

AfUB T Bc [1,3 1,7]T

546,10146,0

01369,0*65,1*

j

CCj

A

ABB T

d)dimensiunile miezului magneticH = nlimea coloaneiH = HB + l0i + l0j = 37,52+3+3=43,52cm H=43,52cm

C = distana dintre razele coloanelor

C = Di2 + aii =18,92+1=19,92cm C=19,92cmF = lrgimea ferestreiF = Cai = 19,92+2,52=22,44cm F=22,44cm

e) modul de mpachetare a miezuluiSe utilizeaz nfurri sub un unghi de 900i se aleg dimensiunile

tolelor n afara dimensiunilor miezului magnetic

A.Masa miezului magnetica.Masele coloanelor

kg

baaaHbaHckMtn

ncncnjjccFeFeC

8,14311,35040436,0

24,05,75,75,1552,43

42,05,8652,4378,05,9552,43

26,15,105,352,4368,112252,4392,15,1352,43

1065,795,032

)(102

3

111

6

Mc =143,8 Kg


14/16


14

b.Masele colurilor

kg

abakcM

tn

njncncFeFeco

53,839,9570872,05,724,05,75,942,05,8

5,1078,05,91226,15,10

5,1368,1125,1592,15,13

1065,795,03410436

Mco =83,5 Kg

c.Masele jugurilor

kg

baaCbaaCbaaC

baaCkcM

jjcjjcjjc

n

njnjciFeFej

t

74,3838,66305814,0

24,05,75,792,1942,05,95,892,1978,05,105,992,19

26,1125,1092,1968,15,131292,1992,15,155,1392,1905814,0

.. .10765095,0134

)(10)1(4

666222111

6

6

Mj =38,7 Kg

d.Masa total a miezului magnetic

Mnr = Mc + Mco + Mj = 143,8+83,5+38,7= 266kg Mnr =266 Kg

B.Calculul pierderilor n fier

Tabla aleas este de tip ARMCO M5, groas de 0,30 mmpentru BC = 1,65 T, avem poc = 1,63;pentru Bj = 1,546 T, avem pj = 1,2;pentru Bmed = 1,5 98 T, avem poco = 1,44;

P0c = k0Fe*(poc*Mc + pj*Mj + poco*Mco)== 1,17*(1,63*143,8 + 1,2*83,53 + 1,44*38,74)=456,8W P0c = 456,8W

Eroarea relativ:

%19,0475

3678,456

0

00

d

cr

P

QP


15/16

15

C.Curentul la funcionarea n gol

36,023,028,0222

0

2

00 ra iii % i0=0,36%

28,0160*108,456

100

0

N

ca

SPi % Q0 =367Var

23,0160*10

367

10

00

N

rS

Qi %

36774,389,053,831,18,1434,112,10000

jjcococco MqMqMqkQ Var

6.Caracteristicile de funcionare n sarcin:

U1 = Un = ct.

A.Caracteristica randamentului : f f = fn = ct..cos

2 ct 7,0cos

2

nI

I2 - factorul de ncrcare 1

969,04568,0084,317,01601

7,01601

cos

cos2

0

2

2

2

PPS

S

Kn

n

0,969

Randamentul este maxim pentru valoarea :

384,03084

8,4560 Kn

mP

P

I

I

B.Caracteristica extern :U1 = Un = ct.f = fn = ct

22

2

sincos

.7,0cos

ct

%192,37,068,27,088,11)sincos(* 222 KrKa uuu 1

u2 =3,192 %

Vu

UUU

UUu 370

100

192,312,381

1001100 2

202

20

2202


16/16


16

VUw

wU i 2,3816000

724

46

1

220

Stan Catalin Proiect ME Transformatorul Trifazat

Documents