вторник, 4 сентября 2012 г.

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

image
Название: РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ


Автор: А. И. ГОНЧАРУК


Формат: djvu


Страниц: 257

Издатель: Энергоатомиздат


Описание
Изложена методика расчета силовых трансформаторов общего назначения. Описаны конструкции и устройство элементов трансформатора. Даны примеры расчета и необходимые для расчета сведения по конструкции магнитных систем, обмоток, систем охлаждения, а также необходимые справочные материалы. Указаны некоторые перспективы развития проектирования трансформаторов.
Предназначена для учащихся техникумов по специальности «Производство электрических машин и аппаратов».
Поскольку за последние десятилетия в области создания трансформаторов произошли значительные изменения, а со времени издания учебника для техникумов по расчету и конструированию трансформаторов прошло около двадцати лет, то можно понять объективную необходимость в книге, соответствующей программе курса и отражающей последние достижения в трансформаторостроении.
В данной книге рассмотрены вопросы проектирования силовых масляных трансформаторов общего назначения напряжением до 35 кВ включительно (I — III габаритов, т. е. мощностью до 6300 кВ-А с регулированием напряжения при отключенной нагрузке).
Изложенная учебная методика расчета указанных выше трансформаторов, справочные данные, необходимые для выполнения такого расчета, примеры расчета по разделам и курсового проекта соответствуют программе техникума.
Книга содержит материал о последних достижениях в трансформаторостроении, конструкциях трансформаторов и его частей, как активных, так и конструктивных, а также вспомогательных устройств.
Материал соответствует теоретической и практической подготовке учащихся, приступающих к изучению предмета.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность Н. Н. Хубларову, В. Ш. Аншину и Г. В. Мурашову за ценные замечания, которые были учтены при работе над рукописью.
Производство электрической энергии на крупных электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах необходимые количества электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Использование дешевой электрической энергии потребителями, которые находятся на значительном расстоянии, иногда измеряемом сотнями и тысячами километров, и рассредоточены по обширной территории страны, требует создания сложных разветвленных электрических сетей.
Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах. Так, при напряжении на шинах электростанции 15,75 кВ в современной сети часто применяется последовательность шести трансформаций напряжения с учетом падения напряжения на линиях передачи: 15,75 на 525 кВ; 500 на 242 кВ; 230 на 121 кВ; 115 на 38,5 кВ; 35 на 11 кВ; 10 на 0,4 или 0,69 кВ.
Необходимость распределения энергии между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой последующей ступени с более низким напряжением в целях более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 8—10 раз. В ближайшие 10—15 лет это отношение может повыситься.
Следует отметить, что по мере удаления от электростанции единичные мощности трансформаторов уменьшаются, а удельный расход материалов на изготовление трансформатора и потери, отнесенные к единице мощности, а также цена I кВт потерь возрастают. Поэтому значительная часть материалов, расходуемых на все силовые трансформаторы, вкладывается в наиболее отдаленные части сети, т. е. в трансформаторы с высшим напряжением 35 и 10 кВ. В этих же трансформаторах возникает большая часть потерь энергии, оплачиваемых по наиболее дорогой цене.
Уменьшение потерь холостого хода (XX) достигается главным образом путем все более широкого применения холоднокатаной рулонной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами — низкими и особо низкими удельными потерями и низкой удельной намагничивающей мощностью. Применение этой стали, обладающей анизотропией магнитных свойств и очень чувствительной к механическим воздействиям при обработке (продольной и поперечной резке рулона на пластины), к толчкам и ударам при транспортировке пластин, к ударам, изгибам и сжатию пластин при сборке магнитной системы и остова сочетается с существенным изменением конструкций магнитных систем, а также с новой прогрессивной технологией заготовки и обработки пластин и сборки магнитной системы и остова.
В новых конструкциях применяются косые стыки пластин в углах магнитной системы, стяжка стержней и ярм кольцевыми бандажами вместо сквозных шпилек в старых конструкциях и многоступенчатая форма сечения ярма в плоских магнитных системах. Все более широкое применение находят пространственные магнитные системы, навитые из ленты холоднокатаной стали. Это позволяет уменьшить расход активной стали, потери и ток XX.
Уменьшение потерь короткого замыкания (КЗ) достигается главным образом понижением плотности тока за счет увеличения массы металла в обмотках. Кроме того, это достигается заменой медного провода алюминиевым в силовых трансформаторах общего назначения мощностью до 16 000 кВ-А.
В настоящее время для силовых трансформаторов установлены две категории качества. К высшей категории относятся трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне лучших мировых достижений или превосходят их; к первой категории — трансформаторы, технико-экономические показатели которых находятся на уровне современных требований народного хозяйства и отвечают нормативно-техническим документам. В качестве основных критериев для отнесения трансформаторов к той или иной категории служат: значения потерь XX и КЗ, тока XX, масса трансформатора, отнесенная к единице мощности, и другие показатели.