课程设计-电力变压器台数和容量的最佳方案设计
编号：1151401127
课程设计
（2011级本科）
题目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计
系（部）院：物理与机电工程学院
专业：电气工程及其自动化
作者姓名：谭小峰
指导教师：刘永科职称：副教授
完成日期：2014 年7 月 1 日
二○一四年七月
目录
1 前言
1.1 设计任务书 (1)
1.2基础资料 (3)
2 主接线方案的选择 (4)
3变压器的选择 (5)
3.1 变压器容量的选择 (5)
3.2 变压器台数的选择 (5)
4方案中变压器容量的经济比较 (5)
4.1 变压器经济比较 (5)
4.2 综合费用比较 (7)
4.3 动态比较 (7)
附电气主接线图 (9)
全文总结 (10)
前言
变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度，取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力，取决于与之相联结的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断降低;又国家节能减排政策，鼓励企业开展经济运行工作;建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制度，作者认为一般都应考虑如下因素：
(1)变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。
(2)对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足N-1的要
求。
河西学院本科生课程设计任务书
电力变压器台数和容量的最佳方案设计
变压器是变电所、发电厂和输配电网络的主要电气设备，合理选择电气设备是保证电力系统运行可靠、安全的首要任务。以变压器这个电器元件为例满足其技术性要求的同时还应考虑综合经济性选择电器设备。为此，选择两种以上变压器容量进行综合经济比较确定其最佳方案。
一、基础资料
一般变压器台数的选族原则是当工厂负载属于三级负载时，或只有极少量的一、二级负载，并且可以从就近的其他供电点获取6-10kv 的独立备用电源时，可考虑装设一台主变压器。如工厂的一、二级负荷所占比重较大，这时必须要装设两台变压器，而且在设计主要接线时应考虑两台变压器之间可互为备用，且在容量选择时要考虑至少满足一台故障或检修时另一台能满足全部一、二级负荷的需求。
其容量选择一般按变压器的额定容量
ca
S S N ≥变压器所带的总计算负荷考虑（或满足一、
二级负荷的要求）。
（1）电力系统简图如图所示。两路电源进线、变压器选两台。
电力系统简图
（2）选总用电负载21L L S S +=6+j4MVA,则cos 832.0=?。变压器一、二次侧电压为35kv 、10.5kv 。 （3）选用两种主接线及运行方式，两种不同型号的变压器进行经济及技术比较。 （4）年最大负载小时数为h 5500max =T ，最大损耗所需利用小时τ=4150h 。 （5）电价为1.0元/kwh
（6）初选每台变压器容量按70%的总负载容量选择，即MVA S 05.5%70=.因为一、二级负载占总负载的70%。变压器允许过负载的倍数为1.10。
（7）开关设备按最大负载选择。10kv 引出线的保护装置动作时间设1.5s 。 （8）自然条件设计在地区为安徽省安庆市：海拔高度为40.9m ，累计最热月平均温度为28.9℃，极端最高温度40.6℃，极端最低为-12.5℃，雷暴日数为44日/年
三、变压器的选择
三、变压器的选择
一种方案明显比第二种方案运行更可靠，切换操作更灵活，但相对投资多一些，故采用第一种方案。
2-1 全桥
2-2 外桥
（4）（4）主接线的投资全桥式双母线（图2-1）与采用外桥式双母线（图2-2）相比 多两组高压断路器，故主接线的经济性比较差。但设备选择原则，是正常运行的条件下选择，短路情况下校验。下面主要分析变压器台数和容量的选择方法。
三、变压器的选择
1、变压器容量的选择
变压器容量的选择方案很多。例如，同容量不同型号；同型号不同容量；同型号同容量生产厂家不同；产地不同等。这里选择同容量不同型号进行分析比较。
初选方案一：选用SL7-5000/35(三相自冷式铝线电力变压器)，额定容量为5000KV A ，35/10.5，阻抗电压百分数为7%，YNd11接线，空载损耗6.750kW ，短路损耗为36.7kW ，空载电流百分数为2%，参考价格为59.4万元（每台参考价）。以上数据由表查得。
初选方案二：选用SLZ-5000/35（油浸自冷式或风冷式的三相有载调压变压器），额定容量为5000kV A ，YNd11接线，阻抗电压为7%，空载损耗为13.5kW ，短路损耗为47.5kW ，空载电流百分数为1.5%，参考价格为58万元（每台参考价）。以上数据由参考文献查得。
2、电力变压器台数的选择
用电负载为A MV j S S L L ?+=+4621时，每种方案均选择两台变压器，每台变压器正常运行时的负载容量为3.61A MV ?，正常变压器负载率为
722.05/61.3/1===NT L S S β。一台变压器停电或故障时，另一台必须承担一、二级负载。不正常运行状态下变压器负载率为
01.15
05
.5max ===
NT S S β，小于允许过载倍数1.1。因此，每台变压器承担的最大负载为A MV ?05.5。
四、方案中变压器容量的经济比较
经济比较包括计算综合投资、计算年运行费用和所选方案综合比较的内容。计算分析时，只考虑各个方案中不同的部分。
1、变压器的经济比较
（1）计算综合投资Z 。综合投资包括变压器综合投资、配电装置综合投资、输电线路综合投资等。配电装置综合投资有断路器、隔离开关、互感器等设备的投资。两种方案的配电装置综合投资、输电线路综合投资相差很小，故只考虑变压器的综合投资。
变压器的综合投资不仅包括变压器本身价格，还包括运输、现场安装、架
构、基础、铁轨、电缆等附加费用可用0100Z a
计算，0Z 是变压器本身价格，35kV 网络取100~50=a 。变压器综合投资为T Z 。
选择SL7-5000/35的变压器方案一的综合投资
()1.89100/5014.591001011=+=??
? ??
+=Z a Z T （万元）
式中 01Z ------方案一中变压器本身的价格。 选择SLZ-5000/35的变压器方案二的综合投资
()87100/501581001021=+=??
? ??
+=Z a Z T （万元）
式中 02Z -----方案二中变压器本身价格。
（2）计算年运行费用U 。年运行费用包括设备折旧费、设置维修费和电能
损耗费三项费用。两种方案的配电装置、输电线路的年运行费用相差很小，故只考虑变压器年运行费用。
1）变压器的折旧费。
方案一变压器SL7-5000/35的折旧费按综合投资的5.8%计算
1678.51.8905.0%8.511=?=?=T T Z U （万元） 方案二变压器SLZ-5000/35的折旧费按综合投资的5.8%计算 046.587058.0%8.522=?=?=T T Z U （万元） 2）变压器的维护费用
方案一变压器SL7-5000/35的维护费按综合投资的3%计算 ()673.21.89%3%2.4~%2.211=?=?=T Z U （万元） 方案二变压器SLZ 5000/35 的维护费按综合投资的3%计算 ()61.287%3%2.4~%2.222=?=?=T Z U （万元） 3）电能损耗费
()()???
?????????? ????+?+???+?=?τ2
00N L K r K r S S Q K P T Q K P A (kWh) （4-7）
式中 r K ------无功当量，取0.1kWh/kvar ； T------年运行小时数8760h ；
τ------变压器的最大负载损耗小时4000~5000h,取4150h 。
方案一中变压器SL7-5000/35的电能损耗1A ?由式（4-7）得
()()???
????
?????? ????+?+???+?=?τ2
001N L
K r K r S
S Q K P T Q K P A
??
?
????????? ????? ????++???? ????+=415051.36500010071.07.368760500010021.075.62
66.30184066.155********=+=（kWh ）
由式 （4-7）中知
K T P P P ??+?=?20β K T Q Q Q ??+?=?20β
NT K NT
NT T S U S S S I Q ?????
? ??+?=?100%
100%
2
0 方案一变压器SL7-5000/35的电能损耗费
=11T U 台数×损耗×电价=0.1184.3011?=???电价A =30.184（万元） 方案二变压器SLZ-5000/35 的电能损耗费2A ?为
()()???
????
?????? ????+?+???+?=?τ2
002N L
K r K r S
S Q K P T Q K P A
??
?
????????? ????? ????++???? ????+=415051.36500010071.05.47876050001005.11.05.132
61.36243461.178474183960=+=（kWh ） 方案二变压器SLZ-5000/35的电能损耗费
=22T U 台数×损耗×电价=244.360.1244.3612=?=???电价A （万元）
2. 综合费用（总费用）比较
方案一总费用1S =计算综合投资Z+计算年运行费用U ，有 111111T T T U U U Z S +++= =89.1+2.673+5.1678+30.184
=127.125（万元）
方案一总费用2S =计算综合投资Z+计算年运行费用U ，有
222222T T T U U U Z S +++= =87+5.046+2.61+36.244 =130.9（万元）
3.动态分析比较
第一次投入运行的投资费用，方案一SL7-5000/35比方案二SLZ-5000/35多投入4.5696万元[(96.9408－94.656)×2]。年折旧维护费用方案一SL7-5000/3
比方案二SLZ-5000/35多投入0.3696万元[(7.8404－7.656)×2]。选用SL7-5000/35的年电能损耗费用比SLZ-5000/35的年电能损耗费用每年少12.12万元[(30.184－36.244)×2]。由此看来，年电能损耗所需费用很大，则降低网络的意义非常大，其措施要合理。当然，上述变压器选择不仅是投资和费用，还有供电贴费、容量和占地费的项目，这里均没有考虑。
由上面的分析计算可知，选用SL7-5000/35的综合投资费用是96.9408万元，而选用SLZ-5000/35的综合投资费用是94.656万元；选用SL7-5000/35的年电能损耗费用比SLZ-5000/35的损耗电费用每年少12.12万元。故多投资的的综合费用可以从降低电能损耗加以补偿，经几年偿还初投资所需费用。为此
SL7-5000/35系列的变压器更具有经济性。综上所述，无论从技术要求或经济费用比较，选用SL7-5000/35系列无载调压、片内散热的低损耗节能变压器为最佳方案。变压器选择的经济结果见表4-6。
表4-6变压器选择的经济比较（单位：万元/台）
本例以原始数据分析，原始条件不同则选择的一次方案不同。经过技术比较和经济比较最后选择全桥双母线、SL7型变压器的方案。电气主接线图如图
4-1所示。
五、结论
通过电力系统稳态运行分析和设计，知道了合理选择变压器的容量、台数，不但关系到电力系统运行安全、可靠、经济的重要条件及重要内容，而且不同的选择方案会使变压器的综合经济费用不同。为了选择最佳运行方案，满足技术和经济的要求，必须合理选择变压器。变压器的选择是电力设备管理、系统调度运行的重要参考依据。
电力系统稳态分析课程设计成绩评定表
指导教师签字：
年月日
电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—630/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司130274 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 1、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 2、直流电阻：
绕阻S位置 实测值（mΩ）最大不平衡 率% AB BC AC 高压1 1049 1050 1050 0.1 2 993.8 994.2 993.9 3 937.7 938.6 938.1 低压a～o b～o c～o 2.8 1.271 1.281 1.307 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告
装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期：2013.07.25 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 型号电压比制造厂家出厂编号S11—M—650/10 10000/400 南阳市鑫特电气有限公司131105 容量相数接线组别出厂日期630KVA 3 DY0—11 2013.07 二、试验项目： 4、绝缘电阻及吸收比： 测量部位R15”（MΩ）R60”（MΩ）吸收比 高压/低压及地2500 低压/高压及地2500 5、直流电阻： 实测值（mΩ）最大不平衡绕阻S位置 率% AB BC AC 高压 1 1050 1048 1050 0.1
电力变压器主要技术参数 变压器在规定的使用环境与运行条件下,主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。主要包括:额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、 空载电流、空载损耗与负载损耗)与总重。 A、额定容量(kVA):额定电压、额定电流下连续运行时,能输送的容量。 B、额定电压(kV):变压器长时间运行时所能承受的工作电压、为适应电网电压变化的需要, 变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压、 C、额定电流(A):变压器在额定容量下,允许长期通过的电流、 D、空载损耗(kW): 当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上,其余绕组开路时所吸 取的有功功率。与铁心硅钢片性能及制造工艺、与施加的电压有关、 E、空载电流(%): 当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流、一般以额 定电流的百分数表示、 F、负载损耗(kW): 把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此 时变压器所消耗的功率、 G、阻抗电压(%):把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电 流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压、一般以额定电压的百分数表示、 H、相数与频率:三相开头以S表示,单相开头以D表示。中国国家标准频率f为50Hz。国外 有60Hz的国家(如美国)。 I、温升与冷却:变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升、油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。冷却方式也有多种:油浸自冷、 强迫风冷,水冷,管式、片式等。 J、绝缘水平:有绝缘等级标准。绝缘水平的表示方法举例如下:高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为 LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV、奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为
《机械原理》课程设计 计算说明书 设计题目：健身球检验分类机 院系: 工学院 专业：机制 班级： 1301班 设计者：揭宗浩 学号： 20131168 指导老师：林金龙 日期： 2015年6月16日
目录 第1章设计任务 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2设计任务 (1) 第2章机械运动方案的设计及分析决策 (2) 2.1方案设计及分析 (2) 2.2工作原理 (3) 2.3工作流程 (4) 第3章机构尺度综合 (5) 3.1机构尺寸设计 (5) 3.2进料机构设计 (11) 设计小结 (14) 参考书目 (15)
第1章设计任务 1.1 设计题目 设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。 健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。 1. ф40≤第一类≤ф42 2. ф42<第二类≤ф44 3. ф44<第三类≤ф46 其他技术要求见表1： 表1 健身球分类机设计数据 1.2 设计任务 1.健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构。 2.设计传动系统并确定其传动比分配。 3.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图。 4.图纸上画凸轮机构设计图（包括位移曲线、凸轮廓线和从动件的初始位置）；要求确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，确定凸轮廓线。盘状凸轮用电算法设计，圆柱凸轮用图解法设计。 5.设计计算其中一对齿轮机构。 6.编写设计计算说明书。 7.学生可进一步完成：凸轮的数控加工，健身球检验分类机的计算机演示验证等。 表2为设计任务分配表。 表2
1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
课程设计说明书 课程名称： 设计题目：健身球自动检验分类机的设计专业：班级： 学生: 学号: 指导教师: 日期：
目录 一、设计任务书 (3) 1.1功能要求及工艺动作分解提示 (3) 1.2 设计方案提示 (3) 二、健身球自动检验分类机方案设计 (3) 2.1功能分解 (4) 2.2功能逻辑图 (4) 2.3方案设想 (4) 2.4原动机及传动机构的选择 (6) 2.4.1原动机的选择 (6) 2.4.2传动机构的选择 (6) 2.5执行机构的选择与比较 (7) 2.5.1进料与送料 (8) 2.5.2检验分类与按类存放 (10) 三、机械系统运动方案的拟定与比较 (12) 3.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 (12) 3.2绘制机械系统运动转换功能图 (12) 3.3根据执行构件的运动形式选择机构 (12) 3.4用形态学矩阵法创建机械系统的运动方案 (13) 四、机械系统工作运动循环图 (14) 4.1根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (14) 五、机构的尺寸设计及运动分析 (15) 5.1凸轮机构的设计 (15)
5.2结果分析 (20) 5.3减速装置的尺寸设计 (20) 六、机构运动总体方案图 (24) 6.1运动方案简图 (24) 6.2健身球检验分类机工作原理 (25) 6.2.1健身球检验分类机工作流程 (25) 6.3健身球检测分类机分析与评价 (26) 七、总结 (26) 八、主要参考资料 (27)
一、设计任务书 （1）功能要求及工艺动作分解提示 1)总功能要求 将不同直径的健身球按直径分类存放。 2)工作原理及工艺动作分解提示 健身球自动分类机的功能是将不同直径的健身球（石料）按直径分类，并送到各指定位置。整个工作过程（包括进料、送料、分类、按类存放）自动完成。 （2）原始数据和设计要求 健身球直径围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类：40≤ф≤42 ；第二类：42<ф≤44；第三类：44<ф≤46。 生产率（分类速度）20个/min。 （3）运动方案构思提示 健身球自动分类机可以有多种运动方案实现。一般的思路在于： 1)球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如：第一个接料口直径为42mm，中间接料口直径为44mm，而第三个接料口直径稍大于46mm。使直径小于（等于）42mm的球直接落入第一个接料口，直径大于42mm的球先卡在第一个接料口，然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。以此类推。 2)送料机构、接料机构、间歇机构可由曲柄滑块机构、槽轮机构、凸轮机构等实现。 （4）建议完成的设计工作量 1)本题设计时间为两周。 2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 3)按工艺动作过程拟定运动循环图。 4)构思系统运动方案(至少二个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 6)绘制系统机械运动方案简图。 7)编写设计说明书。 二、健身球自动检验分类机方案设计
编号：1151401127 课程设计 （2011级本科） 题目：电力变压器台数和容量的最佳方案设计 系（部）院：物理与机电工程学院 专业：电气工程及其自动化 作者姓名：谭小峰 指导教师：刘永科职称：副教授 完成日期：2014 年7 月 1 日 二○一四年七月
目录 1 前言 1.1 设计任务书 (1) 1.2基础资料 (3) 2 主接线方案的选择 (4) 3变压器的选择 (5) 3.1 变压器容量的选择 (5) 3.2 变压器台数的选择 (5) 4方案中变压器容量的经济比较 (5) 4.1 变压器经济比较 (5) 4.2 综合费用比较 (7) 4.3 动态比较 (7) 附电气主接线图 (9) 全文总结 (10)
前言 变电站内变压器容量和台数是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素，而容量大小和台数多少的选择往往取决于区域负荷的现状和增长速度，取决于一次性建设投资的大小，取决于周围上一级电网或电厂提供负载的能力，取决于与之相联结的配电装置技术和性能指标，取决于负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低，取决于变压器单位容量造价、系统短路容量和运输安装条件等等，近几年随着变压器制造技术的不断提高，变压器自身质量和安全运行水平大幅度提高;变压器空载损耗下降的幅度大，变压器经济运行的负载率得到不断降低;又国家节能减排政策，鼓励企业开展经济运行工作;建设、扩建和变压器增容的台数和容量的选择，国内尚无明确具体的规定，也是随技术水平提高不断完善的一个系统工程，一般根据常规经验和规划者的观点来进行;结合相关规程制度，作者认为一般都应考虑如下因素： (1)变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要，即满足全部用电设备总计算负荷的需要，避免变压器长期处于过负荷状态运行。新建变电站变压器容量应满足5-10年规划负荷的需要，防止不必要的扩建和增容，也减少因为扩建增容造成的大面积和长时间停电;对较高可靠性供电要求的变电站一次最好投入两台变压器，变压器正常的负载率不大于50%为最好。 (2)对于供电区域内有重要用户的变电站，应考虑一台变压器在故障或停电检修状态下，其它变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般负荷的变电站，任何一台变压器停运，应能保证全部负荷的70%-80%的电力供应不受影响，城区变电站变压器台数和容量应满足N-1的要求。
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目录
第一章 功能与设计要求 .........................................2
1.1 功能要求 ........................................................2 1.2 工作原理 ........................................................2 1.3 功能分解 ........................................................2 1.4 功能原理的工艺过程分解 ..........................................3
第二章 机械系统的选择与比较 ..................................5
2.1 电动机的选取 ....................................................5 2.2 传动机构的选取与比较 ............................................5 2.3 执行机构的选取与比较 ............................................7 2.4 构件的运动形式 ..................................................9 2.5 机械系统运动转换功能图 ..........................................9 2.6 用形态学矩阵法创建机械系统运动方案 .............................10
第三章 尺寸设计 ................................................11
3.1 电动机 .........................................................11 3.2 减速装置 .......................................................11 3.3 皮带传动 .......................................................12 3.4 齿轮系传动 .....................................................13 3.5 直齿锥齿轮 .....................................................13 3.6 检料机构 .......................................................15 3.7 送料机构 .......................................................16 3.8 凸轮机构 .......................................................18
第四章 方案分析与评价 ........................................20
4.1 优点 ...........................................................20 4.2 缺点 ...........................................................20 4.3 改进 ...........................................................21
附录 .............................................................. 22
总结 .............................................................. 28
参考文
献..................................................................
专业 知识分享
目录
参考文 献............................................................. ......................................................29
第一章
功能与设计要求
功能要求
具体设计要求如下： 健身球检验分类机能够实现进球、送球、检测球、接球的一体化功能。 健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。 健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为 三类。 1.ф40 mm≤第一类≤ф42 mm 2.ф42 mm<第二类≤ф44 mm 3.ф44 mm<第三类≤ф46 mm
工作原理 健身球检验分类机是由进料机构、送料机构、接料机构以及电动机组 成。进料机构是持定量的健身球，以直线、间歇的运动过程进球；送料 机构是在往复直线运动过程中，运用曲柄滑块或者凸轮推杆使健身球能 持续定量的进入工作台相对应的小槽内，根据效率要求，让健身球每 6 秒钟进入一个，使工作持续稳定进行；检验机构是由上往下直径分别为 42mm、44mm、46mm 的小槽，根据小球能通过而打球不能通过的原理， 使健身球直径为 40mm 至 42mm 的可以通过第一个孔，使健身球直径为 42mm 至 44mm 的可以通过第二个孔，使健身球直径为 44mm 至 46mm 的可 以通过第三个孔，从而通过孔的大小实现对健身球的检验以及分类；接 料装置是在运用接球通道将掉下来的球通过滚槽进入指定的装置，把球
1 前言 随着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加。为了解决热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区远离用电比较集中的城市和工矿区这个矛盾，需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。 电力系统是有各种电力系统元件组成的，它们包括发电、输变电、负荷等机械、电气主设备以及控制、保护等二次辅助设备。WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统是一个完整的电力系统典型模型，它为我们提供了一个自动化程度很高的多功能实验平台，是为了适应现代化电力系统对宽口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。 本设计所要完成的工作是利用VC语言开发WDT电力系统综合自动化实验台监控软件，主要是完成准同期控制器监控软件的编写，它要求能显示发电机及无穷大系统的相关参数，如电压、频率和相位角，并能发送准同期合闸命令。
2 电力系统实验台 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化实验教学系统主要由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分组成（如图2.1所示）。 图 2.1 WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验系统 2.1 发电机组 该系统的发电机组主要由原动机和发电机两部分构成，另外，它还包括了测速装置和功率角指示器（用于测量发电机电势与系统电压之间的相角 ，即发电机转子相对位置角），测得的发电机的相关数据传输回实验操作台，与无穷大系统的相关参数进行比较，从而确定系统是否满足了发电机并网条件。 2.1.1 原动机 在实际的发电厂中，原动机一般用的是水轮机、气轮机、柴油机或者其他形式的动力机械，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转换为带动发电机轴旋转的机械能，从而带动发电机转子的旋转。 在WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台的发电机组中，原动机是由直流发电机（P N=2.2kW，U N=220V）模拟实现其功能的。直流电动机（模拟原动机）与发电机的结
电力变压器基本型号及参数知识 干式变压器: 例如,(ＳＣＢ１０－１０００ＫＶＡ／１０ＫＶ／０.４ＫＶ): Ｓ的意思表示此变压器为三相变压器,如果Ｓ换成Ｄ则表示此变压器为单相。 Ｃ的意思表示此变压器的绕组为树脂浇注成形固体。 Ｂ的意思就是箔式绕组,如果就是Ｒ则表示为缠绕式绕组,如果就是Ｌ则表示为铝绕组,如果就是Ｚ则表示为有载调压(铜不标)。 １０的意示就是设计序号,也叫技术序号。 １０００ＫＶＡ则表示此台变压器的额定容量(１０００千伏安)。 １０ＫＶ的意思就是一次额定电压,０.４ＫＶ意思就是二次额定电压。 电力变压器产品型号其它的字母排列顺序及涵义。 (１)绕组藕合方式,涵义分:独立(不标);自藕(Ｏ表示)。(２)相数,涵义分:单相(Ｄ);三相(Ｓ)。(３)绕
组外绝缘介质,涵义分;变压器油(不标);空气(Ｇ):气体(Ｑ);成型固体浇注式(Ｃ):包绕式(ＣＲ):难燃液体(Ｒ)。(４)冷却装置种类,涵义分;自然循环冷却装置(不标):风冷却器(Ｆ):水冷却器(Ｓ)。(５)油循环方式,涵义:自然循环(不标);强迫油循环(Ｐ)。(６)绕组数,涵义分;双绕组(不标);三绕组(Ｓ);双分裂绕组(Ｆ)。(７)调压方式,涵义分;无励磁调压(不标):有载调压抑(Ｚ)。(８)线圈导线材质,涵义分:铜(不标);铜箔(Ｂ);铝(Ｌ)铝箔(ＬＢ)。(９)铁心材质,涵义;电工钢片(不标);非晶合金(Ｈ)。(１０)特殊用途或特殊结构,涵义分;密封式(Ｍ);串联用(Ｃ);起动用(Ｑ);防雷保护用(Ｂ);调容用(Ｔ);高阻抗(Ｋ)地面站牵引用(ＱＹ);低噪音用(Ｚ);电缆引出(Ｌ);隔离用(Ｇ);电容补偿用(ＲＢ);油田动力照明用(Ｙ);厂用变压器(ＣＹ);全绝缘(Ｊ);同步电机励磁用(ＬＣ)。 变压器型号 一、电力变压器型号说明如下:
《机械原理》课程设计说明书健身球检验分类机 院部：机电工程学院 班级：12机械卓越班 姓名：王晨一 学号：21206072541 指导教师：钱外声
目录 一、设计任务书 (3) 1.1设计题目及数据 1.2设计方案 1.3设计任务 1.4工作原理以及工艺动作流程图(a)与功能逻辑图(b) 二、执行构件及其运动设计 (5)
2.1进料与送料机构 2.2检验分类与按类存放机构 2.3执行构件的运动循环图（运动协调性）设计2.4机构选型及组合 2.4.1根据工艺过程确定执行构件的运动形式 2.4.2根据执行构件的运动形式选择机构2.5方案评价及优选 2.6方案结果分析 2.7减速装置的尺寸设计 2.7.1齿轮系传动 2.7.2皮带传送 2.7.3直齿锥齿轮
三、机械系统的运动简图及相关性能分析和方案评价 (16) 3.1运动方案简图 3.2健身球分类机优、缺点 3.3健身球分类机的改进 3.4方案整体评价 四、参考文献 (18) 一、设计任务书
1.1设计题目及数据 设计健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。 健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类：第一类：40≤ф≤42 ；第二类：42<ф≤44；第三类：44<ф≤46。其他技术要求见下表： 健身球分类机设计数据表 1.2设计方案 1.球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如：第一个接料口直径为42mm，中间接料口直径为44mm，而第三个接料口直径稍大于46mm。使直径小于（等于）42mm的球直接落入第一个接料口，直径大于42mm的球先卡在第一个接料口，然后由送料机构将其推出滚向中间接料口。以此类推。 2.球的尺寸控制还可由凸轮机构实现。 3.此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等。可由曲柄滑块机构、槽轮机构等实现。 1.3设计任务 1.健身球检验分类机一般至少包括凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构； 2.设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图； 3.图纸上画出健身球检验分类机的机构运动方案简图和运动循环图；
目录
第一章 功能与设计要求 ...................................................................................2
1.1 功能要求..................................................................................................................2 1.2 工作原理..................................................................................................................2 1.3 功能分解..................................................................................................................2 1.4 功能原理的工艺过程分解......................................................................................3
第二章 机械系统的选择与比较 ....................................................................5
2.1 电动机的选取..........................................................................................................5 2.2 传动机构的选取与比较..........................................................................................5 2.3 执行机构的选取与比较..........................................................................................7 2.4 构件的运动形式......................................................................................................9 2.5 机械系统运动转换功能图......................................................................................9 2.6 用形态学矩阵法创建机械系统运动方案............................................................10
第三章 尺寸设计 ................................................................................................ 11
3.1 电动机.................................................................................................................... 11 3.2 减速装置................................................................................................................ 11 3.3 皮带传动................................................................................................................12 3.4 齿轮系传动............................................................................................................13 3.5 直齿锥齿轮............................................................................................................13 3.6 检料机构................................................................................................................15 3.7 送料机构................................................................................................................16 3.8 凸轮机构................................................................................................................18
第四章 方案分析与评价 .................................................................................20
4.1 优点........................................................................................................................20 4.2 缺点........................................................................................................................20 4.3 改进........................................................................................................................21
附录 ............................................................................................................................22
总结 ............................................................................................................................28
参考文献...................................................................................................................29
电力变压器试验报告装设地点：幸福里小区运行编号：14#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 3、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：15#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号：
二、试验项目： 6、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目：
9、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格 四、试验仪器及编号：BCSB系列多用型实验变压器、JRR-10直流电阻测试仪、ZC-7绝缘摇表 五、试验负责人： 六、试验人员： 七、备注： 电力变压器试验报告 装设地点：幸福里小区运行编号：4#箱变试验日期： 试验性质：交接天气：晴温度：36 ℃ 相对温度： 一、设备型号： 二、试验项目： 12、交流耐压试验： 交流耐压：38 KV 时间：60 S 结论：合格 三、试验结论：合格
江西农业大学 工学院 《机械原理课程设计》课程题目：健身球检测分类机专业：机械制造及自动化姓名： 学号： 班级： 指导老师：康丽春
目录 1.设计要求 (3) 2:各机构方案比较、选择 (4) 2.1进料机构 (4) 2.2:送料机构 (4) 方案1：曲柄滑块机构 (4) 方案2：凸轮滑块机构 (4) 方案3：四杆机构 (5) 2.21:送料机构方案分析、比较 (5) 2.22：送料机构方案确定 (5) 2.3检测机构： (6) 方案1：凸轮+滑道机构 (6) 方案2：槽轮+转盘机构+半圆形环状管道 (6) 2.31：检测机构方案分析、比较 (6) 2.32：检测机构方案确定 (7) 2.4：接料机构： (7) 方案1：四分之一圆管 (7) 方案2：机械手 (8) 2.41：接料机构方案分析、比较 (8) 2.42：检测机构方案确定 (8) 2.5：最终机构方案的组合： (8) 3.机构运动循环图 (9) 4.工作原理 (9) 5.传动系统的设计计算 (10) 5.1减速装置的设计计算： (10) 5.2槽轮机构的设计计算： (12) 5.3凸轮机构的设计计算： (13) 5.4：曲柄滑块机构的设计计算 (17) 6.机构运动简图 (18) 7.致谢： (19) 8.参考文献： (21)
1.设计要求 健身球自动检验分类机，将不同直径尺寸的健身球（石料）按直径分类。检测后送入各自指定位置，整个工作过程（包括进料、送料、检测、接料）自动完成。 健身球直径范围为ф40～ф46mm，要求分类机将健身球按直径的大小分为三类。 1. ф40≤第一类≤ф42 2. ф42<第二类≤ф44 3. ф44<第三类≤ф46 方案选择：电动机转速（r/min）：960 生产率/检球速度（个/min）:20 工作情况分析
目录 1 引言 (3) 2 继电保护相关理论知识 (4) 2.1 继电保护的概述 (4) 2.2 继电保护的任务 (5) 2.3 继电保护基本原理 (5) 2.3.1 反映电气量的保护 (5) 2.3.2 反映非电气量的保护 (6) 2.4 对继电保护装置的要求 (6) 2.5 继电保护装置的组成 (8) 2.6 工作回路 (9) 3 某电力变压器继电保护设计 (9) 3.1 设计基本资料 (9) 3.2 本系统故障分析 (10) 3.3 本设计继电保护装置原理概述 (10) 3.3.1 纵差动保护 (10) 3.3.2 变压器瓦斯保护 (12) 3.3.3 平行双回线路横联方向差动保护 (13) 3.3.4 复合电压启动的过电流 (13) 第1页共25页
3.3.5 变压器中性点直接接地零序电流保护工作原理 (14) 3.3.6 过电流保护的构成及工作原理 (16) 4 短路电流计算和继电保护设计整定 (17) 4.1 初始数据 (17) 4.2 设计计算 (17) 4.2.1 画出短路等值电路 (18) 4.2.2 短路电流计算 (19) 4.2.3 保护装置的配置 (20) 4.2.4 各保护装置的整定计算 (21) 4.3 保护配置图 (27) 4.3.1三段式电流保护接线图 (27) 4.3.2 差动保护单相原理图 (28) 4.3.3 复合电压启动的过电流保护原理图 (29) 4.3.4 零序电流保护和中性点间隙接地保护原理图 (30) 5 课程设计心得与体会 (30) 参考文献 (32) 第2页共25页
1 引言 电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的正常运行，防止事故发生或扩大起了重要作用。继电保护是对电力系统中发生 第3页共25页
健身球检验分类机机构设计 一、综述 1.1工作原理 健身球自动检验分类机是将不同直径尺寸的健身球（石料）按直 径分类的机器。它将健身球检测后送入各自指定位置，整个工作过程 （包括进球、送球、检测、接球）自动完成。 1.2原始数据及设计要求 健身球直径范围为40~60mm,要求分类机将健身球按直径大小分为三类。 ①第一类：40＜巾w 42mm ②第二类：42＜巾w 44mm ③第三类：44＜巾w 46mm 表1 1.3设计任务 ①一般至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构 ②设计传动系统并确定其传动比分配 ③画出机构运动方案简图 ④画出凸轮机构设计图（包括位移曲线、轮廓线和从动件的初始位置）。要
求有确定运动规律，选择基圆半径，检核最大压力角和最小曲率半径，确定轮廓线。盘状凸轮用电算法设计，圆柱凸轮用图解法设计。 @设计其中一对齿轮机构 ⑥编写设计计算说明书 1.4 设计提示健身球自动检验分类机是创造性较强的一个题目，可以有多种运动方案实现。 ①球的尺寸控制可以靠三个不同直径的接料口实现。例如：第一个接料口直径为42mm,中间接料口的直径44mm，第三个接料口的直径稍大于46mm 。这样就使直径小于42mm 的球直接落入第一个接料口,直径大于42mm 的球先卡在第一个口, 然后由送料机构将其退出滚向中间接料口,以此类推。 ②球的尺寸控制还可以由凸轮机构实现 ③此外，需要设计送料机构、接料机构、间歇机构等，可由曲柄滑块机构,槽轮机构等实现 二、方案选用 选择以下方案为设计方案： 方案一：此机构用凸轮和连杆机构为送料机构, 平顶盘形凸轮为检球机构,其中一个齿轮和凸轮双联,其他齿轮起到减速的作用。健身球在滑块的推动下被送入检球机构, 在凸轮滑块的缓慢移动下, 根据健身球的直径大小不同进入不同的轨道,即进入接料机构。
辽宁工程技术大学 《电机学》课程设计 设计题目：小型单相变压器设计 院（系、部）： 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期： 2013-6-28
电气工程系课程设计标准评分模板
摘要 电，现今社会已经近乎于主导地位的洁净能源，还在继续提高着自己的位置。围绕着它所展开的学术研究也一天天的多了起来，针对着世界能源紧缺这个不可回避的问题，人们把希望寄托到了电的身上。它的产生方式很多，这就为它能多方式的产生打下了基础，如水能、风能等不好利用的能源，都能被合理的转化成电能，可见电的发展前景是很广阔的。发电、变电、用电，很多课题都已经大规模的展开，变压器也是其中一门很重要的学科。 变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。
目录 一﹑变压器的工作原理 (6) 二﹑变压器的组成 (6) （三）﹑其他部分 (8) 三﹑变压器主要参数的计算 (9) （一）、容量的确定 (9) （二）、铁心尺寸的选定 (10) （三）、绕组的计算 (12) （四）、绕组排列 (13) （五）、安全性和稳定性 (14) 四、例题 (15) 五、结论 (17) 参考文献 (18)
一﹑变压器的工作原理 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，初级线圈中仍有一定的电流，这个电流我们称为“空载电流”。 如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通ф2，ф2的方向与ф1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。当次级负载电流加大时I1增加，ф1也增加，并且ф1增加部分正好补充了被ф2所抵消的那部分磁通，以保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变允许负载消耗的功率。 二﹑变压器的组成 （一）﹑铁心 1﹑铁心的作用和形式铁心是变压器的基本部件，由磁导体和夹紧装置组成，所以它有两个作用。 在原理上，铁心的磁导体是变压器的磁路。它把一次电路的电能转为磁能，又由自己的磁能转变为二次电路的电能，是能量转换的媒介，磁导体是铁心的主体。在结构上，铁心的夹紧装置不仅使磁导体成为一个机械上完整的结构，而且在其上面套有带绝缘的线圈，支持着引线，几乎安装了变压器内部的所有部件，所以它又是变压器的骨架。 铁心的重量在变压器各部件中占有绝对的优势，在干式变压器中占总重量的60％左右，在油浸式变压器中由于有变压器油和油箱，重量的比例才下降约占40％。 变压器的铁心（即磁导体）是框形闭合结构。其中，套线圈的部分称心柱，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。 铁心分为两大类，不套线圈只起闭合磁路的部分称铁扼。 铁心分为两大类，壳式铁心和心式铁心。铁扼包围了线圈的称为壳式铁心，否则称心式铁心，由带状硅钢片卷绕而成的称卷铁心。 壳式铁心一般是水平放置的，心柱截面为矩形，每相有两个旁扼，壳式铁心的优点是铁心片规格少，心柱截面大而长度短，夹紧和固定方便，漏磁通有闭合回路，附加损耗小，易于油对流散热。缺点是线圈为矩形，工艺特殊，绝缘结构复杂，短路能力差，尤其是硅钢片用量多。 心式铁心的优缺点正好与壳式相反，壳式和心式两种结构各有特色，很难断定其劣式。但由其绝缘所决定的制造工艺则大有区别，一旦选定了某一种结构，就很难转而生产另一种结构。正由于这个原因，国内都采用心式铁心，只有在小容量的单相变压器及特殊用途的变压器中采用壳式铁心。