Учебная работа. Расчет параметров трансформатора

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Расчет параметров трансформатора

ЗАДАНИЕ

Дан трёхфазный
двухобмоточный трансформатор

Sн,

кВ∙А

напряжение обмотки,кВ

потери, кВт

Схема

и группа

соединения

Uкз, %

Iхх,

%

сos φ2 при
нагрузке

ВН

НН

Pкз

акти-

ной

Индук-тивной

емко-

стной

16

2500

10

6,3

5,28

23

Y/∆-II

5,5

2

1

0,64

0,58

необходимо выполнить
следующие расчёты.

1.  
Определить
параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.

2.  
Начертить в
масштабе полные векторные диаграммы трансформатора для трех видов нагрузки
(активной, активно-индуктивной и активно-ёмкостной).

3.  
Рассчитать и
построить зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η=f(кнг) при значениях
коэффициента нагрузки кнг, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от
номинального вторичного тока I2Н. Определить максимальное значение
кпд.

4.  
определить
изменение вторичного напряжения Δ U аналитическим и графическим методом.

5.  
Построить внешние
характеристики трансформатора для значений тока, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00
и 1,25 от величины номинального вторичного тока I2Н.

Примечание. При
определении параметров трёхфазного трансформатора и построении векторных
диаграмм расчёт ведётся на одну фазу.

1. Определение
параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода

Для определения
параметров схемы замещения трансформатора необходимо рассчитать:

а) номинальный ток
первичной обмотки трансформатора:

;

б) фазный ток первичной
обмотки трансформатора:

при соединении по схеме "звезда"

;

в) фазное напряжение
первичной обмотки:

при соединении по схеме "звезда"

;

г) фазный ток холостого
хода трансформатора:

;

где  — ток холостого хода, %;

д) мощность потерь
холостого хода на фазу

;

где m – число фаз первичной обмотки
трансформатора. в нашем случае 3 шт;

е) полное сопротивление
ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе

;

ж) активное сопротивление
ветви намагничивания

;

з) реактивное сопротивление
цепи намагничивания

;

и) фазный коэффициент
трансформации трансформатора

;
где U2ф=U2н

к) линейный коэффициент
трансформации трансформатора

.

2. Определение
параметров схемы замещения трансформатора в режиме короткого замыкания

В опыте короткого
замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а подводимое к
первичной обмотке напряжение подбирается таким образом, чтобы ток обмотки
трансформатора был равен номинальному. Схема замещения трансформатора в режиме
короткого замыкания представлена на рис. 1.

Рис. 1

здесь суммарное значение
активных сопротивлений () обозначают rk и называют активным сопротивлением
короткого замыкания, а () – индуктивным
сопротивлением короткого замыкания xk.

Для определения параметров схемы
замещения трансформатора рассчитаем:

а) фазное напряжение
первичной обмотки U1Ф=5,7 кВ;

б) фазное напряжение
короткого замыкания

;

где Uk – напряжение короткого замыкания, %;

в) полное сопротивление
короткого замыкания

,

где Iк.ф. – фазный ток короткого замыкания:

при соединении по схеме "звезда":

;

г) мощность потерь
короткого замыкания на фазу

;

Pk – это мощность потерь Короткого
замыкания

д) активное сопротивление
короткого замыкания

;

е) индуктивное
сопротивление короткого замыкания

 .

Обычно принимают схему
замещения симметричной, полагая

;
 ;

;
,

где r1 – активное сопротивление первичной обмотки
трансформатора;

x1 — индуктивное сопротивление первичной обмотки
трансформатора, обусловленное магнитным потоком рассеяния Ф1δ;

 —
приведённое активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора;

 —
приведённое индуктивное сопротивление вторичной обмотки трансформатора,
обусловленное магнитным потоком рассеяния Ф2δ.

3. Построение
векторной диаграммы

При построении векторной
диаграммы пользуются Т-образной схемой замещения (рис.2).

Рис. 2

Векторная диаграмма
является графическим выражением основных уравнений приведённого трансформатора:

Для построения векторной
диаграммы трансформатора необходимо определить:

а) номинальный ток
вторичной обмотки трансформатора

;

б) фазный ток вторичной
обмотки трансформатора:

при соединении по схеме "треугольник"

;

в) приведённый вторичный
ток

;

г) приведённое вторичное
напряжение фазы обмотки

;

д) угол магнитных потерь

;

е) угол ψ2,
который определяется по заданному значению угла φ2 путём графического
построения;

ж) падение напряжения в
активном сопротивлении вторичной обмотки ,
приведённое к первичной цепи;

з) падение напряжения в
индуктивном сопротивлении вторичной обмотки , приведённое
к первичной цепи;

и) падение напряжения в
активном сопротивлении первичной обмотки ;

к) падение напряжения в
индуктивном сопротивлении первичной обмотки ;

Перед построением
диаграммы следует выбрать масштаб тока mI и масштаб напряжения mV.

Результаты расчётов
сводят в таблицу.

k

А

град

Ом

132,3

120,25

1,1

6930

6,1

50,2

54,54

144,33

0,148

0,18

0,884

1,07

21,645

106,301

21,36084

127,587

Построение векторной
диаграммы для вторичной обмотки в случае активно-индуктивной нагрузки приведёно
на рис.3

Из рисунка видно что

==7057,946

U1=6876,77266

I1=118,25

 

Рис. 3

4. Построение кривой
изменения КПД трансформатора в зависимости от нагрузки

Коэффициент полезного действия
трансформатора при любой нагрузке определяют по формуле

где Sн — полная номинальная мощность
трансформатора, кВ·А;

P0 -мощность потерь холостого хода при номинальном
напряжении, Вт;

Pk -мощность потерь короткого
замыкания, Вт.

Кпд трансформатора
рассчитывают для значений коэффициента нагрузки kнг , равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,25 от номинального вторичного
тока I2н .

Значения Таблица 5.

По результатам расчетов
строят зависимость η = f ( kнг ) (рис.4). максимальное значение
коэффициента полезного действия имеет место при условии k2нгPk = P0 . Отсюда коэффициент нагрузки, соответствующий максимальному
КПД, . По полученному значению kнг max (из графика) определяют максимальное
значение коэффициента полезного действия.

η

kнг

0

0

0,981806117

0,25

0,985027581

0,48

=0,48

0,985014198

0,5

0,983524273

0,75

0,977764951

1,25

0,974449268

1,5

Табл.5

Рис.4


5. Определение изменения напряжения
трансформатора при нагрузке

При практических расчетах изменение
вторичного напряжения трансформатора в процентах от номинального определяют по
формуле

где Uк.а% – активная составляющая напряжения короткого
замыкания при номинальном токе,

Uк. а%=Uк%cosφк= Uк%rк/zк=5,5*0,36/2,172=0,91%;

Uк.р –
реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, выраженная в %

Изменение напряжения можно
определить графическим методом. Для этого строят упрощенную векторную диаграмму
(рис.5).

При этом 2,27%

Рис.5

6. Построение внешней
характеристики трансформатора

Внешнюю характеристику
трансформатора строят по двум точкам: одну откладывают на оси , а вторую на линии, соответствующей Кнг=1,
откладывая вверх

 

Где

Рис. 6


ЛИТЕРАТУРА

Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. электрические машины: Учеб.
для вузов. Ч.1.-М.: Высш.шк.,1987.- 319с.

Вольдек А.И. электрические машины: Учеб. для студентов
высш.техн.учеб.заведений. — Л.: Энергия, 1978.-832с.

Костенко М.П., Пиотровский Л.М. электрические машины.
Ч.1.-Л.: Энергия, 1972.- 544с.

Петров В.И., Потеряев П.И., Томилев Ю.Ф. Обозначения: условные,
графические и буквенные в электрических схемах: Методические указания к
оформлению графической части лабораторных работ, расчетно-графических заданий,
курсовых и дипломных проектов. – Архангельск: РИО АЛТИ, 1984.-44с.

Любова О.А., Попов Я.Н., Шумилов А.А. Трансформаторы.
Методические указания к курсовой работе. Архангельск. 2003.

Учебная работа. Расчет параметров трансформатора