Расчет параметров трансформатора

Тип работы:
Задача
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ЗАДАНИЕ

Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор

Sн,

кВ•А

напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

Схема

и группа

соединения

Uкз, %

Iхх,

%

сos ц2 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 трёх видов нагрузки (активной, активно-индуктивной и активно-ёмкостной).

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

4. Определить изменение вторичного напряжения Д 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 I.

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 U=U

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 U=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 Ф;

— приведённое активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора;

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

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 ш2, который определяется по заданному значению угла ц2 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

, В

, А

А

град

Ом

В

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

21,36 084

127,587

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

Из рисунка видно что

==7057,946

U1=6876,77 266

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 I.

Значения Таблица 5.

По результатам расчетов строят зависимость з = 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.

з

kнг

0

0

0,981 806 117

0,25

0,985 027 581

0,48

=0,48

0,985 014 198

0,5

0,983 524 273

0,75

0,977 764 951

1,25

0,974 449 268

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%cosцк= 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 значение, рассчитанное по формуле

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.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой