Задание для самостоятельной работы

Расчет трехфазного трансформатора

Задание для самостоятельной работы

Трехфазный двухобмоточный трансформатор характеризуют следующие величины: мощность S=40 кВа; высшее линейное напряжение U _в.н= 6,3 кВ; низшее линейное напряжение U _{н.н =} 0,23 кВ; мощность потерь холостого хода P ₀ = 0,240 кВт; мощность потерь короткого замыкания P _к=0,880 кВт; напряжение короткого замыкания U _к=4,5%; ток холостого хода i ₀=4,5%;коэффициент полезного действия n, определенный при коэффициенте нагрузки b = 1 и cosj ₂= 0,8; параметры упрощенной схемы r _к и x _к; параметры намагничивающей ветви r _м и x _м.

1) начертить схему трансформатора;

2) определить номинальные токи в обмотках трансформатора;

3) вычислить коэффициент трансформации фазных и линейных напряжений;

4) рассчитать мощность потерь холостого хода P ₀;

5) найти мощность потерь короткого замыкания P _к;

6) определить параметры упрощенной схемы замещения трансформатора, активное и реактивное сопротивления фазы первичной и вторичной обмоток, полагая, что r ₁ = r' ₂ = r _к / 2 и x ₁ = x' ₂ = x _к / 2;

7) начертить упрощенную схему замещения трансформатора;

8) построить T-образную схему замещения трансформатора и определить ее параметры;

9) изобразить векторную диаграмму для упрощенной схемы замещения при значении коэффициента нагрузки b = 0,75 и cos j ₂ = 0,8 (j ₂ > 0); 10) начертить векторную диаграмму для упрощенной схемы замещения при b  = 1 и cos j ₂= 0,8 (j ₂ < 0);

11) вычислить значения процентного изменения вторичного напряжения D U ₂ при коэффициенте нагрузки b  =1 и значениях j ₂: –90; –60; –30; 0; 30; 60; 90^о. Построить график зависимости D U ₂ = f(j ₂ );

12) найти процентное изменение вторичного напряжения D U ₂ и напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки при b  : 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и значении j ₂,. Построить график внешней характеристики;

13) рассчитать процентное изменение вторичного напряжения D U ₂при значениях коэффициента нагрузки b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и cos j ₂ = 0,8 (j ₂ > 0 и j ₂ < 0)

14) определить максимальное значение КПД трансформатора;

15) найти КПД трансформатора при значениях коэффициента нагрузки b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и cos j ₂ = 0,8;

16) построить графики семейства внешних характеристик U ₂ = f(b) трансформатора при значениях коэффициента мощности нагрузки сos j ₂: 0,5; 0,8 (при j ₂ > 0 и j ₂ < 0). При каждом значении j ₂напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки определить для значений b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0;

17) начертить в общей системе координатных осей графики зависимостей напряжения U ₂ на зажимах вторичной обмотки и коэффициента полезного действия h от коэффициента нагрузки b. Вычисления произвести для b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 при cos j ₂ = 0,8 (j ₂ > 0 и j ₂ < 0);

18) вычислить значения напряжения U ₂ на зажимах вторичной обмотки и коэффициента полезного действия h для различных значений коэффициента нагрузки b. Вычисления произвести для b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и cos j ₂= 0,8 (j ₂ > 0). Построить графики зависимостей U ₂ = f(b) и h = f (b);

19) определить характер нагрузки (j ₂ =?),, при котором напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки не зависит от коэффициента нагрузки b, и для этого случая построить график зависимости h = f(b) при изменении b от 0 до 1 до 1 через 0,25;

20) построить в общей системе координатных осей график зависимости U ₂ = f(I ₂ ) при cos j ₂= 0,8 для j ₂ > 0 и j ₂ < 0, а также h = f(I ₂ ) при cos j ₂= 0;

21) рассчитать значение КПД h трансформатора при значениях коэффициента нагрузки b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 cos j ₂= 0,8 и построить график зависимости h = f (b);

22) определить характер нагрузки (j ₂ =?), при котором напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки не зависит от коэффициента нагрузки b;

23) найти напряжение U ₂ на зажимах вторичной обмотки и КПД h трансформатора при значениях коэффициента нагрузки b: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0 и cos j ₂ = 0,8 (j ₂ < 0). Построить в общей системе координатных осей графики зависимостей U ₂ = f(b) и h = f (b).

Решение:

1. Схема трансформатора.

Рис.1.1- Схема расположения обмоток (звезда \ треугольник).

Рис. 1.2 - Схема соединения обмоток

2. Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода.

Для первичной обмотки примем соединение по схеме «звезда»; для вторичной обмотки «треугольник». Для определения параметров схемы замещения трансформатора рассчитываем:

а)

б) фазное напряжение первичной обмотки:

при соединении «звездой»

в) фазное напряжение вторичной обмотки при соединении «треугольник».

г) фазный ток холостого хода трансформатора:

д) Мощность потерь холостого хода на фазу:

=80 Вт. Где m=3 число фаз первичной обмотки.

е) Полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения при холостом ходе:

=24,41 кОм

ж) активное сопротивление ветви намагничивания:

=2,77 кОм

з) реактивное сопротивление ветви намагничивания:

и) коэффициент трансформации:

3.Определение параметров замещения трансформатора в режиме короткого замыкания.

В режиме короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замкнута накоротко, а подводимое к первичной обмотки напряжение подбирается таким образом, чтобы ток обмотки трансформатора был равен номинальному.

Для определения параметров схемы замещения рассчитываем:

а) фазное напряжение короткого замыкания:

б) полное сопротивление короткого замыкания:

в) Мощность короткого замыкания

г) активное сопротивление короткого замыкания

д) индуктивное сопротивление короткого замыкания:

е) суммарное значение активных сопротивлений () обозначали - активное сопротивление короткого замыкания; ( индуктивное сопротивление короткого замыкания .

Сопротивление рабочих ветвей схемы замещения с достаточной степенью точности можно принять:

4.Упрощеная схема замещения трансформатора.

Рис. 1. 3

5. Т-образная схема замещения трансформатора.

Рис. 1. 4

6. Коэффициент мощности:

при холостом ходе:

7. Составляющие напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая:

8. Построение векторной диаграммы:

При построении векторной диаграммы воспользуемся Т-образной схемой замещения. Векторная диаграмма является графическим выражением основных уравнений приведенного трансформатора. Для построения определяем:

а) номинальный фазный ток вторичной обмотки трансформатора:

б) приведены вторичный ток

в) приведенное вторичное напряжение фазы обмотки:

г) угол магнитных потерь:

д) падение напряжения в активном сопротивлении вторичной обмотки:

е) падение напряжения в индуктивном сопротивлении вторичной обмотки , приведенное к первичной цепи:

ж) падения напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки:

з) падения напряжения в индуктивном сопротивлении первичной обмотки:

Векторная диаграмма

10. Определение изменения напряжения трансформатора при нагрузке.

При практических расчетах изменение вторичного напряжения трансформатора определяется:

11. Построение внешней характеристики.

Таблица 1.1

	0,25	0,50	0,75
	1,03	2,06	3,09	4,12

Рис.1.5 - Внешняя характеристика

Рис.1.6 - Внешняя характеристика

12.

Дата добавления: 2015-12-07