Дайте відповіді на запитання. 1. Що слід розуміти під групою сполучення обмоток трансформатора?

1. Що слід розуміти під групою сполучення обмоток трансформатора?

2. Що впливає на кути між однойменними фазними та лінійними ЕРС обмоток ВН та НН трансформатора?

3. Як за схемою з’єднання визначити групу сполучення трансформатора?

4. Як провести з’єднання затискачів по заданій групі сполучення трансформатора?

5. Чому при сполученні у трикутник в обмотках НН та ВН з’єднуються не одні і ті ж затискачі?

6. Які групи сполучення називаються основними, а які похідними і чому?

7. Як з нульової групи сполучення отримати шосту, а з одинадцятої п’яту?

8. Як група сполучення впливає на роботу окремого трансформатора та трансформаторів, що працюють паралельно?

9. Коли виникає потреба у паралельній роботі трансформаторів?

10. Що називається паралельною роботою трансформаторів?

11. Які умови ввімкнення трансформаторів на паралельну роботу?

12. Як і коли впливає на паралельну роботу трансформаторів нерівність їх коефіцієнтів трансформації?

13. Чому необхідно, щоб при паралельній роботі вторинні напруги трансформаторів були рівними?

14. Як розподіляється навантаження між трансформаторами при паралельній роботі з різними напругами КЗ?

15. Чому не дозволяється вмикати на паралельну роботу трансформатори з різними схемами та групами сполучення?

16. Навіщо необхідно проводити фазування трансформаторів перед ввімкненням на паралельну роботу?

17. Чому не рекомендується вмикати на паралельну роботу трансформатори, потужність яких відрізняється у три і більше рази?

САМОСТІЙНА РОБОТА 4

СР 4.1 ЗАВДАННЯ НА РОБОТУ

Для трифазного двообмоткового трансформатора:

– накреслити схему заміщення однієї фази і визначити її параметри: R₁, R₂', R_м, Х₁, Х₂', X_м, Z₁, Z₂' та Z_м;

– задавшись β = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 івизначивши β', побудувати графік h = f (β) та зовнішні характеристики U₂ = f (β) при активному навантаженні (R) cos φ₂ = 1 (sin φ₂ = 0), при активно-індуктивному навантаженні (RL)cos φ₂ = 0,8 (sin φ₂ = 0,6), а також при активно-ємнісному навантаженні(RC) cos (– φ₂) = 0,8 [sin (– φ₂) = – 0,6 ];

– визначити навантаження кожного з двох паралельно працюючих трансформаторів, задавши S_н = к_1* S_ном, S₁ = S_ном, S_ІІ = к_2* S_ном, u_к1 = u_к, u_кІІ = к_3* u_к, зробити висновок про можливість паралельної роботи;

– розрахувати дані для побудови векторно-потенціальної діаграми при номінальному активно-індуктивному навантаженні трансформатора (RL) cos φ₂ = 0,8і побудувати її;

– побудувати векторно-потенціальну діаграму заданої групи сполучення і показати з’єднання затискачів обмоток трансформатора.

Таблиця 4.1 – Дані трифазних двообмоткових трансформаторів.

Вар.	Sном, кВ*А	Uв, кВ	Uнн, кВ	Pк, кВт	P0, кВт	i0, відсотки	uk, відсотки	к1	к2	к3	Схема та група
			0,40	0,334	0,125	5,1	3,9	1,5	0,63	1,15	У/У - 8
			0,23	0,335	0,130	5,0	4,0	1,55	0,63	1,13	У/Д - 1
			10,50	0,336	0,135	4,9	4,1	1,4	0,63	1,06	Д/Д - 4
			0,40	0,595	0,155	4,8	4,0	1,6		1,09	У/У - 2
			0,23	0,600	0,160	4,9	4,1	1,5		1,1	У/Д - 5
			10,50	0,605	0,165	5,0	4,2	1,55		0,95	Д/Д - 6
			0,40	0,695	0,175	4,9	4,1	1,65		0,85	У/У - 4
			0,23	0,700	0,180	4,8	4,2	1,85		0,87	У/Д - 5
			10,50	0,705	0,185	4,7	4,3	1,75		0,91	Д/Д - 2
			0,40	0,995	0,195	4,8	4,2	1,8		1,15	У/У - 2
			0,23	1,000	0,200	4,7	4,3	1,7		1,13	У/Д - 7
			10,50	1,005	0,205	4,6	4,4	1,9		1,06	Д/У - 1
			0,40	1,395	0,295	4,7	4,4	1,6		1,08	У/У - 8
			0,23	1,400	0,300	4,6	4,5	1,5		1,1	У/Д - 9
			10,50	1,405	0,305	4,5	4,6	1,55		1,16	У/У - 2
			0,40	2,095	0,395	4,6	4,6	1,62	0,63	0,95	У/У - 10
			0,23	2,100	0,400	4,5	4,5	1,55	0,63	0,85	У/Д - 11
			10,50	2,105	0,405	4,4	4,7	1,6	0,63	0,87	У/У - 4
			0,40	2,995	0,695	4,5	4,4	1,8		0,91	Д/У - 11
			0,23	3,000	0,700	4,4	4,5	1,7		1,15	Д/Д - 8
			10,50	3,705	0,705	4,3	4,6	1,9		1,14	У/У - 6
			0,40	4,195	0,895	4,4	4,4	1,6		1,06	Д/У - 9
			0,23	4,200	0,900	4,3	4,5	1,5		1,09	Д/Д - 2
			6,30	4,205	0,905	4,2	4,6	1,55		1,1	Д/У - 7
			0,40	5,795	1,595	4,1	4,6	1,65		0,95	Д/У - 9
			0,23	5,800	1,600	4,0	4,7	1,85		0,85	Д/Д - 4
			10,50	5,805	1,605	3,9	4,8	1,75		0,87	У/У - 0
			0,69	7,995	1,795	3,7	4,6	1,8		0,91	Д/У - 5
			0,40	8,000	1,800	3,8	4,5	1,7		1,06	Д/Д - 8
			3,60	8,005	1,805	3,6	4,7	1,9		1,07	У/У - 2

Примітка. В кожному варіанті P_к та u_k задані при робочій температурі 75 ⁰С.

СР 4.2 ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ 4

Таблиця 4.2 – Дані варіанта

Вар.	Sном, кВ*А	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Pк, кВт	P0, кВт	i0, відсотки	uk, відсотки	к1	к2	к3	Схема та група
		6,3	0,22	2,16	0,605	7,8	5,4	1,5	0,63	0,85	У/У - 0

4.1 Визначаються параметри схеми заміщення

4.1.1 Зображується схема заміщення однієї фази трансформатора (рис. С.4.1) у відповідності з (рис. 2.8, б).

4.1.2 Визначається потужність фази S_ф, Вт:

S_ф = S_ном /3

S_ф = 100_*10³/3 = 33333

4.1.3 Визначаються фазні напруги обмоток ВН та НН U_{ф ВН} , U_{ф НН} , В:

U_{ф ВН} = U _ВН / (У)

U_{ф ВН} = 6,3_*10³/ = 3637

U_{ф НН} = U _НН / (У)

U_{ф НН} = 0,22_*10³/ = 127

4.1.4 Визначаються фазні струми обмоток ВН та НН І_{ф ВН} , І_{ф НН} , А:

І_{ф ВН} = S_ф / U_{ф ВН}

І_{ф ВН} = 33333/3637 = 9,16

І_{ф НН} = S_ф / U_{ф НН}

І_{ф НН} = 33333/127 = 262,5

4.1.5 Визначається струм НХ І_0НН (дослід проводиться зі сторони НН), А:

І_0НН = i _{0 *} І_{ф НН} /100

І_0НН = 7,8_*262,5/100 = 20,5

4.1.6 Визначається згідно (2.44) повний опір НХ Z_0НН, Ом:

Z_0НН = U_{ф НН} /I₀

Z_0НН = 127 / 20,5 = 6,2

4.1.7 Визначається згідно (2.39) коефіцієнт потужності НХ cos φ₀:

cos φ₀ = P_o /(3 U_{ф НН *} I_o)

cos φ₀ = 0,605_*10³/(3_*127_*20,5) = 0,077

4.1.8 Визначається згідно (2.45) активний опір НХ R_0НН, Ом:

R_0НН = Z_{0 *}cos j₀

R_0НН = 6,2_*0,077 = 0,48

4.1.9 Визначається згідно (2.46) реактивний опір НХ Х_0НН, Ом:

X_0НН =

X _0НН = = 6,18

4.1.10 Визначається згідно (2.50) напруга КЗ U_кВН (дослід проводиться зі сторони ВН), В:

U_кВН = u _{k *} U_{ф ВН} /100

U_кВН = 5,4_*3637/100 = 196

4.1.11 Визначається згідно (2.54) повний опір КЗ Z_к75ВН (при робочій температурі 75 ⁰С), Ом:

Z_к75ВН = U_к / І_{ф ВН}

Z_к75ВН = 196/9,16 = 21,4

4.1.12 Визначається згідно (2.49) коефіцієнт потужності КЗ cos φ_к75:

cos φ_к75 = P_k /(3 U_{к *} I_фВН)

cos φ_к75 = 2,16_*10³/(3_*196_*9,16) = 0,4

4.1.13 Визначається по аналогії з (2.55) активний опір КЗ R_к75ВН, Ом:

R_к75ВН = Z_{к 75ВН *}cos j _к75

R_к75ВН = 21,4_*0,4 = 8,58

4.1.14 Визначається аналогічно (2.56) реактивний опір КЗ Х_кВН (від температури не залежить), Ом:

X_кВН =

X_кВН = = 20,6

4.1.15 Якщо за співвідношенням напруг (напруга ВН – “двигунна”, а НН – “генераторна”), то трансформатор є знижувальний (як це задано у варіантах 1 – 30), і необхідно перерахувати опори НХ на обмотку ВН (первинну для такого трансформатора) у відповідності з пунктами 4.1.6 – 4.1.9. Заданий у варіанті 31 трансформатор за співвідношенням напруг (напруга НН – “двигунна”, а ВН – “генераторна”) є підвищувальний, отже первинною є напруга НН і для визначення опорів схеми заміщення спершу необхідно перерахувати опори КЗ на обмотку НН. Розрахунки проводяться у відповідності з пунктами 4.1.10 – 4.1.14.

4.1.16 Визначається згідно (2.50) напруга КЗ U_к, В:

U_кНН = u _{k *} U_{ф НН} /100 (дослід проводиться зі сторони НН)

U_кНН = 5,4_*127/100 = 6,9

4.1.17 Визначається по аналогії з (2.54) повний опір КЗ Z_к75, Ом:

Z_к75НН = U_к / І_{ф НН}

Z_к75НН = 6,9/262,5 = 0,026

4.1.18 Визначається аналогічно (2.48) коефіцієнт потужності КЗ cos φ_к75:

cos φ_к75 = P_k /(3 U_{к *} I_фВН)

cos φ_к75 = 2,16_*10³/(3_*6,9_*262,5) = 0,4

(тобто величина коефіцієнта потужності не змінилась).

4.1.19 Визначається по аналогії з (2.55) активний опір КЗ R_к, Ом:

R_к75НН = Z_{к75 *}cos j _к75

R_к75НН = 0,026_*0,4 = 0,01

4.1.20 Визначається згідно (2.56) реактивний опір КЗ R_к, Ом:

X_кНН =

X_кНН = = 0,024

4.1.21 Визначаються згідно (2.57) активні опори схеми заміщення R₁ та R₂', Ом:

R₁ » R₂' = R_к75НН / 2

R₁ » R₂' = 0,01 / 2 = 0,005

4.1.22 Визначаються згідно (2.57) реактивні опори схеми заміщення Х₁ та Х₂', Ом:

X₁ » X₂' = X_kНН / 2

X₁ » X₂' = 0,024 / 2 = 0,012

4.1.23 Визначається згідно (2.16) коефіцієнт трансформації К:

К» U_1ф / U_2ф

К»127/3637 = 0,035

4.1.24 Визначаються згідно (2.32 та 2.33) опори обмотки ВН, Ом:

R₂ = R₂' / К²; X₂ = X₂' / К²

R₂ = 0,005/0,035 ² = 4,1; X₂ = 0,012/0,035 ² = 9,8

(якщо отримані результати порівняти з результатами пунктів 4.1.13 та 4.1.14, то видно, що вони співпадають 4,1» 8,58/2 та 9,8» 20,6/2 – неточність легко пояснити приблизним визначенням коефіцієнта трансформації)

4.1.25 Визначаються (див.2.2.4) опори намагнічувальної вітки схеми заміщення R_м та X_м, Ом:

R_м = R_0НН – R₁; Х_м = Х_0НН – Х₁

R_м = 0,48 – 0,005 = 0,475; Х_м = 6,18 – 0,012 = 6,168

(тобто можна вважати, R_м» R₀, Х_м» Х₀, що підтверджує теоретичні викладки 2.2.4).

4.2 Побудова характеристик ККД

4.2.1 Визначається згідно (2.84) коефіцієнт навантаження, при якому ККД має максимальне значення b':

b ' =

b ' = = 0,53

4.2.2 Характеристики h = f (β) будуються згідно (2.82):

h = b _* S_{ном *}cos j₂ /(b _* S_{ном *}cos j₂ + P_{0 ном} + b² _* P_{к ном})

Результати розрахунків зведені до табл. 4.3.

4.2.3 За даними (табл. 4.3) будується характеристика ККД (див. рис. 2.23).

4.3 Побудова зовнішніх характеристик

4.3.1 Визначається активна складова напруги КЗ и_ка, відсотки (див. 2.2.6):

и_ка = (P_к / S_ном)_*100

и_ка = (2,16/100)_*100 = 2,16

Таблиця 4.3 – Дані характеристики ККД

b	0,25	0,53	0,75	1,0	1,25
h	сos j2 = 0,8	0,964	0,972	0,971	0,967	0,962
сos j2 = 1	0,971	0,978	0,976	0,973	0,968

Примітка. В (табл. 4.3) замість b = 0,5 поставлено b ' = 0,53, розраховане в 4.2.1

4.3.2 Визначається реактивна складова напруги КЗ и_кр, відсотки (див. 2.2.6):

u_кр =

u_кр = = 4,95

4.3.3 Визначається згідно (2.72) падіння вторинної напруги D u з урахуванням величини та характеру навантаження, відсотки:

D u = b _*(u_{ка *}cos j₂ + u_{кp *}sin j₂)

4.3.4 Визначається падіння вторинної напруги D U з урахуванням величини та характеру навантаження, В:

D U = (D u /100)_* U_2ном,

де U_2ном = U_ВН – номінальна вторинна напруга. Результати всіх розрахунків зведені до (табл. 4.4)

4.3.5 Визначається згідно (2.67) поточне значення вторинної напруги U₂ з урахуванням величини та характеру навантаження, В:

U₂ = U_2ном – D U

Таблиця 4.4 – Дані зовнішніх характеристик

b	0,25	0,5	0,75	1,0	1,258
Du, від-сот.	сos (– j2) = 0,8	–0,311	–0,621	–0,930	–1,24	–1,55
сos j2 = 0,8	1,175	2,35	3,52	4,70	5,87
сos j2 = 1	0,54	1,08	1,62	2,16	2,7
DU, В	сos (– j2) = 0,8	–19,6	–39,1	–33,5	–58,6	–97,7
сos j2 = 0,8	74,0
сos j2 = 1	34,0	68,0
U2, В	сos (– j2) = 0,8
сos j2 = 0,8
сos j2 = 1

4.3.6 За даними (табл.4.4) будуються зовнішні характеристики трансформатора (рис. С.4.2).

4.4 Розрахунок паралельної роботи двох трансформаторів

4.4.1 Визначається загальна потужність навантаження S_н, кВ _* А:

S_н = к_1* S_ном

S_н = 1,5_*100 =150

4.4.2 Визначається потужність другого трансформатора S_ІІ, кВ _* А:

S_ІІ = к_2* S_ном

S_ІІ = 0,63_*100 = 63

4.4.3 Визначається напруга КЗ другого трансформатора и_кІІ у відсотках:

u_кІІ = к_3* u_к

u_кІІ = 0,85_*5,4 = 4,59

4.4.4 Перевіряється згідно (2.93) дозволене стандартом відхилення між напругами КЗ, відсотки

D и_к = | и_kI – и_kII |_*100 / и_{к ср} £ 10%,

де и_{к ср} =(и_kI + и_kII)/2 – середньоарифметичне значення між напругами КЗ, відсотки:

и_{к ср} =(5,4 + 4,59)/2 = 4,995

D и_к = |5,4 – 4,59|_*100 / 4,995 = 16,2> 10 %,

таким чином стандарт не допускає вмикання двох таких трансформаторів на паралельну роботу.

4.4.5 Визначається згідно (2.95 та 2.96) навантаження паралельно працюючих трансформаторів S_i, кВ _* А:

S_i = S_н*S_{ном i} /{ и_{к i} [(S_номI / и_кI) + (S_номII /и_кII)]},

S_І = 150 _* 100/{5,4_*[(100 / 5,4) + (63 / 4,59)]} = 86,1

S_ІІ = 150 _* 63/{4,59_*[(100 / 5,4) + (63 / 4,59)]} = 63,9

Таким чином перший трансформатор виявився недовантаженим 86,1_*100/100 = 86,1 %, а другий – перевантаженим 63,9_*100/63 = 101,4 %, тому така паралельна робота не допускається.

4.5 Побудова векторно-потенціальної діаграми за системою рівнянь (2.36):

U₁ = – E₁ + I_{1 *} R₁ + j I_{1 *} X₁;.

U₂ ' = E₂ ' – I₂ ' _* R₂' – j I₂ ' _* X₂';(2.36)

I₁ = I₀ + (– I₂ ')..

4.5.1 Визначається згідно (2.24) зведений струм вторинної обмотки I₂', А:

I₂' = I₂/К

I₂' = 9,16 / 0,035 = 261,7

4.5.2 Визначається згідно (2.31) зведена напруга вторинної обмотки U₂', В:

U₂' = U_2*К

U₂' = 3637_*0,035 = 127

4.5.3 Визначаються активні падіння напруги I_{1 *} R₁ та I₂' _* R₂', В:

I_{1 *} R₁ = 262,5_*0,005 = 1,31

I₂' _* R₂' = 261,7_*0,005 = 1,308

4.5.4 Визначається кут навантаження φ₂:

φ₂ = аrсcos (0,8) = 36,9 ⁰

4.5.5 Вибираються масштаб струмів m_І, А/мм та масштаб напруг m_U, В/мм, порядок побудови описаний (див. 2.2.3) (рис. 2.9, а).

4.6 Побудова векторно-потенціальної діаграми схеми та групи сполучення У / У -0

4.6.1 Визначається кут відставання лінійної ЕРС обмотки НН від лінійної ЕРС ВН α:

α = 0_*30 ⁰ = 0

4.6.2 Порядок побудови діаграми та сполучення затискачів описаний (див. 2.3.4) (рис. 2.32).

Виконана самостійна робота підписується студентом і здається на перевірку викладачеві.

Дата добавления: 2015-07-14