Реферат: Расчет параметров трансформатора
ЗАДАНИЕ
Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор
№
Sн,
кВ∙А
напряжение обмотки, кВ
Потери,кВт
Схема
и группа
соединения
Uкз, %
Iхх,
%
сosφ2при нагрузке
ВН
НН
Pо
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.
Определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.
Начертить в масштабе полные векторные диаграммы трансформатора для трёх видов нагрузки (активной, активно-индуктивной и активно-ёмкостной).
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.
Определить изменение вторичного напряжения Δ U аналитическим и графическим методом.
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:
--PAGE_BREAK--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
/>, 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
21,36084
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
продолжение--PAGE_BREAK--
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
0,981806117
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 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.