Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Расчет трехфазного трансформатора
Вариант 46
Содержание
1. Данные для расчета
2. Маркировка трансформатора
3. Определение фазных, линейных напряжений и токов при работе трансформатора в номинальном режиме, фазный и линейный коэффициенты трансформации и число витков первичной обмотки
. Определение максимального значения магнитного потока
5. Определение параметров схем замещения по данным режимов холостого хода и короткого замыкания в номинальном режиме
. Определение процентного изменения вторичного напряжения трансформатора при переходе с режима холостого хода к номинальной нагрузке
7. Рассчитываем процентное изменение напряжения в зависимости от угла
. Построение векторных диаграмм при работе трансформатора под нагрузкой и определяем угол между приведенным током и приведенными значениями Э.Д.С. вторичной обмотки
. Расчет КПД при изменении коэффициента нагрузки
. Определяем распределение нагрузок между двумя трансформаторами одинаковой номинальной мощность
. Вычерчиваем эскиз трехфазного силового трансформатора в удобном масштабе
1.
Данные для расчета
Тип трансформатора - ТC-1600/10,5;
Номинальное низшее напряжение, U2Н = 230 В;
Напряжение короткого замыкания, UК = 5,9%;
Номинальные потери короткого замыкания, РКН = 11500 Вт;
Диаметр стержня, DC = 0,35 м;
Активное сечение стержня, SC = 0,0414 м2;
Расстояние между осями стержней, L = 0,71 м;
Активное сечение ярма, SЯ = 0,0424 м2;
Высота стержня, HC = 0,96 м;
Высота ярма, НЯ = 0,33 м;
Число витков обмотки НН W2 = 128;
Частота питающей сети, f = 50 Гц;
Соединение обмоток - Y/ Y.
2. Маркировка трансформатора
Из маркировки трансформатора следует:
Номинальная мощность, SН = 1600000 В∙А;
Номинальное высшее напряжение U1Н = 10500 В;
3. Определение фазных, линейных напряжений и токов при работе трансформатора в номинальном режиме, фазный и линейный коэффициенты трансформации и число витков первичной обмотки
Фазное напряжение высшей обмотки,
, (3.1)
.
Фазное напряжение низшей обмотки,
; .
Линейный коэффициент,
, (3.2)
.
Число витков в первичной обмотке,
, (3.3)
витков.
4. Определение максимального значения магнитного потока
(4.1)
.
Определяем индукцию в стержне и ярме,
(4.2)
(4.3)
,
.
Определяем массу стержней и ярма,
(4.4)
(4.5)
где - удельная плотность трансформаторной стали.
,
.
Выбираем из справочника удельные потери в стержнях РС [Вт/кг], ярме РЯ [Вт/кг], удельные намагничивающие мощности для стержней, ярма и стыков - РС.НАМ, РЯ.НАМ и РСТ.НАМ. Сталь 3404 0,35 мм. Шихтовка в одну пластину 0,82∙РСТ.НАМ, число стыков со сборкой внахлестку nСТ = 7.
Находим потери холостого хода,
(4.6)
где коэффициент добавочных потерь при и при .
.
Определяем намагничивающую емкость,
(4.7)
После определения потерь в стали Р0 находим активную - I0a и реактивную - I0a составляющие тока холостого хода,
(4.8)
(4.9)
,
.
Среднее значение тока холостого хода,
(4.10)
.
(4.11)
.
Результаты расчетов заносим в таблицу, для остальных случаев при рассчитываем аналогично.
Таблица 1 - Расчеты при
|
i |
0 |
0,25 |
0,50 |
0,75 |
1 |
1,25 |
|
02625525078751050013125 |
||||||
|
01515,543031,094546,636062,187577,72 |
||||||
|
00,030,060,080,110,14 |
||||||
|
00,030,060,080,110,14 |
||||||
|
00,00350,0070,01050,0140,021 |
||||||
|
00,00350,0070,01050,0140,021 |
||||||
|
00,0050,010,0150,020,03 |
||||||
|
00,0050,010,0150,020,03 |
||||||
|
04,18,212,316,424,6 |
||||||
|
07,4614,9122,3729,8344,74 |
||||||
|
011,3322,6734,0045,3368 |
||||||
|
00,00160,00160,00160,00160,002 |
||||||
|
00,00250,00250,00250,00250,003 |
||||||
|
00,0030,0030,0030,0030,0036 |
||||||
|
00,550,550,550,550,55 |
По расчетным данным строим зависимости , , (см. Приложение).
5. Определение параметров схем замещения по данным режимов холостого хода и короткого замыкания в номинальном режиме
Так как и , то и то .
При соединении первичной обмотки звездой фазный ток определяется,
(5.1)
.
Активное сопротивление короткого замыкания,
(5.2)
.
Полное сопротивление короткого замыкания,
(5.3)
.
Индуктивное сопротивление короткого замыкания,
(5.4)
.
Полное сопротивление намагничивающего контура,
(5.5)
.
Активное сопротивление намагничивающего контура,
(5.6)
.
Индуктивное сопротивление намагничивающего контура,
(5.7)
.
Вычерчиваем Т - «образную» схему замещения приведенного трансформатора. трансформатор напряжение ток магнитный
Рисунок 1. Т - «образная» схема замещения приведенного трансформатора.
6. Определение процентного изменения вторичного напряжения трансформатора при переходе с режима холостого хода к номинальной нагрузке
Расчет производится для активной , активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузок при изменении коэффициента нагрузки
, (6.1)
.
(6.2)
.
Так как расчеты проводим по следующей формуле:
, (6.2)
В скобках при активно-индуктивной нагрузке ставим знак - минус, а активно-емкостной - плюс.
Напряжение на выводах вторичной обмотки,
(6.3)
(6.4)
При активной нагрузке :
,
.
При активно-индуктивной нагрузке , :
,
.
При активно-емкостной нагрузке , :
,
,
.
Для остальных случаев рассчитываем аналогично, результаты заносим в таблицу 2
Таблица 2 - Зависимость процентного изменения напряжения и напряжения от изменения нагрузки
|
00,20,40,60,811,2 |
||||||||
|
Активная нагрузка |
00,150,310,490,680,891,11 |
|||||||
|
230229,93229,71229,32228,74227,95226,94 |
||||||||
|
Активно-индуктивная |
00,821,652,493,334,185,04 |
|||||||
|
230229,62228,48226,57223,87220,39216,10 |
||||||||
|
Активно-емкостная |
0-0,58-1,16-1,73-2,29-2,85-3,4 |
|||||||
|
230230,27231,07232,39234,22236,55239,37 |
||||||||
|
0803,31606,52409,83213,14016,34819,6 |
По расчетным данным строим внешние характеристики трансформатора , (см. Приложение).
7. Рассчитываем процентное изменение напряжения в зависимости от угла
Расчеты производим при изменении от 0 до +90º (индуктивная нагрузка); от 0 до -90º (емкостная нагрузка), при номинальной нагрузке .
Процентное изменение напряжения в зависимости от угла определяем по формулам:
, (7.1)
(7.2)
(7.3)
,
,
.
Процентное изменение выходного напряжения,
, (7.4)
.
В остальных случаях рассчитываем аналогично, результаты сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Зависимость процентного изменения напряжения от угла
|
90 º75 º60 º45 º30 º15 º0 º-15 º-30 º-45 º-60 º-75 º-90 º |
|||||||||||||
|
5,95,85,44,73,62,30,8-0,7-2,2-3,5-4,6-5,3-5,7 |
По расчетным данным зависимости строим график зависимости процентного изменения выходного напряжения в зависимости от угла , т.е. (см. Приложение).
8. Построение векторных диаграмм при работе трансформатора под нагрузкой и определяем угол между приведенным током и приведенными значениями Э.Д.С. вторичной обмотки
Расчет ведется для номинальной нагрузки и коэффициенте мощности при активно-емкостной и активно-индуктивной характерах нагрузке.
(8.1)
.
(8.2)
(8.3)
(8.4)
(8.5)
Для активно-индуктивной нагрузке знак - плюс, а для активно-емкостной - минус.
Активно-индуктивная нагрузка:
,
,
,
.
Активно-емкостная нагрузка:
,
,
.
По полученным результатам строим векторные диаграммы для активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузки (см. Приложение).
9. Расчет КПД при изменении коэффициента нагрузки
Расчет ведется при изменении = (0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2), при и ,
(9.1)
При ,
.
При ,
.
Результаты расчетов сводим в таблицу 4
Таблица 4 - Зависимость КПД от коэффициента нагрузки
|
0,20,40,60,811,2 |
||||||
|
0,9980,9960,9950,9930,9910,989 |
||||||
|
0,9980,9970,9960,9940,9930,991 |
По расчетным данным строим графики зависимости (см. Приложение).
Определяем оптимальный коэффициент нагрузки , соответствующий максимальному значению КПД.
(9.2)
.
Определяем максимальное значение КПД,
, (9.3)
При ,
.
При ,
.
10. Определяем распределение нагрузок между двумя трансформаторами одинаковой номинальной мощность
Напряжение короткого замыкания
При параллельной работе двух трансформаторов нагрузка на каждый трансформатор составляет,
(10.1)
где - номинальная полная мощность одного трансформатора, кВА;
- суммарная мощность трансформаторов, кВА;
- номинальная мощность трансформаторов, кВА;
(10.2)
Подставляем 10.1 в 10.2 и получаем:
(10.3)
(10.4)
,
.
11. Вычерчиваем эскиз трехфазного силового трансформатора в удобном масштабе
Рисунок 8. Зависимость КПД от коэффициента нагрузки