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
ЗАДАНИЕ
Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор
№Sн,
кВ∙А
напряжение обмотки,кВ Потери, кВтСхема
и группа
соединения
Uкз, %Iхх,
%
сos φ2 при нагрузке
ВН НН Pо Pкзакти-
ной
Индук-тивнойемко-
стной
16 2500 10 6,3 5,28 23 Y/∆-II 5,5 2 1 0,64 0,58Необходимо 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 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.
4. Определить изменение вторичного напряжения Δ 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 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:
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 127,587Построение векторной диаграммы для вторичной обмотки в случае активно-индуктивной нагрузки приведёно на рис.3
Из рисунка видно что
==7057,946
U1=6876,77266
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.
ηkнг
0 0 0,981806117 0,25 0,985027581 0,48=0,48
0,985014198 0,5 0,983524273 0,75 0,977764951 1,25 0,974449268 1,5Табл.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.