Расчет трехфазного трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

4. Определение максимального значения магнитного потока

5. Определение параметров схем замещения по данным режимов холостого хода и короткого замыкания в номинальном режиме

6. Определение процентного изменения вторичного напряжения трансформатора при переходе с режима холостого хода к номинальной нагрузке

7. Рассчитываем процентное изменение напряжения в зависимости от угла

8. Построение векторных диаграмм при работе трансформатора под нагрузкой и определяем угол между приведенным током и приведенными значениями Э.Д.С. вторичной обмотки

9. Расчет КПД при изменении коэффициента нагрузки

10. Определяем распределение нагрузок между двумя трансформаторами одинаковой номинальной мощность

11. 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
	0	2625	5250	7875	10500	13125
	0	1515,54	3031,09	4546,63	6062,18	7577,72
	0	0,03	0,06	0,08	0,11	0,14
	0	0,03	0,06	0,08	0,11	0,14
	0	0,0035	0,007	0,0105	0,014	0,021
	0	0,0035	0,007	0,0105	0,014	0,021
	0	0,005	0,01	0,015	0,02	0,03
	0	0,005	0,01	0,015	0,02	0,03
	0	4,1	8,2	12,3	16,4	24,6
	0	7,46	14,91	22,37	29,83	44,74
	0	11,33	22,67	34,00	45,33	68
	0	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016	0,002
	0	0,0025	0,0025	0,0025	0,0025	0,003
	0	0,003	0,003	0,003	0,003	0,0036
	0	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55

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

	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
Активная нагрузка		0	0,15	0,31	0,49	0,68	0,89	1,11
		230	229,93	229,71	229,32	228,74	227,95	226,94
Активно-индуктивная		0	0,82	1,65	2,49	3,33	4,18	5,04
		230	229,62	228,48	226,57	223,87	220,39	216,10
Активно-емкостная		0	-0,58	-1,16	-1,73	-2,29	-2,85	-3,4
		230	230,27	231,07	232,39	234,22	236,55	239,37
	0	803,3	1606,5	2409,8	3213,1	4016,3	4819,6

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 +90? (индуктивная нагрузка); от 0 до -90? (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 ?	75 ?	60 ?	45 ?	30 ?	15 ?	0 ?	-15 ?	-30 ?	-45 ?	-60 ?	-75 ?	-90 ?
	5,9	5,8	5,4	4,7	3,6	2,3	0,8	-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

	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2
	0,998	0,996	0,995	0,993	0,991	0,989
	0,998	0,997	0,996	0,994	0,993	0,991

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

Размещено на Allbest.ru