Расчет показателей трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Национальный технический университет

«Харьковский политехнический институт»

Кафедра электрических машин

Контрольная работа №1

по курсу «Электрические машины»

студента 3-го курса

заочного факультета группы ЭМCз-12

Сологуба Сергея Владимировича

Харьков 2014



Определение параметров и основных характеристик трансформатора

Принципиальное устройство трансформатора

Принятые обозначения:

Dc-диаметр стержня, м;

Lc, Lя-расстояние между осями стержней и длина ярма, м;

hc, hя-высота стержня и ярма, м;

Пс, Пя-площади сечения стержня и ярма, мІ;

д1, д2-ширина обмоток ВН и НН, м;

д -ширина канала между обмотками ВН и НН, м;

дф-расстояние между обмотками фаз, м;

д0-ширина канала между стержнем и обмоткой НН, м;

дя1, дя2-расстояние от ярма обмоток ВН и НН, м;

q1, q2-сечения проводника обмоток ВН и НН, мІ;

Данные параметры:

SH=50 кВ*А;

группа соединений-Y/Y0-0;

U1н±5%=6кВ; U2н=0,23кВ; I1н=4,82А; I2н=126А;

число витков: W1=1122; W2=43;

сечение проводников: q1=1,43 ммІ; q2=43,55 ммІ;

Dc=0,13 м; Lc=0,23 м; hc =0,24 м;

Пс=98,3*10-4 мІ; Пя=109,3*10-4 мІ; д0=0,002 м;

д2=0,012м; д=0,007 м; д1=0,019 м; дф=0,017 м;

дя1=0,01 м; дя2=0,01 м; f=50 Гц.

Определение тока холостого хода

трансформатор асинхронный двигатель ток

1) Максимальное значение магнитного потока в сердечнике трансформатора, Вб:

,

где U1ф - фазное напряжение первичной обмотки трансформатора, В.

2) Магнитная индукция в стержне и ярме, Тл:

;

При сборке трехфазного трансформатора внахлёстку в магнитную цепь средней фазы попадает один зазор дз, а в цепь крайних фаз по три зазора дз ( дз?0,35*10-4 м).

3) Магнитодвижущая сила средней фазы, А, где hя?D



м0-магнитная проницаемость для немагнитных материалов, м0=4р*10-7 Н/м.

Нс=676 А/м, Hя=439 А/м - напряженности магнитного поля определяются по кривой намагничивания трансформаторной стали 3412 для соответствующих индукций Вс и Вя.

4) Намагничивающая сила крайних фаз, А:

5) Среднее значение МДС, А:

6) Среднее значение намагничивающей составляющей тока холостого хода, А:



Коэффициент Kr учитывающей наличие гармоник в кривой намагничивающей тока Kr = 1,03.

7) Вес трёх стержней сердечника трансформатора, кг:

8) Вес двух ярем, кг:

9) Потери в стали, Вт:

Где ус, уя- удельные потери трансформаторной стали 3412:

Кс- коэффициент, учитывающий добавочные потери в стали, Кс=1,1.

10) Мощность холостого хода трансформатора, Вт:

11) Активная составляющая тока холостого хода, А:



12) Полный ток холостого хода (фазный), А:

13) Линейное значение тока холостого хода, А:

14) Коэффициент мощности холостого хода:

Определение напряжения короткого замыкания

1) Средняя длина витка первичной обмотки, м:

2) Средняя длина витка вторичной обмотки, м:

3) Активное сопротивление фазы первичной обмотки, Ом:



4) Активное сопротивление фазы вторичной обмотки, Ом:

5) Потери в меди, Вт:

7) Активная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

8) Индуктивное сопротивление трансформатора, Ом:



-средняя высота обмотки, м;

-

приведенная ширина зазора;

9) Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания, %:

10) Напряжение короткого замыкания, %:



11) Коэффициент полезного действия:

Построение характеристик холостого хода и короткого замыкания

Для построения характеристик холостого хода не обходимо задаться несколькими значениями напряжения на первичной обмотке в пределах

построить характеристики:

1) Потери в стали, Вт:

Максимальное значение магнитного потока в сердечнике трансформатора:



- Магнитодвижущая сила крайних фаз, А:

- Среднее значение МДС, А:



- Среднее значение намагничивающей составляющей тока холостого хода, А:

- Вес трёх стержней сердечника трансформатора, кг:

- Вес двух ярм, кг:

- Мощность холостого хода трансформатора, Вт,

- Активная составляющая тока холостого хода, А:

- Полный ток холостого хода (фазный), А:



- Линейное значение тока холостого хода, А:

При соединении первичной обмотки звездой:

- Коэффициент мощности холостого хода:

Для построения характеристик короткого замыкания необходимо задаться несколькими значениями напряжения на первичной обмотке в режиме короткого замыкания произвести расчет

По полученным данным построить характеристики:

1. Ток короткого замыкания, А:

Из расчетов:

2. Потери в меди, Вт:

3. Коэффициент мощности короткого замыкания:

3-я точка:





Вопросы к контрольной работе.

1. Что такое приведенный трансформатор?

В общем случае параметры первичной обмотки трансформатора отличаются от параметров вторичной обмотки. Разница наиболее ощутима при больших коэффициентах трансформации, что затрудняет расчеты и особенно построение векторных диаграмм.

Векторы электрических величин, относящиеся к первичной обмотке, значительно отличаются по своей длине от одноименных векторов вторичной обмотки. Затруднения можно устранить, если привести все параметры трансформатора к одинаковому числу витков, например, к w1.

С этой целью параметры вторичной обмотки пересчитываются на число витков w1.

Таким образом, вместо реального трансформатора с коэффициентом трансформации k = w1 / w2, получают эквивалентный трансформатор с k = w1 / w2 = 1.

Такой трансформатор называется приведенным. Приведение параметров трансформатора не должно отразиться на его энергетическою процессе, то есть все мощности и фазы вторичной обмотки должны остаться такими же, что и в реальном трансформаторе.

2. Покажите, каким образом рабочий режим вращающегося асинхронного двигателя может быть приведен к режиму трансформатора с активной нагрузкой?

Приведение асинхронного двигателя к эквивалентному трансформатору. По физическому смыслу работа асинхронного двигателя аналогична трансформатору, поэтому его работу и приводят к режиму трансформатора. Но у асинхронного двигателя имеются отличия от трансформатора:

1) Ротор асинхронного двигателя вращается, а трансформатор неподвижный статический аппарат. Поэтому первой задачей будет приведение асинхронного двигателя к неподвижному состоянию.

Запишем выражение для тока ротора

- ток во вращающемся роторе.

Разделим числитель и знаменатель на скольжение S, тогда

- ток при неподвином роторе, т.к. его выразили через E2 и X2 - неподвижного ротора.

Схема замещения роторной цепи

2) Асинхронный двигатель отдает с вала механическую мощность, а трансформатор электрическую. Решим эту задачу.

Представим

Тогда схема замещения для роторной цепи будет иметь вид

Полная мощность, переданная на ротор равна E2I2. В роторной цепи она теряется только на активных элементах. Сопротивление r2 обычно мало, поэтому мощность теряемая на сопротивлении будет эквивалентна механической мощности, которую развивает двигатель.



Итак, работу асинхронного двигателя можно свести к работе трансформатора. Отсюда векторная диаграмма и схема замещения асинхронного двигателя будут аналогичны векторной диаграмме и схеме замещения трансформатора.

Векторная диаграмма асинхронного двигателя

Запишем основные уравнения ЭДС и токов для асинхронного двигателя и на основании этих уравнений построим векторную диаграмму.

1.

2. , ,

3. Выведем уравнение для токов ,

Для двухслойной обмотки

,

Или

или запишем иначе



На основании уравнений 1, 2, 3 построим векторную диаграмму для асинхронного двигателя. Из построения векторной диаграммы видно, что она во многом аналогична векторной диаграмме трансформатора при нагрузке

Размещено на Allbest.ru