Контрольная работа №1 Расчет понижающего трёхфазного двухобмоточного трансформатора введение

Каждый студент выполняет один вариант задания (приложение № 2), который выдаётся преподавателем. Объём контрольной работы должен соответствовать требованиям настоящих методических указаний без отклонений в какую-либо сторону. Контрольная работа имеет цель ознакомить студента с возможными расчетными решениями, оценить их достоинства и недостатки. Контрольная работа направлена на закрепление, углубление и расширение знаний, развитие навыков в расчётах режимов работы трансформаторов с применением справочной литературы, каталогов и т.д.

Контрольная работа составляется в последовательности, изложенной ниже, и выполняется на бумаге формата А4 (210x297 мм), с полями: левое - 20 мм, правое - 5 мм, верхнее – 5 мм, нижнее - 5 мм. Допускается печать полей, оформленных согласно стандарту в компьютерном приложении (COMPAS) на принтере. Для более глубокого усвоения материала работа выполняется «вручную» в рукописном виде. Работы, выполненные в компьютерном наборе, к рассмотрению не принимаются.

В тексте, который пишется на одной стороне листа, приводятся формулы в буквенном выражении, затем подставляются цифровые значения и выполняются вычисления. Результаты промежуточных вычислений могут быть опущены. У каждой величины, являющейся результатом вычислений, указывается размерность, все расчеты производятся в системе единиц СИ. В начале расчета необходимо указать основной учебник, по которому выполняется расчет. Если формулы берутся из дополнительной литературы, то это отмечается в тексте в квадратных скобках цифрами соответственно списку литературы. Наименования разделов работы выделяются.

В тексте даются необходимые обоснования технической и экономической целесообразности при выборе коэффициентов, материалов, значений параметров и др. (кратко, ясно, без общих рассуждений и повторов с обязательной ссылкой на литературу).

Все графики выполняются карандашом на отдельных листах миллиметровой бумаги в формате А4 с обязательными подрисуночными надписями, удобным масштабом и соблюдением требований ЕСКД.

Выполненная контрольная работа сдаётся преподавателю на проверку, а после проверки студент её защищает. Работа, выполненная не по своему варианту, на проверку не принимается и должна быть выполнена заново. К защите допускаются работы, проверенные и подписанные руководителем. При защите контрольной работы студент излагает поставленную задачу, наиболее важные расчетные и методические решения, особенности и трудности при выполнении, отвечает на заданные вопросы. Наиболее часто встречаемые вопросы даны в конце методических указаний.

Примечание: Для корректного отображения формул в методических указаниях следует воспользоваться редактором формул Mathtype версии 5 и выше.

Содержание контрольной работы

Контрольная работа должна содержать расчётно-пояснительную записку и графическую часть к ней.

В контрольную работу входит:

1. Титульный лист;

2. Содержание работы;

3. Введение;

4. Задание;

5. Расчетно-пояснительная часть работы;

6. Графическая часть работы (схемы, графики, рисунки, характеристики и др.);

7. Выводы;

8. Приложения, таблицы;

9. Литература.

ЗАДАНИЕ Понижающий трёхфазный трансформатор имеет параметры, представленные в приложении № 2. Требуется:

1. Начертить принципиальную электрическую схему трансформатора с подключённой нагрузкой и указанными линейными и фазными напряжениями и токами.

2. Определить коэффициенты трансформации - фазных (k_ф) и линейных напряжений (k_л).

3. Определить номинальные фазные и линейные напряжения и токи первичной и вторичной обмоток.

4. Определить потери в стали и средние значения тока холостого хода при следующих напряжениях: U₁ = (0,6; 0,8; 1,0; 1,1) U_1h . По результатам расчёта построить характеристику намагничивания U₁ (I₀).

1. Используя данные холостого хода и короткого замыкания, определить параметры схемы замещения, считая r₁ = r '₂, х_σ1 = 1,1 х '_σ2. Начертить Т- и Г-образную схемы замещения и указать на них полученные параметры.

2. Рассчитать и построить кривые η= f (Р₂/Р_2н) при cos φ₂ = 1 и cos φ₂ = 0,8 (Р₂ = k_нг∙Р_2н) при коэффициенте нагрузки k_нг = 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. Определить максимальное значение к.п.д. η _тах и соответствующее ему значение к_нг при cos φ₂ = 1 и cos φ₂ = 0,8.

7. Рассчитать и построить кривую процентного изменения напряжения в зависимости от угла φ₂, то есть ΔU = f (φ₂) при номинальном токе. Расчёты произвести при изменении φ₂ от 90⁰ до 0⁰ (индуктивная нагрузка) и от 0⁰ до 90⁰ (ёмкостная нагрузка).

8. Рассчитать и построить внешние характеристики трансформатора U₂ = f (k_нг) при cos φ₂ = 1, cos φ₂ = 0,8 (активно-индуктивная нагрузка), cos φ₂ = 0,8 (активно- ёмкостная нагрузка) и при коэффициенте нагрузки k_нг = 0,25; 0,5; 0, 75; 1,0; 1,25.

9. Построить в масштабе для одной фазы трансформатора приведенную векторную диаграмму:

• при нагрузке номинальным током и cos φ₂ = 0,8;

• то же при ёмкостной нагрузке - cos(-φ₂ ) =0,8.

10.Установить распределение нагрузки между тремя трансформаторами, соотношение номинальных мощностей которых составляет 1 : 1,8 : 2,2. При этом напряжение короткого замыкания второго трансформатора на 2,5 % больше, а третьего - на 6% меньше, чем первого, а нагрузка трёх параллельно работающих трансформаторов равна сумме их номинальных мощностей.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАСЧЁТУ

1. СХЕМА ТРАНСФОРМАТОРА

Представляет собой заданные электрические схемы обмоток высшего и низшего напряжения, к которым подключается трёхфазная симметричная нагрузка. На схеме указываются линейные и фазные напряжения и токи, обозначаются начала и концы фаз обмоток, обозначаются сопротивления подключённой нагрузки.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ

Коэффициент трансформации линейных напряжений определяется по формуле

Коэффициент трансформации фазных напряжений при соединении обмоток трансформатора по схеме:

- звезда - звезда (Y/Y)

- звезда - треугольник (Y/Δ)

- треугольник - звезда (Δ/Y)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНЫХ ФАЗНЫХ И ЛИНЕЙНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ ПЕРВИЧНОЙ И ВТОРИЧНОЙ ОБМОТОК

Согласно заданию линейные напряжения заданы - U_1h U_2h

Линейные токи первичной и вторичной обмоток определяются по формулам:

Фазные напряжения и токи рассчитываются в зависимости от схемы соединения обмотки:

- звезда (Y)

- треугольник (А)

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ И ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА

На первом этапе рекомендуется провести расчёт для U = U_1h. Потери в стали определяются по формуле:

_{где Gc – масса стержней, кг;}

_{Gя – масса ярма, кг;}

_{Δpc – потери на 1 кг массы стержней, Вт/кг;}

_{Δpя – потери на 1 кг массы ярма, Вт/кг;}

_{kд – коэффициент добавочных потерь (kд = 1 – при диаметре стержня Д<0,2м и kд 1,05 – при диаметре стержня Д > 0,2 м).}

_{Gc и Gя вычисляются соответственно:}

где S_c – сечение стержней, м;

Н_с – высота стержней, м;

S_я – сечение ярма, м;

L – длина ярма, м;

Н_я – высота ярма, м.

Индукция в стержнях и ярмах определяется:

По полученным значениям В_с и В_я из табл. приложения № 3 определяют Δр_с и

Δр_я.

Активная составляющая тока холостого хода (или, что тоже самое, тока намагничивания) определяется по формуле:

если первичная обмотка соединена в звезду;

если первичная обмотка соединена в звезду;

если первичная обмотка соединена в треугольник.

где ΔР_нам - намагничивающая мощность, ВА

где р_{с нам} , р_{я нам} , р_{з нам} - удельные намагничивающие мощности для стержней, ярма и стыков (зазоров), определяемые из таблицы приложения № 1;

η_з - число стыков (зазоров) листами стержней (для трёхфазных трансформаторов

со сборкой в нахлёстку η_з = 7).

Указание: при нахождении значение индукции р_{з нам} необходимо принять для стержней.

Среднее значение тока холостого хода:

Для построения кривой намагничивания трансформатора U = f (I₀), необходимо определить ΔP₀ и ΔР_нам для остальных значений напряжения (0,6 U_1н; 0,8 U_1н; 1,1 U_1н) и, подставляя их в формулы I_0ar и I₀, определить I₀.