Задание на курсовую работу (проект) по дисциплине «Электрические машины»

Студент _______________________________

Группа _______________ шифр ___________

Тема проекта: ___________________________________________________

Утверждено распоряжением по кафедре № ___ от «__» ________ 20___г.

Срок представления проекта к защите «____» ______________ 20___ г.

1. Исходные данные для проектирования: справочные данные по силовым трансформаторам, вариант задания на курсовую работу.

2. Перечень разделов пояснительной записки

2.1. Расчет параметров силового трансформатора.

2.2. Распределение нагрузки между силовыми трансформаторами.

2.3. Оптимизация потерь электроэнергии в силовых трансформаторах

3. Перечень графического материала:

1. Схемы замещения силового трансформатора.

2. Векторная диаграмма силового трансформатора

3. Схема двухтрансформаторной подстанции

ПРИМЕЧАНИЕ: Все листы рекомендуется выполнять на формате А4 или большем (при необходимости).

4. Календарный план выполнения курсовой работе

№ п/п	Наименование разделов	Число, месяц		Подпись руководителя
		По плану	Фактически
1	Расчет параметров силового трансформатора.
2	Распределение нагрузки между силовыми трансформаторами.
3	Оптимизация потерь электроэнергии в силовых трансформаторах

Руководитель проекта: __________________________/______________/___

подпись ФИО

Задание принял к исполнению: _____________________/_______________/

подпись ФИО

«____»________________20___г.

Выполнение, оформление и защита курсовых работ осуществляется в соответствии с требованиями учебного пособия «ВЫПУСКНЫЕ КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ РАБОТЫ БАКАЛАВРОВ. ДИПЛОМНЫЕ ПРОЕКТЫ И РАБОТЫ. МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ. КУРСОВЫЕ РАБОТЫ И ПРОЕКТЫ. (ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ, ОФОРМЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ)» [1].

Вариант типового задания на курсовое проектирование для студентов очного и заочного отделения может быть определен по вариантам (таблицы в соответствующих разделах курсовой работы). Вариант определяется в соответствии с номером студента в списке группы. Приветствуется выполнение курсового проекта (работы) по теме дипломного проектирования.

Задание 1.1 расчет параметров трансформатора

Выполнить описание силового трансформатора с заданной, согласно варианта, мощностью. Указать типы выпускаемых трансформаторов данной мощности, их особенности по конструкции, назначению, маркировке. Выполнить однолинейную схему трансформаторной подстанции с трансформатором данной мощности и ее описание.

Определить следующие параметры силового трансформатора, приведенного в таблице 1.1, согласно своего варианта:

1. номинальные значения фазных токов и напряжений;

2. коэффициент трансформации;

3. составляющие напряжения короткого замыкания и тока холостого хода в процентах и именованных единицах;

4. параметры Т-образной схемы замещения трансформатора;

5. наибольшее значение коэффициента полезного действия трехфазного трансформатора;

6. коэффициент мощности при коротком замыкании и холостом ходе,

7. сопротивления схемы замещения для режима короткого замыкания;

8. КПД при номинальной нагрузке и коэффициентах мощности cosφ=1 и cosφ=0.8;

9. активную мощность на вторичной стороне для cos φ= 0.8, при которой значение КПД будет наибольшим;

10. потери в трансформаторе при заданной мощности;

11. напряжение на выводах вторичной обмотки при номинальной нагрузке и коэффициентах мощности cos φ=1 и cos φ=0.8.

12. начертить схему замещения трансформатора с расчетными значениями сопротивлений;

13. построить упрощенную векторную диаграмму трансформатора.

Таблица 1.1 – Данные трансформаторов для задания 1.1

Вариант	Sн, кВА	U1н, кВ	U2н, кВ	Uк,%	Iхх, %	Рхх, Вт	Рк, Вт	Схема соединения	S,% от Sн, ; сos φ2
1	25	10	0,4	4,5	3,2	130	600	Y/Yн	50; 0,8
2	40	10	0,4	4,7	3,0	175	1000	Y/Zн	60; 0,9
3	63	10	0,4	4,5	2,8	240	1280	Y/Yн	70; 0,85
4	100	10	0,4	4,5	2,6	330	1970	Y/Yн	90; 0,95
5	160	10	0,4	4,5	2,4	510	2650	Y/Yн	80; 0,7
6	250	10	0,4	4,7	2,3	740	3700	Y/Zн	70; 0,75
7	400	10	0,4	4,5	2,1	950	5500	Y/Yн	60; 0,6
8	630	10	0,4	5,5	2,0	1310	7600	Y/Yн	50; 0,8
9	1000	10	0,4	5,5	0,5	1600	10800	∆/Yн	40; 0,9
10	1600	10	0,4	5,5	0,4	2300	16500	∆/Yн	30; 0,85
11	250	35	11	6,5	2,3	900	3700	Y/∆	20; 0,95
12	400	35	11	6,5	2,1	1200	5500	Y/∆	90; 0,7
Продолжение таблицы 1.1
13	630	35	11	6,5	2,0	1600	7600	Y/∆	80; 0,75
14	1000	35	11	6,5	1,5	2350	12200	Y/∆	70; 0,6
15	1600	35	11	6,5	1,4	3100	18000	Y/∆	60; 0,65
16	2500	35	11	6,5	1,1	4350	25000	Y/∆	50; 0,8
17	4000	35	11	7,5	1,0	5700	33500	Y/∆	40; 0,9
18	6300	35	11	7,5	0,9	8000	46500	Y/∆	100; 0,85
19	10000	35	11	7,5	0,8	12300	65000	Y/∆	80; 0,95
20	10000	35	6,3	7,5	0,8	10000	65000	Y/∆	60; 0,7

Указания к расчетам по заданию 1.1:

Вначале внимательно выпишите необходимые данные из задания. Обратите внимание на схемы соединения обмоток высшего и низшего напряжения. Для различных схем соединения существуют отличия в расчетах ряда параметров трансформатора.

Приступив к расчетам примите обозначения и индексы таким образом, чтобы они легко читались и было понятно, к какому случаю и к какому оборудованию относится данный коэффициент или величина. Например, для первичной обмотки в расчетах принимается индекс 1, для вторичной – индекс 2. В то же время индексы 1 и 2 могут использоваться для обозначения разных трансформаторов, например на двухтрансформаторной подстанции.

Пример расчета для варианта 1 приведен в приложении 1 к данному учебному пособию. Пример выполнен в программе Mathcad.

Основные расчетные формулы:

фазные значения номинальных напряжений, кВ определяются, для схемы Y:

,

Где U_1(2)н – номинальное напряжение соответствующих обмоток, высшего (с индексом 1) или низшего (с индексом 2) напряжения.

Для схемы ∆:

.

Фазные значения номинальных токов, А для схемы Y:

,

Где S_н – номинальная мощность трансформатора, I_н – номинальный ток соответствующих обмоток, высшего (с индексом 1) или низшего (с индексом 2) напряжения.

Для схемы ∆:

.

Коэффициент трансформации:

.

Рисунок 1.1 - Схема замещения одной фазы трансформатора в режиме КЗ

Н

Рисунок 1.2 - Упрощённая схема замещения одной фазы трансформатора в режиме КЗ

апряжение короткого замыкания, В:

,

где U_k% - напряжение короткого замыкания, %.

Полное сопротивление схемы замещения для опыта к.з., Ом:

.

Активное сопротивление для опыта к.з., Ом:

,

где m – количество фаз, Р_k – потери короткого замыкания, Вт.

Сопротивления короткого замыкания, Ом,

активное:

,

где r₁, r₂ – активное сопротивление обмоток высшего и низшего напряжения соответственно.

Индуктивное сопротивление:

,

где U_kp% - реактивная составляющая напряжения короткого замыкания; U_kа% - активная составляющая напряжения короткого замыкания; х₁, х₂ – индуктивное сопротивление обмоток высшего и низшего напряжения соответственно.

Индуктивное сопротивление для опыта к.з., Ом:

.

Коэффициент мощности для опыта короткого замыкания, о.е.:

.

А

ктивная составляющая напряжения короткого замыкания:

,

, %

Индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания:

, В

, %

Приведенное значение полного сопротивления вторичной обмотки трансформатора:

Z2^/ = Z2·k.

Приведенное значение активного сопротивления вторичной обмотки трансформатора:

R2^/ = R1 = R2·k.

Приведенное значение индуктивного сопротивления вторичной обмотки трансформатора:

Х2^/ = X1 = Х2·k.

Приведенное значение тока во вторичной обмотке трансформатора:

I2^/ = I2/k

Приведенное значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора:

U2^/ = U2·k

Рисунок 1.3 - Схема замещения одной фазы трансформатора в режиме ХХ

Полное сопротивление схемы замещения для опыта холостого хода, Ом:

,

где I_хх – ток холостого хода, А.

Активное сопротивление для опыта холостого хода, Ом:

,

где Р_хх – потери холостого хода, Вт.

Индуктивное сопротивление для опыта холостого хода, Ом:

.

Коэффициент мощности при холостом ходе, о.е.:

.

Коэффициент полезного действия трансформатора:

,

где Р₂ – мощность нагрузки, кВт; Р₁ – мощность, потребляемая из сети, кВт.

Коэффициент загрузки трансформатора:

,

где S_нагр – мощность нагрузки.

Коэффициент загрузки, соответствующий максимальному КПД:

.

Максимальное значение КПД, %:

,

где ∆Р – потери мощности в трансформаторе, Вт

Максимальное значение коэффициента полезного действия соответствует условию Р_хх = Р_k.

Учитывая, что потери короткого замыкания Р_k=3·I_1ф²·R_кз, можно определить значения тока:

, А

и активной мощности на вторичной стороне:

,

где I₂ – ток нагрузки (во вторичной обмотке), А.

Потери мощности в трансформаторе при S_нагр:

, Вт.

Приведенное напряжение на вторичной обмотке, соответствующее упрощенной схеме замещения трансформатора под нагрузкой:

.

Напряжение на выводах вторичной обмотки при номинальной нагрузке:

;

Рисунок 1.4 - Т-образная схема замещения одной фазы трансформатора

Рисунок 1.5 - Векторная диаграмма токов и напряжений трансформатора при активно-индуктивной нагрузке