1. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы

Целью данной работы является закрепление и проверка усвоения студентами теоретического материала по темам «Трансформаторы», «Асинхронные двигатели», а также выработка практических навыков по расчету задач.

Номер варианта определяет преподаватель. Задание выполняется аккуратно на листах формата А4 на одной стороне листа.

При выполнения задания следует соблюдать следующие требования:

1. В начале задания необходимо указать группу, фамилию, имя, отчество студента и номер варианта.

2. Привести исходные данные задачи, схему электрической цепи.

3. Решение задачи следует выполнять в общем виде, а затем подставлять числовые значения, погрешность вычислений должна быть не более 5%.

4. Все вычисления и преобразования сопровождаются необходимыми пояснениями, сокращения слов в тексте не допускаются, кроме общепринятых.

5. Оформление работы, в том числе рисунков, схем, выполняют соблюдая требования ЕСКД.

Контрольная работа считается выполненной, если решение задач отвечает перечисленным требованиям.

2.Трансформаторы

2.1.Методические указания

Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, в котором переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток той же частоты, но другого напряжения.

На стальном замкнутом магнитопроводе, собранном из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от

друга, размещены две обмотки, выполненные из изолированной медной проволоки. Обмотка, соединенная с источником питания, называется первичной. Обмотка, питающая нагрузку, называется вторичной.

К первичной обмотке подводится питающее синусоидальное напряжение , под действием которого по обмотке протекает синусоидальный ток . Этот ток создает в сердечнике синусоидальный магнитный поток , где амплитудное значение магнитного потока.

Магнитный поток индуцирует в обмотках трансформатора синусоидальные ЭДС и .

Действующие значения ЭДС в обмотках

; ,

где числа витков первичной и вторичной обмоток;

частота тока в первичной обмотке.

Одна из основных характеристик трансформатора, коэффициент трансформации , который показывает, во сколько раз трансформатор повышает или понижает подводимое к нему напряжение.

Если , то такой трансформатор называется повышающим, если то трансформатор понижающий.

Расчеты различных режимов работы трансформатора упрощаются, если реальный трансформатор заменить эквивалентной электрической схемой замещения (рис.1), в которой магнитная связь между обмотками заменена электрической.

На рис.1, а приведена Т-образная схема замещения. Для практических расчетов током холостого хода часто пренебрегают и от Т-образной схемы замещения переходят к упрощенной (рис. 1, б), где определяются из опыта короткого замыкания.

Для получения параметров схемы замещения пользуются так называемыми приведенными величинами. Приведенным называется такой трансформатор, у которого параметры вторичной обмотки приведены к напряжению и числу витков первичной обмотки. Расчет приведенных параметров ведется исходя из их действующих значений по следующим формулам:

где приведенные напряжение и ток вторичной обмотки;

приведенное полное сопротивление нагрузки;

приведенные полное, активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки.

Параметры схемы замещения магнитной цепи трансформатора определяют из опыта холостого хода по следующим формулам:

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от тока нагрузки при и называется внешней характеристикой (рис. 2).

И з уравнения напряжений трансформатора для вторичной обмотки следует, что при увеличения тока нагрузки напряжение на зажимах вторичной обмотки уменьшается вследствие увеличения падения напряжения на этой обмотке.

Для построения внешней характеристики трансформатора пользуются приближенным соотношением:

где изменение (потери) напряжения на вторичной обмотке .

Процентное значение потерь напряжения , относительно номинального, рассчитывают следующим образом:

,

где активная составляющая напряжения ;

реактивная составляющая напряжения ;

; .

Абсолютное значение падения напряжения в вольтах находится по формуле .

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением активной мощности вторичной обмотки к активной мощности первичной обмотки :

.

Введем коэффициент загрузки трансформатора .Выразим зависимость КПД от коэффициента загрузки трансформатора.

Окончательное выражение для КПД примет следующий вид:

.

З ависимость коэффициента полезного действия от коэффициента загрузки приведена на рис. 3. Максимального значения достигает при условии:

.

У реального трансформатора имеет максимум при коэффициенте загрузки, равном примерно 0,5, и может достигать 99%.

У трехфазного трансформатора возможны два напряжения: линейное, указываемое в паспорте, и фазное. Фазное напряжение вычисляется с учетом следующих соотношений: при соединении обмоток «звездой» , а при соединении «треугольником» .

Коэффициент трансформации определяется отношением фазных напряжений .

Номинальные линейные токи первичной и вторичной обмоток можно определить по формулам:

; .

При определении фазных значений токов и необходимо учитывать следующие соотношения: при соединении обмоток в «звезду» , а при соединении в «треугольник» .

Полное сопротивление намагничивающей цепи:

; .

Активная и реактивная составляющие определяются соответственно: ; .

Сопротивления короткого замыкания трансформатора следует вычислять по формулам:

.

Сопротивления первичной и приведенной вторичной обмоток можно определить по приближенным соотношениям:

; ;

Тогда сопротивления вторичной обмотки:

; .

Коэффициент полезного действия трехфазного трансформатора вычисляется по формуле:

,

где коэффициент нагрузки, принимаемый согласно условию задачи ; ; ; ; .