8 Технико-экономические характеристики
ТРАНСФОРМАТОРА
8.1 Коэффициент полезного действия трансформатора
,
где РХ; РК – в Вт; SН в В∙А.
Задаваясь значениями
коэффициента нагрузки трансформатора
KH2
в пределах от 0 до 1,5, рассчитать величины
КПД. Расчёты выполнить для нескольких
заданных преподавателем величин
Построить графики зависимости КПД от КH2 для различных . Дать пояснения полученным кривым.
8.2 Степень нагрузки трансформатора, при которой имеет место наибольший кпд:
.
8.3 Величина максимального КПД при этой нагрузке и cos φ2=1:
.
Трансформатор, работающий с постоянной нагрузкой КH2M, обеспечивает получение наиболее экономичных результатов. В действительности трансформатор работает с переменной нагрузкой, а наивыгоднейшая работа зависит и от графика нагрузки. Эта задача вероятностной оптимизации решена методом оптимума номинала [5].
8.4 Изменение напряжения в трансформаторе при номинальной нагрузке следует определить для нескольких cosφ2, заданных преподавателем:
.
8.5 Стоимость активной части трансформатора:
,
где GПР – масса проводов обмотки;
GCT – масса стали магнитопровода;
– цена обмоточного
провода [1, с. 35]:
для меди = 2,8 у.е/кг; для алюминия =2,4 у.е/кг;
– цена стали
магнитопровода [1, с.35], она может быть
принята равной около 1,2 у.е/кг;
=
1,5;
= 1,22;
=
1,06.
8.6 Стоимость системы охлаждения:
,
где
может
быть принят равным 1,5 у.е/кВт.
8.7 Стоимость трансформатора:
.
8.8 Дополнительные
затраты на изготовление трансформатора
при увеличении
расхода проводящих материалов в (1+
);
раз:
.
8.9 Уменьшение потерь энергии в трансформаторе при увеличении расхода проводящих материалов для режима работы с номинальной нагрузкой:
,
кВт.
8.10 Экономия электроэнергии в год за счет уменьшения потерь энергии в трансформаторе
,
кВт,
где t1Г − время работы трансформатора в течение года может быть принято равным около 8000 ч;
КНГСР – средняя нагрузка трансформатора около 0,8.
8.11 Срок окупаемости дополнительных затрат, связанных с увеличением расхода проводящих материалов:
,
где
– стоимость 1 кВт∙ч электроэнергии (
= 0,06 у.е. за
1 кВт∙ч).
9 Графическая часть
Основными элементами силового трансформатора являются магнитная система и обмотки. Магнитная система трансформатора представляет собой трехстержневой стальной магнитопровод. Материалом для него служит холоднокатаная сталь. Ее применение позволяет заметно уменьшить удельные потери и удельную намагничивающую мощность. Однако это преимущество реализуется лишь в том случае, когда магнитный поток проходит в направлении проката. По этой причине в магнитопроводах из холоднокатаной стали в углах делаются «косые» зазоры.
а рис. 7 представлен общий вид выемной части силового трансформатора. Для более четкого восприятия конструкции и основных размеров на рис. 7 все вспомогательные элементы и элементы крепления не показаны. Магнитная система трансформатора включает в себя три стержня, на которых располагаются обмотки, и четыре ярма, которые соединяют между собой стержни, образуя таким образом единую конструкцию. Сечение шихтованного стержня выполнено в виде многоугольника, набираемого из отдельных прямоугольных пакетов с таким расчетом, чтобы вся фигура вписывалась в окружность. На рис. 7 ярмо имеет прямоугольное сечение. Это характерно для силовых трансформаторов меньшей мощности из числа рассматриваемых в предлагаемом учебном пособии.
В трансформаторах с номинальной мощностью 100 кВ∙А и более сечение ярма следует выбирать многоугольным. Конфигурацию ярма с многоугольным сечением предлагается студентам рассмотреть самостоятельно, используя рекомендуемую литературу. Обмотки каждой фазы силового трансформатора располагаются на соответствующих стержнях магнитопровода. Обмотка низшего напряжения (НН) располагается ближе к стержню, а обмотка высшего напряжения (ВН) – поверх предыдущей. Обмотки крепятся с помощью деревянных клиньев, располагаемых равномерно по окружности внутри масляных каналов. Кроме того, предусматривается крепление обмоток относительно верхнего и нижнего ярма деревянными клиньями толщиной l0. Указанные на рис. 7 размеры выемной части трансформатора определяются в процессе выполнения проекта.
На чертеже в графической части проекта должны быть приведены и другие рассчитанные размеры, а также необходимые элементы крепления. Более подробные сведения можно получить в литературе, рекомендуемой в учебном пособии. Выемная часть трансформатора располагается в специальном баке, выполненном из конструкционной стали и заполненном трансформаторным маслом. Основной бак трансформатора снабжен охладителями, устройствами ввода напряжения, расширительным бачком и другой вспомогательной арматурой. На рис. 8 и 9 представлены две проекции общего вида силового трансформатора. На первой проекции (рис. 8) имеются следующие элементы конструкции.
Каток для передвижения трансформатора.
Бак трансформатора, заполняемый маслом.
Крюк для подъема трансформатора.
Воздухоосушитель.
Расширитель.
Маслоуказатель.
Ввод высшего напряжения.
Ввод низшего напряжения
Термометр.
Охладитель.
Пробка для слива масла
На второй проекции (рис. 9) обозначен цифрой 12 переключатель напряжения. На чертеже общего вида спроектированного силового трансформатора следует привести габаритные размеры. Конструктивные чертежи в курсовом проекте представляются листе формата А1, расположенном горизонтально. Слева приводится общий вид, и выемная часть трансформатора. На втором листе формата А1 представляются графические построения процессов при пропуске пакета поездов, при включении трансформатора вхолостую, при коротком замыкании, а также зависимость КПД от степени нагрузки. Расположение графических построений на втором листе студентам предлагается выбрать самостоятельно.
Рис. 7. Выемная часть силового трансформатора
Рис. 8. Силовой трансформатор
Рис. 9. Силовой трансформатор