ИДЗ / ИДЗ 1

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ»

«РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРА»

Отчет по индивидуальному домашнему заданию 1.2

по дисциплине:

ЭМиА

Вариант 13

Томск – 2022

Цель: расчет параметров силового трансформатора на основе каталожных данных, а также расчет и оценка его эксплуатационных свойств.

Дано:

н = 100 ∙ 103, m = 32 = 35 ∙ 103 В,1 = 0.4 ∙ 103 В,

0 = 0.465 ∙ 103 Вт,

= 1.97 ∙ 103 Вт,

= 6.5 В,

0 = 2.6 А,

Необходимо выполнить следующие расчёты.

1.Определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора.

2.Построить внешние характеристики трансформатора для значений тока, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от величины номинального вторичного тока I2Н.

полезного действия от нагрузки η=f(β) при значениях коэффициента нагрузки β, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от номинального вторичного тока I2Н. Определить максимальное значение КПД.

2)Номинальное фазное напряжение:

1ф = вн = 35 ∙ 103 = 20,2 ∙ 103 В √3 √3

3)Ток холостого хода трансформатора:

4)Потери холостого хода на одну фазу:

5) Полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе

6)Активное сопротивление ветви намагничивания

7)Реактивное сопротивление цепи намагничивания.

0 = √ 02 − 02 = √(4,7 ∙ 105)2 − 842642 = 4,6 ∙ 105 Ом

8)Коэффициент мощности холостого хода

9)Номинальное напряжение короткого замыкания

10) Полное сопротивление короткого замыкания

Где Iкф – фазный ток короткого замыкания, равный номинальному

току

кн 1313,4= кн = 1,65 = 796,25 Ом

11) Мощность потерь короткого замыкания на фазу:

12) Активное сопротивление короткого замыкания

13) Индуктивное сопротивление короткого замыкания

= √ 2 − 2 = √796,252 − 2412 = 758,7 Ом

Обычно принимают схему замещения симметричной, полагая

2′ = 2 ∙ 2

Рассчитаем активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания

= √ 2 − 2 = √6.52 − 1.972 = 6.2 %

При cos( 2) = 0.8 получим sin( 2) = √1 − cos( 2)2 = 0.6

При cos(− 2) = 0.8 получим sin( 2) = −√1 − cos( 2)2 = −0.6

В качестве примера рассмотрим расчет одной из точек при коэффициенте нагрузки β=1, остальные расчеты сведены в таблицу.

При активно-индуктивной нагрузке:

∆ = ∙ ( ∙ cos( 2) + ∙ sin( 2)) = 1 ∙ (1.97 ∙ 0.8 + 6.2 ∙ 0.6) = 5.29%

Затем находим в процентах фазное напряжение обмотки

2н = 100 − ∆ = 100 − 5,29 = 94,71 %

При активно-емкостной нагрузке:

∆ = ∙ ( ∙ cos( 2) + ∙ sin( 2)) = 1 ∙ (1.97 ∙ 0.8 − 6.2 ∙ 0.6) = −2,14 %

2н = 100 − ∆ = 100 − (−2,14) = 102,14 %

По результатам расчетов построены внешние характеристики трансформатора.

Таблица 1.

Рис. 1 Зависимость напряжения от коэффициента нагрузки

Изменение вторичного напряжения ∆U зависит от коэффициента нагрузки и типа нагрузки: активно-емкостной или активно-индуктивной.

При изменении коэффициента нагрузки трансформатора на вторичное напряжение положительное значение ΔU влияет таким образом, что вторичное напряжение падает, и отрицательное значения ΔU влияет таким образом, что вторичное напряжение возрастает.

Наибольшее изменение вторичного напряжения наблюдается при β=1,25 и активно-индуктивном типе нагрузки. Наименьшее изменение вторичного напряжения наблюдается при β=0,25 и активно-ёмкостном типе нагрузки.

Изменения вторичного напряжения не произойдет при коэффициенте нагрузки β=0.

Зависимости отклонения напряжения на клеммах вторичной обмотки трансформатора от характера симметричной нагрузки ΔU=f(φ2), рассчитываются для двух неизменных величин коэффициента нагрузки (β=0,5; 1,0) при питании со стороны обмотки ВН номинальным напряжением номинальной частоты.

Рассмотрим расчет точки при β=0,5 и угле φ2=30

2 = cos(30 ) = 0.866

2 = sin(30 ) = 0.5

5

∆ = ∙ ( ∙ cos( 2) + ∙ sin( 2)) = 0.5 ∙ (1.97 ∙ 0.866 + 6.2 ∙ 0.5) = 2.4%

Рассмотрим расчет точки при β=0,5 и угле φ2=-30

2 = cos(−30 ) = 0.8662 = sin(−300) = −0.5

∆ = ∙ ( ∙ cos( 2) + ∙ sin( 2)) = 0.5 ∙ (1.97 ∙ 0.866 − 6.2 ∙ 0.5) = −0.69%

Рис. 2 Зависимость ∆U, % от угла φ2

При активно-ёмкостной нагрузке отклонение напряжения ΔU отрицательное; при активно-индуктивной нагрузке отклонение напряжения ΔU положительное.

6

При активно-ёмкостной нагрузке ΔU отклонение напряжения вторичной обмотки трансформатора увеличивается; при активно-ёмкостной нагрузке ΔU отклонение напряжения вторичной обмотки трансформатора уменьшается.

При активно-индуктивном характере нагрузки отклонение напряжения максимальное.

Рассчитываем зависимости коэффициента полезного действия от величины симметричной нагрузки при питании трансформатора со стороны обмотки ВН номинальным напряжение номинальной частоты, при заданных коэффициентах мощности активно-индуктивного cos(φ2) = 0,8 и активноемкостного cos(–φ2) = 0,5.

Рассмотрим расчет точки при = 0,75 и cos( 2) = 0,8.

2 ∙ = 0,752 ∙ 1970 = 1108.13 Вт

∙ н ∙ cos( 2) = 0.75 ∙ 100000 ∙ 0.8 = 60000 Вт

7

Рис. 3 Зависимости = ( )

На КПД трансформатора оказывают влияние тип нагрузки и коэффициент нагрузки.

Значение оптимального коэффициента нагрузки, при котором КПД трансформатора максимален, зависит от 0 и . Максимальный КПД будет при равенстве потерь в обмотках и в стали.

Максимум КПД трансформатора зависит от значения коэффициента нагрузки.

Чтобы поддерживать максимальный КПД трансформатора при меняющейся нагрузке нужно рассчитать оптимальное значение коэффициента нагрузки.

Вывод: были рассчитаны параметры силового трансформатора на основе каталожных данных, а также был произведен расчет и оценка его эксплуатационных свойств. Был произведён расчёт энергетических характеристик трансформатора и, с помощью графических построений, выявлены зависимости процентного изменения напряжения трансформатора и КПД от коэффициента нагрузки. По результатам графиков сделаны выводы о характеристиках трансформатора.

8