2. Задачи курсовой работы

Задача № 1

Силовой энергетический трансформатор

Выполнить расчет основных величин, характеризующих силовой энергетический трансформатор.

Задача № 2

Режим нагрузки силового энергетического трансформатора.

Для заданных суточных графиков коэффициента нагрузки и коэффициента мощности выполнить расчет величин при U₁=U_1н в соответствии с требованиями к умению студента.

Задача № 3

Потери мощности, связанные с созданием основного магнитного потока трансформатора

Используя данные холостого хода P₀ и I₀%, вычислить: реактивную мощность Q₀, связанную с созданием основного магнитного потока, «реактивную энергию» Э₀ и активную энергию Э_а, потребленные трансформатором за сутки и за год.

Задача № 4

Расчет короткого замыкания

Вычислить установившиеся токи короткого замыкания и ударный ток.

3. Исходные данные для выполнения курсовой работы

Вариант задания на курсовую работу включает в себя:

1. Типоразмер трансформатора и все его справочные данные

2. Суточные графики нагрузки в виде зависимостей

и , (1)

Примеры суточных графиков приведены в виде рисунков и расшифрованы в виде таблиц.

Рисунок 1. Суточный график коэффициента загрузки трансформатора по мощности.

t, час	0-8	8-13	13-15	15-17	17-19	19-23	23-24
βs	0,25	1,0	0,85	0,75	0,6	0,9	0,25

Рисунок 2. Суточный график коэффициента мощности нагрузки.

t, час	0-8	8-13	13-15	15-17	17-19	19-23	23-24
cos φн	1	0,9	0,95	0,8	0,85	0,95	1

4. Силовой энергетический трансформатор и основные инженерные задачи, решаемые с помощью его теории

Силовой энергетический трансформатор – промежуточный элемент между источником энергии и её потребителями.

При передаче мощности и энергии из первичной обмотки во вторичную с помощью основного потока, замыкающегося по сердечнику, в трансформаторе теряется часть мощности, часть энергии, часть напряжения. Все эти потери связаны с величинами токов I₁, I₂ в обмотках трансформатора и величиной магнитной индукции B в его сердечнике.

При изменении нагрузки трансформатора токи I₁, I₂ в его обмотках изменяются, а магнитная индукция B в сердечнике остается почти неизменной. Соответственно потери мощности в обмотках являются переменными, а потери мощности в сердечнике, обусловленные явлением гистерезиса и вихревыми токами в листах стали, являются почти постоянными.

Всё, что происходит в трансформаторе количественно определяется двумя видами величин: величинами, характеризующими сам трансформатор (внутренними величинами трансформатора) и двумя внешними по отношению к трансформатору величинами: напряжением U₁, приложенным к первичной обмотке, и сопротивлением нагрузки Z_нг, подключенной к вторичной обмотке.

Величины, характеризующие сам трансформатор в номинальном режиме:

S_н – номинальная мощность трансформатора,

U_1н – первичное номинальное напряжение,

U_2н – вторичное номинальное напряжение,

Схема соединения обмоток,

cos φ_н – номинальный коэффициент мощности,

η_н – номинальный КПД

Величины, характеризующие трансформатор в режимах холостого хода и короткого замыкания:

P₀ – мощность холостого хода,

I₀% - ток холостого хода в процентах,

P_к – мощность короткого замыкания,

U_к% - напряжение короткого замыкания в процентах.

Эти величины приводятся на его паспорте и в справочной литературе.

Конкретные значения внешних величин U₁ и Z_нг, по понятным причинам, заранее назвать нельзя. Величина U₁ определяется работой сети, к которой подключена первичная обмотка. При правильно организованной эксплуатации сети напряжение U₁ изменяется в не широких пределах, примерно ±5% от номинального значения. Что касается величины Z_нг, то она в принципе может изменятся от бесконечности (режим холостого хода) до нуля (режим короткого замыкания).

Студент должен, имея паспортные и справочные данные трансформатора, уметь при любых значениях внешних по отношению к трансформатору величин U₁ и Z_нг определять:

1. токи I₁, I₂,

2. напряжение на зажимах вторичной обмотки U₂,

3. потери мощности в трансформаторе ∆P_тр,

4. потери энергии в трансформаторе ∆Э_тр за любой отрезок времени работы трансформатора,

5. энергию, потребленную первичной обмоткой Э₁,

6. энергию, отпущенную с зажимов вторичной обмотки Э₂,

7. установившиеся токи I_1к и I_2к при коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки,

8. ударный ток при коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки.

Ядро теории трансформатора составляют его основные уравнения и Т-образная схема замещения. С их помощью в принципе могут быть решены все названные задачи.

Переход от исходной схемы участка сети с трансформатором к Т-образной схеме замещения трансформатора с подключенным сопротивлением нагрузки.