1.Технико-экономическое обоснование.

1. Трансформатор создание и принцип действия. Одним из важнейших преимуществ переменного тока перед постоянным является легкость и простота, с которой можно преобразовать переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Достигается это посредством простого и остроумного устройства трансформатора, созданного в 1876 г. замечательным русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым. П.Н. Яблочков предложил способ дробления света для своих свечей при

помощи трансформатора. В дальнейшем конструкцию трансформаторов разрабатывал другой русский изобретатель И.Ф. Усагин, который предложил применять трансформаторы для питания не только свечей Яблочкова, но и других приемников. В дальнейшем несколько конструкций однофазных трансформаторов с замкнутым магнитопроводом были созданы венгерскими электротехниками О. Блати, М. Дери и К. Циперновским. Для развития трансформаторостроения и вообще электромашиностроения

большое значение имели работы профессора А.Г. Столетов по исследованию магнитных свойств стали и расчету магнитных цепей. Важная роль в развитии электротехники принадлежит М.О. Доливо-Добровольскому. Он разработал основы теории многофазных и, в частности, трехфазных переменных токов и создал первые трехфазные электрические машины и трансформаторы. Трехфазный трансформатор современной формы с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости, был сконструирован им в 1891 г. С тех пор происходило дальнейшее конструктивное усовершенствования трансформаторов, уменьшалась их масса и габариты, повышалась экономичность. Основные положения теории трансформаторов были разработаны в трудах Е. Арнольда и М. Видмара. В развитии теории трансформаторов и совершенствовании их конструкции большое значение имели работы советских ученых В.В. Корицкого,

Л.М. Пиотровского, Г.Н. Петрова, А.В. Сапожникова, А.В. Трамбицкого и др. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки вторичными. Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза

больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение. Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить пониженное напряжение. С допустимой для практики точностью можно считать, что отношение числа витков первичной обмотки к вторичной равно отношению приложенного напряжения к выходному.

Это отношение, называемое коэффициентом трансформации, обычно сокращают на меньшее из чисел, и тогда коэффициент трансформации получают в виде отношения единицы к некоторому числу 14 150 или, наоборот, некоторого числа к единице 501. В радиоаппаратуре трансформаторы используются в первую очередь в питающих устройствах, позволяющих питать приемники от осветительной сети переменного тока. Такие трансформаторы называются силовыми. Кроме того, трансформаторы используются для понижения и повышения напряжения различной частоты в усилителях и радиоприемниках. Для низких звуковых частот эти трансформаторы изготовляются с сердечниками из листовой стали. Для токов сравнительно высокой частоты трансформаторы, как и катушки индуктивности, делаются или совсем без стальных сердечников или с сердечниками из магнетита, альсифера, карбонильного железа и других специальных металлов. Иногда для экономии провода и стали применяют трансформаторы, в которых одна обмотка является частью другой, то есть гальванической развязки между входной и выходной цепью нет. Такие трансформаторы, называют автотрансформаторами, они могут повышать напряжение, для чего обмотка, включаемая в сеть, должна составлять часть обмотки, дающей выходное напряжение, и понижать его, для чего обмотка, с которой снимается напряжение, должна составлять часть сетевой обмотки. 

1. Расчет электрических нагрузок

Электрические нагрузки необходимо определять для выбора проводов и кабелей, мощности силовых трансформаторов, проверки нагрузки электрических сетей, равномерного распределения мощности, а так же определения типа нагрузки.

При определении нагрузок будем учитывать заданную установленную мощность, характер нагрузки, дневной или вечерний максимум. Принимаем производственный характер нагрузки. Принимаем следующие коэффициенты:

коэффициент одновременности – Ко = 0,7 [3]

коэффициент дневного максимума – Кд = 1,0

коэффициент вечернего максимума – Кв = 0,4

Определяем активную максимальную дневную и вечернюю мощности.

(3.1)

(3.2)

где: Руст - активная установленная или номинальная мощность токоприемника, кВт.

Расчет будем вести для каждой линии

Определяем суммарную активную дневную и вечернюю мощности.

(3,3)

(3,4)

Определяем отношение активной максимальной дневной к вечерней мощности.

По справочной таблице принимаем cosφ(д) и cosφ(в), согласно стр.149 [Коганов]

cosφ(д) = 0,73

cosφ(в) = 0,76

Определяем полную максимальную дневную и вечернюю мощности.

(3,5)

(3,6)

Определяем суммарную полную дневную и вечернюю мощности.

(3,7)

(3,8)

В данном случае преобладающей нагрузкой является дневная Smax (д) = 192кВА

2. Расчет и выбор мощности силового трансформатора.

Номинальная мощность силового трансформатора ТП-10/0,4 кВ зависит от наибольшей максимальной нагрузки токоприемников.

При выборе силового трансформатора учитываем Smax, перспективу роста нагрузок на 5-7 лет, характер нагрузки, категорию потребителей по надежности электроснабжения.

Загрузку силового трансформатора будем проверять коэффициентом нагрузки.

Принимаем силовой трансформатор по условию:

Где Smax = 192кВА

Принимаем трансформатор марки ТМ-250

Sном-250кВА>Smax=192кВА [4]

Паспортные данные трансформатора согласно действующих параметров технической таблицы стр.138, заносим в таблицу.

Таблица 3.1 Техническая характеристика ТМ-250.

тип	Sном, кВА	ΔРк.з., кВт	ΔРхх, кВТ	Uк.з., %	Rтр, мОм	Хтр, мОм	Zтр, мОм	1/3Zтр, мОм
ТМ-250	250	3,7	0,74	4,5	9,4	27,2	28,7	104

3. Расчет и выбор не изолированного провода ВЛ-10кВ

При расчете и выборе провода для воздушной линии 10 кВ учитываем электрические, конструктивные, структурные параметры. Согласно ПУЭ обязательным условием при выборе провода является соответствие климатическому району для ВЛ-10 кВ в магистрали линии, провод не менее АС-70.

Выбранный провод необходимо проверить на потерю напряжения.

Для расчета принимаем метод экономической плотности тока.

Определяем расчетный ток

(3,9)

Где: Р – установленная активная мощность

Uн = 10кВ

для значения Tmax, из справочной таблицы принимаем экономическую плотность тока

γ = 1,1 [4]

определяем расчетное экономически целесообразное сечение провода

(3.10)

Принимаем стандартное сечение провода по нагрузке и с учетом климатического района.

АС-70 [ПУЭ]

Для данного провода активное удельное сопротивление

Rо = 0,43 Ом/км

Хо = 0,38 Ом/км

Определяем расчетную потерю напряжения для линии 10 кВ.

(3,11)

Где : l – протяженность линии, км

Q – реактивная мощность, кВар

(3,12)

Где : tgφ = 0.62, cosφ = 0.85

Определяем процент потери напряжения

(3,13)

Проверяем соответствие условию

ΔUдоп ≥ Uрасч

Согласно таблице 2,1 ΔUдоп = 6%

ΔUдоп =6% ≥ Uрасч = 1,47%

Следовательно, провод выбран верно, все условия выполняются.