Задача №1.
Визначити параметри і характеристики трифазного силового трансформатора
Трифазний три стрижневий двох обмотковий трансформатор з масляним охолодженням має наступні номінальні данні: нормальна потужність Sном
, первинна напруга U1н
,вторинна напругаU2н
, втрати холостого ходуP, втрати короткого замикання Uк
, струм холостого ходу I0
; частота мережі живлення f=50 Гц
.
| Sном
|
U1н
|
U2н
|
P | Pк
|
ВН/НН | Uк
|
I0
|
| 63000 | 110 | 10.5 | 73000 | 245000 | Y/∆-11 | 10.5 | 0.6 |
По прийнятим даним трансформатора потрібно розрахувати:
1. Коефіцієнт трансформації трансформатора.
2. Номінальні струми і струми обмоток трансформатора.
3. Параметри заступної схеми трансформатора. Накреслити заступну схему трансформатора.
4. Номінальне і максимальне значення ККД
трансформатора при активному (cos2
=1,0) і активно-індуктивному (cos2
=0,8) навантаженнях.
5. Побудувати криві залежності ККД
трансформатора від коефіцієнта навантаження η
=f
(
β)
при cos2
=1,0 і cos2
=0,8.
6. Побудувати зовнішні характеристики трансформатора, змінюючи струм I
2
від нуля до 1,2I
2
при cos2
=1,0 і cos2
=0,8.
7. Побудувати векторну діаграму трансформатора, навантаженого до номінальної потужності активно-індуктивним навантаженням (cos2
=0,8).
8. Проаналізувати виконану задачу і зробити висновки.
До пункту 1
.
Номінальні фазні напруги обмоток визначаються в залежності від схеми з’єднання:
При з’єднанні обмоток трикутником(∆) фазна напруга дорівнює лінійній,
U2ф
=U2л
=1.2
При з’єднанні обмоток зіркою (Y) фазна напруга:
U1ф
=U1л
/=6/=3.46
Слід зазначити, що при умовній позначці схеми з’єднання обмоток трансформатора над рисою прийнято позначати схему з’єднання обмотки вищої напруги і під рискою – нижчої напруги.
Коефіцієнт трансформації трансформатора:
K==2.88
До пункту 2.
Якщо знехтувати струмом холостого ходу і втратами в трансформаторі, споживана S1
і що віддається S2
трансформатором у номінальному режимі повні потужності дорівнюють номінальній потужності Sн
, тобто S1
= S2
= Sн
. Для трифазної мережі:
Sн
=×Ui
×Ii
.
Тоді:
I1л
= =144.3
I2н
==
Фазні струми визначаються через лінійні струми для заданої схеми з’єднання обмоток. При з’єднанні зіркою Iф
=Iл
, а трикутником Iф
=Iл
/.
До пункту 3.
Для трифазного трансформатора звичайно відображується заступна схема однієї фази. Повний опір короткого замикання трансформатора:
Zк
==
Де: U1фк
-напруг
U1фк
==
Активний опір короткого замикання трансформатора:
Rк
==
Реактивний опір короткого замикання трансформатора:
Xк
==42.12
Для визначення опорівR
1
і R/
2
, X1
і X/
2
Т
-подібної заступної схеми необхідно загальний опір R
к
=R
1
+R/
2
і X
к
= X1
+ X/
2
розподілити між їх складовими. Звичайно трансформатори проектуються так, щоб R
1
=R/
2
і X1
=X/
2
.
З урахуванням цього:
R
1
=R/
2
= =0.6 X1
=X/
2
==21.06
Повний опір вітки намагнічування:
Zm
==
Де: I0ф
- струм холостого ходу первинної обмотки,
I0ф
==0.83
Активний опір вітки намагнічування:
Rm
==
Реактивний опір вітки намагнічування:
Xm
==11840.8
До пункту 4.ККД
трансформатора:
При=1
η= 1 – =1
де: β=I2
/I2
н
– коефіцієнт навантаження трансформатора.
ККД трансформатора має максимальне значення при:
Β=0.43
При =0.8
η=0.99
При=1
β |
0 | 0.1 | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.75 |
| η | 0 | 0.98 | 0.991 | 0.991 | 0.998 | 0.99 | 0.997 |
при=0.8
| β | 0 | 0.1 | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.25 |
| η | 0 | 0.98 | 0.99 | 0.99 | 0.997 | 0.996 | 0.993 |
До пункту
6
.
Зовнішня характеристика трансформатораU2
=f
(I2
) дозволяє визначити, на скільки знижується напруга на виході трансформатора внаслідок спадання напруги ∆U на його внутрішньому опорі:
U2
=U2
н
-∆U де
∆U=
Де:∆U(%)- відносна змінна напруги на затискачах вторинної обмотки навантаженого трансформатора,(%)
∆U(%) = β×(Uka
×+Ukp
)
Uka
=1%
Ukp
=3%
При cos=1
sin
β1=0 β2
=1.2
∆U(%)=0
∆U(%)=1.2
∆U=4.8
U2
=395.8
При cos=0.8 sin.6
Β1
=0 β2
=1.2
∆U(%)=0 ∆U(%)=26.2
∆U=0 ∆U=104.8
U2
= U2н
=40U2
= 295.2 В
Будується максимальне значення магнитного потоку
Фм
=Е1
/4.44w1