Исследование трехфазного трансформатора. трансформатор. Электрические машины
 Скачать 0.75 Mb.
|
 Министерство образования и науки РФ ФБГОУ ВО «Уральский государственный горный университет» ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Расчетно-графическая работа для студентов направления «Электроэнергетика и электротехника» Исследование трехфазного трансформатора Группа: ЭЭТтз-20у Студент: Григоренко А.А. Руководитель: Угольников А. В. г. Екатеринбург 2021г. Расчетно-графическая работа Исследование трехфазного трансформатора Исходные данные: Вариант – 12 Число фаз m = 3; Схема и группа соединения обмоток трансформатор Y/; Номинальная полная мощность Sн = 630 кВА; Номинальное линейное напряжение обмотки ВН UЛН(ВН) = 6 кВ; Номинальное линейное напряжение обмотки НН UЛН(НН) = 0,4 кВ; Потери холостого хода, Р0н = 1560 Вт; Потери короткого замыкания, Ркн = 8500 ВТ; Напряжение короткого замыкания, uк = 5,5 %; Ток холостого хода i0 = 2 %; Расчетная температура обмоток трансформатора θ =75 ℃ Сопротивление нагрузки Zнагр = 0,949 Ом; Коэффициент нагрузки (индуктивный) cos = 0,8. Необходимо: - начертить схему соединения обмоток трансформатора заданной группы; - построить векторную диаграмму ЭДС; - на схеме соединения обмоток трансформатора укажите линейные и фазные напряжения и токи; - определить номинальные фазные значения напряжений и токов обмоток ВН и НН: U1н, U2н, I1н, I2н. Указать какие фазные токи и напряжения приняты за первичные, а какие – за вторичные; - рассчитать коэффициент трансформации К; - определить параметры Т-образной электрической схемы замещения трансформатора и начертить ее; - рассчитать параметры основного треугольника короткого замыкания и начертить его; - перевести все параметры Т-образной схемы замещения в относительные единицы; - определить истинные значения сопротивлений обмотки НН при температуре θ = 75 °С; - определить истинные значения активных сопротивлений обмоток ВН и НН при температуре = 20 °С; - составить упрощенную электрическую схему замещения трансформатора и определите фазные значения тока I2 и напряжения U2 при включении во вторичную цепь обмотки НН нагрузки Zнагр (cosφнагр (инд)) и Zнагр (cosφнагр (емк)); - определить значения коэффициента нагрузки β при включении во вторичную цепь обмотки НН сопротивления Zнагр (cosφнагр (инд)) и оптималь-ное значение коэффициента нагрузки трансформатора βопт; - рассчитать емкость батареи статических конденсаторов, которую необходимо подключить к вторичной обмотке НН трансформатора, чтобы достичь уровня коэффициента мощности 0,95. Рассчитать, во сколько раз уменьшается ток I1 и электрические потери ∆pэ во всех звеньях линии электропередачи (ЛЭП) при включении батареи конденсаторов. Определить реактивную мощность конденсаторной батареи QС при U2 = U2н. Расчеты проиллюстрировать электрической схемой замещения и диаграммой проводимостей на комплексной плоскости. - рассчитать изменения вторичных напряжений при включении во вторичную цепь обмотки Zнагр (cosφнагр (инд)) и Zнагр (cosφнагр (емк)); - определите КПД трансформатора: - при включении во вторичную цепь обмотки НН нагрузки Zнагр (cosφнагр (емк)); - при оптимальном коэффициенте нагрузки βопт и коэффициенте мощности cosφ2 = 0,95 (инд); - При заданных коэффициентах мощности нагрузки cosφнагр (инд) и cosφнагр (емк) построить следующие графики: – внешние характеристики U2 = f(β) при U1н=const и при φ2>0 и φ2<0; – зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки η = f(β) при U1н=const, ∆U = 0, т. е. U2 = U2н = cons;. Решение: 1 Схема соединения обмоток трансформатора и векторная диаграмма ЭДС приведены на рисунке 1.  Рисунок 1 – Трехфазный трансформатор со схемой и группой соединения Y/ 2 Схема подключения трансформатора с указанием фазных и линейных напряжений и токов приведена на рисунке 2.  Рисунок 2 – Трехфазный трансформатор с указанием фазных и линейных токов и напряжений 3 Определяются номинальные значения фазных токов и напряжений: - номинальное напряжение обмотки ВН  - номинальное напряжение обмотки ВН  - номинальный ток обмотки ВН  - номинальный ток обмотки НН  4 Определяется коэффициент трансформации  5 Определение параметров Т-образной схемы замещения - ток холостого хода  - активное сопротивление магнитопровода  - полное сопротивление магнитопровода  - индуктивное сопротивление магнитопровода  - напряжение короткого замыкания  - полное сопротивление короткого замыкания  - активное сопротивление короткого замыкания  - индуктивное сопротивление короткого замыкания  - активное сопротивление обмотки ВН и приведенное активное сопротивление обмотки НН  - индуктивное сопротивление обмотки ВН и приведенное индуктивное сопротивление обмотки НН  - активное сопротивление нагрузки  - реактивное сопротивление нагрузки  - полное сопротивление нагрузки в комплексной форме  - полное приведенное сопротивление нагрузки в комплексной форме  Т-образная схема замещения приведена на рисунке 3  Рисунок 3 – Т-образная схема замещения приведенного трансформатора для режима нагрузки 6 Определяются параметры основного треугольника короткого замыкания - активное напряжение короткого замыкания  - реактивное напряжение короткого замыкания  - полное напряжение короткого замыкания  Полное напряжение совпало с паспортным – расчет произведен верно. Основной треугольник короткого замыкания приведен на рисунке 4  Рисунок 4 - Основной треугольник короткого замыкания 7 Производится расчет параметров Т-образной схемы замещения фазы трансформатора в относительных единицах: - активное сопротивление магнитопровода  - реактивное сопротивление магнитопровода  - активное сопротивление первичной и приведенное активное сопротивление вторичной обмоток  - реактивное сопротивление первичной и приведенное активное сопротивление вторичной обмоток  - активное приведенное сопротивление нагрузки  - реактивное приведенное сопротивление нагрузки  - полное приведенное сопротивление нагрузки  8 Определяется истинное значение сопротивлений обмотки НН при температуре θ = 75 °С  9 Определяется активное сопротивление первичной обмотки при = 20 °С  где Т - температурная постоянная, Т =235 °С (для меди)  10 Определяется активное сопротивление вторичной обмотки при = 20 °С   11 Определяются параметры упрощенной схемы замещения трансформатора  Рисунок 5 – Упрощенная схема замещения трансформатора 11.1 Определяются параметры упрощенной схемы замещения фазы трансформатора при индуктивном характере нагрузки Определяется ток первичной обмотки в комплексной форме  Определяется ток в первичной обмотке  Определяется ток во вторичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки в комплексной форме, приведенное к первичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки приведенное к первичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки   11.2 Определяются параметры упрощенной схемы замещения фазы трансформатора при емкостном характере нагрузки Определяется ток первичной обмотки в комплексной форме  Определяется ток в первичной обмотке  Определяется ток во вторичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки в комплексной форме, приведенное к первичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки приведенное к первичной обмотке  Определяется напряжение вторичной обмотки  12 Определяется значение коэффициента загрузки трансформатора для заданной нагрузки  Определяется значение оптимального коэффициента загрузки трансформатора  13 Определяются параметры батареи статических конденсаторов  Рисунок 6 - Принципиальная электрическая схема включения батареи статистических конденсаторов в цепь вторичной обмотки определяется полная проводимость нагрузки  определяется емкостная проводимость батарей статических конденсаторов  определяется емкость батарей статических конденсаторов  определяется полная проводимость нагрузки с учетом батарей статических конденсаторов  определяются модули проводимостей нагрузки с учетом батарей статических конденсаторов и без них  Определяется соотношение электрических потерь мощности после установки батарей статических конденсаторов  Определяется токов нагрузки после установки батарей статических конденсаторов  По приведенным расчетам видно, что при оптимальном cosφ = 0,95, уменьшается полная проводимость цепи, соответственно полный ток цепи (на 15%), также потери в ЛЭП (на 30%), что экономически целесообразно при конструировании ЛЭП.  Рисунок 7 - Векторная диаграмма проводимостей нагрузки до ( а)) и после ( б)) установки батарей статических конденсаторов 14 Определяется изменение вторичного напряжения 14.1 При включении во вторичную цепь нагрузки индуктивного характера  14.2 При включении во вторичную цепь нагрузки емкостного характера  По полученным данным строятся внешние характеристики трансформатора, приведенные на рисунке 8  Рисунок 8 – Внешние характеристики трансформатора 15 Определяется значения КПД трансформатора 15.1 При включении во вторичную цепь нагрузки  15.2 При оптимальном коэффициенте загрузки βопт и коэффициенте мощности cos 0,95  При изменении реальных условий на идеальные КПД трансформатора вырастет. Для построения графика характеристик КПД используется вышеприведенная формула, результаты расчетов приведены в таблице 1 Таблица 1 – Результаты расчетов для построения характеристик КПД
По данным таблицы строится график, приведенный на рисунке 9  Рисунок 9 – Характеристики КПД трансформатора | ||||||||||||||||||||||||||