РГР_2v11. По известным паспортным данным необходимо сделать следующие расчеты и построения
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Расчетно-графическая работа РГР Трансформаторы Вариант №11 Выполнил: Фамилия И.О. студент группы: ЭЭТз-19-2У Проверил: Угольников Екатеринбург 2020 Известны следующие технические данные трехфазного трансформатора. 1. Число фаз, ![]() 2. Схема и группа соединения обмоток трансформатора: ![]() 3. Номинальная полная мощность, ![]() 4. Номинальное линейное напряжение обмотки ВН, ![]() 5. Номинальное линейное напряжение обмотки НН, ![]() 6. Потери холостого хода, ![]() 7. Потери короткого замыкания, ![]() 8. Напряжение короткого замыкания, ![]() 9. Ток холостого хода, ![]() 10. Расчетная температура обмоток трансформатора, ![]() 11. Сопротивление нагрузки, ![]() 12. Коэффициент нагрузки (индуктивный), ![]() По известным паспортным данным необходимо сделать следующие расчеты и построения: 1. Начертите схему соединения обмоток трансформатора заданной группы и постройте векторную диаграмму ЭДС для доказательства того, что начерченная Вами, схема соответствует данной группе. 2. На схеме соединения обмоток трансформатора покажите линейные и фазные напряжения и токи. 3. Определите номинальные фазные значения напряжений и токов обмоток ВН и НН: ![]() 4. Рассчитайте коэффициент трансформации ![]() 5. Определите параметры ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 6. Рассчитайте параметры основного треугольника короткого замыкания ![]() 7. Переведите все параметры ![]() 8. Определите истинные значения сопротивлений обмотки НН при температуре ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 9. Составьте упрощенную электрическую схему замещения трансформатора и определите фазные значения тока ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 10. Определите значения коэффициента нагрузки ![]() ![]() ![]() 11. Ввиду того, что коэффициент мощности ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 12. Рассчитайте изменения вторичных напряжений и значения вторичных напряжений при включении во вторичную цепь обмотки ![]() ![]() 13. Определите КПД трансформатора: 13.1. при включении во вторичную цепь обмотки НН нагрузки ![]() 13.2. при оптимальном коэффициенте нагрузки ![]() ![]() Сравните полученные в пунктах 13.1. и 13.2. значения КПД и сделайте вывод о том, при каких коэффициентах нагрузки и коэффициенте мощности экономически более целесообразна эксплуатация трансформатора. 14. При заданных коэффициентах мощности нагрузки ( ![]() ![]() - внешние характеристики ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() - зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки ![]() ![]() ![]() Построить зависимость ![]() ![]() Решение 1. Начертим схему соединения обмоток трансформатора заданной группы и построим векторную диаграмму ЭДС для доказательства того, что начерченная схема соответствует данной группе. ![]() Рисунок 1 – Схема соединения обмоток трансформатора и векторная диаграмма ЭДС. 2. На схеме соединения обмоток трансформатора покажем линейные и фазные напряжения и токи. ![]() Рисунок 2 – Схема соединения обмоток трансформатора с указанными линейными и фазными напряжениями и токами. 3. Номинальные значения токов и напряжений обмоток ВН и НН. Номинальное напряжение обмотки ВН ![]() Номинальное напряжение обмотки НН ![]() Номинальный ток обмотки ВН ![]() Номинальный ток обмотки НН ![]() 4. Коэффициент трансформации ![]() 5. Расчет параметров ![]() ![]() ![]() Рисунок 3 – Схема замещения приведенного трансформатора для режима нагрузки. 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 ![]() ![]() ![]() 6. Параметры основного треугольника короткого замыкания: Активное напряжение короткого замыкания ![]() Реактивное напряжение короткого замыкания ![]() Полное напряжение короткого замыкания ![]() Проверка: ![]() По данным расчетов строим в масштабе основной треугольник напряжений короткого замыкания. ![]() Рисунок 4 – Основной треугольник напряжений короткого замыкания. 7. Расчет параметров ![]() Активное сопротивление магнитопровода в относительных единицах ![]() Реактивное сопротивление магнитопровода в относительных единицах ![]() Активное сопротивление первичной и приведенное активное сопротивление вторичной обмоток в относительных единицах ![]() Реактивное сопротивление первичной и приведенное реактивное сопротивление вторичной обмоток в относительных единицах ![]() Активное приведенное сопротивление нагрузки в относительных единицах ![]() Реактивное приведенное сопротивление нагрузки в относительных единицах ![]() Полное приведенное сопротивление нагрузки в относительных единицах ![]() ![]() 8. Значения сопротивлений обмоток при температуре ![]() От температуры зависят только активные составляющие сопротивлений, реактивные составляющие сопротивлений от температуры не завися. Температурная постоянная для меди ![]() Определяем сопротивления обмоток при ![]() Заданная температура ![]() Активное сопротивление первичной обмотки при ![]() ![]() Истинные значения сопротивлений обмотки НН ![]() ![]() Активное сопротивление вторичной обмотки при ![]() ![]() 9. Параметры упрощенной схемы замещения фазы трансформатора. ![]() Рисунок 5 – Упрощенная схема замещения фазы трансформатора. 9.1. Параметры упрощенной схемы замещения фазы трансформатора при индуктивном характере нагрузки. Ток первичной обмотки в комплексной форме ![]() ![]() ![]() Ток в первичной обмотке ![]() Ток вторичной обмотке ![]() Напряжение вторичной обмотки в комплексной форме, приведенное к первичной обмотке ![]() ![]() Напряжение вторичной обмотки приведенное к первичной обмотке ![]() Напряжение вторичной обмотки ![]() 9.2. Параметры упрощенной схемы замещения фазы трансформатора при емкостном характере нагрузки. Расчет упрощенной схемы замещения фазы трансформатора при емкостном характере нагрузки аналогичен расчету при индуктивном характере нагрузки. Учтем, что ![]() ![]() ![]() ![]() Ток в первичной обмотке ![]() Ток вторичной обмотке ![]() Напряжение вторичной обмотки в комплексной форме, приведенное к первичной обмотке ![]() ![]() Напряжение вторичной обмотки приведенное к первичной обмотке ![]() Напряжение вторичной обмотки ![]() 10. Значения коэффициентов загрузки трансформатора ![]() Значение оптимального коэффициента загрузки трансформатора ![]() 11. Расчет параметров батарей статических конденсаторов. ![]() Рисунок 6 – Принципиальная электрическая схема включения батареи статических конденсаторов в цепь вторичной обмотки. Полная проводимость нагрузки ![]() ![]() Емкостная проводимость батарей статических конденсаторов для условия: ![]() ![]() ![]() Емкость батарей статических конденсаторов ![]() Полная проводимость нагрузки с учетом батарей статических конденсаторов ![]() ![]() Модули проводимостей нагрузки с учетом батарей статических конденсаторов и без них ![]() ![]() Соотношение электрических потерь мощности после установки батарей статических конденсаторов ![]() Соотношение токов нагрузки после установки батарей статических конденсаторов ![]() Реактивная мощность батарей статических конденсаторов: ![]() По приведенным расчетам видно, что при оптимальном ![]() ![]() Строим векторную диаграмму проводимостей нагрузки до и после установки батарей статических конденсаторов. ![]() Рисунок 7 – Векторная диаграмма проводимостей нагрузки до и после установки батарей статических конденсаторов. 12. Изменение вторичного напряжения. 12.1. При включении во вторичную цепь нагрузки индуктивного характера: ![]() ![]() ![]() ![]() 12.2. При включении во вторичную цепь нагрузки емкостного характера расчет аналогичен, но необходимо учесть, что ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 13. Значения КПД трансформатора. 13.1. При включении во вторичную цепь нагрузки ![]() ![]() 13.2. При оптимальном коэффициенте загрузки ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Как видим, КПД увеличилось при изменении реальных условий нагрузки на оптимальные. 14. Построение внешних характеристик трансформатора и характеристик КПД для двух условий эксплуатации. Для построений внешних характеристик используем данные, полученные при расчете в п. 12. Внешние характеристики трансформатора, построенные для различного характера нагрузки приведены на рисунке 8. ![]() Рисунок 8 – Внешние характеристики трансформатора, построенные для различного характера нагрузки. Для построения характеристик КПД используем формулу ![]() ![]() подставляя в эту формулу определенные значения ![]() ![]() Таблица 1 – Данные для построения характеристик КПД.
Зависимость КПД трансформатора от его коэффициента нагрузки по току для различных значений ![]() ![]() Рисунок 9 – Зависимость КПД трансформатора от его коэффициента нагрузки по току для различных значений ![]() |