По известным паспортным данным необходимо сделать следующие расчеты и построения
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный горный университет» Расчетно-графическая работа РГР Трансформаторы Вариант №21 Выполнил: Фамилия И.О. студент группы: ЭЭТз-19-2У Проверил: Фамилия И.О. Екатеринбург 2021 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:  . Укажите, какие фазные напряжения и токи Вы приняли за первичные и какие – за вторичные.4. Рассчитайте коэффициент трансформации  .5. Определите параметры  -образной электрической схемы замещения трансформатора:  (при расчете полагать  и  ). Начертите -образную схему замещения с указанием численных значений всех параметров и электрических величин.6. Рассчитайте параметры основного треугольника короткого замыкания  и начертите основной треугольник короткого замыкания.7. Переведите все параметры -образной схемы замещения в относительные единицы (о. е.).8. Определите истинные значения сопротивлений обмотки НН при температуре  :  и истинные значения активных сопротивлений обмоток ВН и НН при температуре  :  и  . При расчете считать, что обмотки выполнены из медного провода. Указать, будут ли изменяться значения индуктивных сопротивлений при измерении температуры обмоток.9. Составьте упрощенную электрическую схему замещения трансформатора и определите фазные значения тока  и напряжения  при включении во вторичную цепь обмотки НН нагрузки  . При расчете определите в комплексной форме приведенные значения тока  и  , а затем их действующие значения  и  . От значений и перейдите к истинным значениям и . Повторите расчет при  .10. Определите значения коэффициента нагрузки  при включении во вторичную цепь обмотки НН сопротивления  и оптимальное значение коэффициента нагрузки трансформатора  .11. Ввиду того, что коэффициент мощности  предприятия, согласно действующему стандарту, должен находиться в пределах  , нужно рассчитать емкость батареи статических конденсаторов, которую необходимо подключить к вторичной обмотке НН трансформатора, чтобы достичь уровня коэффициента мощности  при нагрузке . Кратко поясните, почему стандарт устанавливает значения коэффициента мощности предприятия на уровне , т. е. близким к единице, и почему экономически не выгодна эксплуатация электрооборудования с низким значением коэффициента мощности. Рассчитайте, во сколько раз уменьшается ток  и электрические потери  во всех звеньях линии электропередачи (ЛЭП) при включении батареи конденсаторов. Определите реактивную мощность конденсаторной батареи  при  . Расчеты должны быть проиллюстрированы электрической схемой замещения и диаграммой проводимостей на комплексной плоскости.12. Рассчитайте изменения вторичных напряжений и значения вторичных напряжений при включении во вторичную цепь обмотки и .13. Определите КПД трансформатора: 13.1. при включении во вторичную цепь обмотки НН нагрузки ;13.2. при оптимальном коэффициенте нагрузки и коэффициенте мощности  .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 (  и  ) постройте следующие графики:- внешние характеристики  при  и при  и  (если  , то , а если  , то );- зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки  при  , т. е.  .Построить зависимость с достаточной точностью можно по следующим точкам:  .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 -образной схемы замещения фазы трансформатора. -образная схема замещения фазы трансформатора приведена на рисунке 3. 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 -образной схемы замещения фазы трансформатора в относительных единицах.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  имеет отрицательное значение   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  , уменьшается полная проводимость цепи, соответственно полный ток цепи, также потери в ЛЭП, что экономически целесообразно при конструировании ЛЭП. Поэтому стандарт регламентирует поддерживать  близким к единице.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  отрицательный:    13. Значения КПД трансформатора. 13.1. При включении во вторичную цепь нагрузки   13.2. При оптимальном коэффициенте загрузки и коэффициенте мощности расчет аналогичен п. 13.1 при подстановке соответствующих и .  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 и , результаты сводим в таблицу 1.Таблица 1 – Данные для построения характеристик КПД.
Зависимость КПД трансформатора от его коэффициента нагрузки по току для различных значений приведена на рисунке 9. Рисунок 9 – Зависимость КПД трансформатора от его коэффициента нагрузки по току для различных значений . |
