Реферат: Трехфазный трансформатор

ЗАДАНИЕ № 2

По данным трехфазного трансформатора, приведенным ниже, требуется:

1. Определить:

а) фазные значения номинального напряжения;

б) линейные и фазные значения номинального тока на стороне ВН и НН;

в) коэффициент трансформации фазных и линейных напряжений.

2. Вычертить схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.

3. Определить параметра Т-образной схемы замещения:

а) активные и индуктивные сопротивления обмоток трансформатора r1, r2, x1, x2 ;

б) сопротивления намагничивающего контура r m , x m .

4. Рассчитать и построить зависимость к.п.д., трансформатора от коэффициента нагрузки при cos φ 2 =1 и cos φ 2 = 0,8; определить мощность трансформатора, при которой к.п.д. достигает максимального значения.

5. Вычислить процентное изменение вторичного напряжения ∆ U % при номинальной нагрузке:

а) активной (cos φ 2 =1 );

б) активно — индуктивной (cos φ 2 =0,8 );

в) активно — емкостной (cos φ 2 =0,8 );

6. Построить векторную диаграмму трансформатора.

7. Рассчитать установившийся и ударный токи внезапного короткого замыкания

8. Данный трансформатор соединен на параллельную работу с аналогичным трансформатором. Найти распределение нагрузок и степень перегрузки и недогрузки трансформаторов при cos φ 2 = 1 и cos φ 2 = 0,8 для следующих случаев:

а) второй трансформатор включен с первичной стороны на ответвление, соответствующее 1,05 нормального числа витков, a первый трансформатор включен на нормальное число витков;

б) напряжение короткого замыкания второго трансформатора составляет 1,2 U к первого трансформатора (угол φ к остается прежним).

Данные трансформатора для варианта 1:

1. Тип трансформатора — ТМ -10/0,4 ;

2. Мощность трансформатора, S н — 10 кВА;

3. Напряжение высокой стороны, U 1н — 380В;

4. Напряжение низкой стороны, U 2н — 220В;

5. Напряжение короткого замыкания, U к — 5,5%;

6. Потери мощности при коротком замыкании, Рк — 335Вт;

7. Мощность холостого хода, Ро — 105Вт;

8. Ток холостого хода, I хх – 8%.

9. Схема и группа соединений Y/Yо -12

Решение:

1 Определим фазные значения номинального напряжения:

а) на высокой стороне

б) на низкой стороне

1.1 Определим линейные и фазные значения номинального тока на стороне:

а) высокого напряжения.

в) низкого напряжения.

1.2 Определим коэффициент трансформации фазных и линейных напряжений.

Трансформатор соединен по схеме Y/Yо следовательно:

2 Схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.

По данной схеме и группы соединений Y/Yо -12 имеем: на высокой стороне обмотки соединены звездой, на низкой стороне обмотки соединены звездой с выводом нулевой точки обмотки (рис .1а). Сдвиг фаз между высокой стороной низкой 0о (рис .1в).Звезда фазных э.д.с. и треугольники линейных имеют вид показанный на рис. 1б.

3 Определим параметры Т-образной схемы замещения:

а) активные и индуктивные сопротивления обмоток трансформатора r1, r2, x1, x2 ;

Определим полное z к, активное x к и реактивное r к сопротивление в режиме короткого замыкания.

При соединении первичной обмотки в звезду параметры короткого замыкания на одну фазу будут следующие:

где .

Ik = I 1нф = 26,3А

рассчитаем:

Параметры характеризуют потери в короткозамкнутой вторичной обмотки и в магнитной цепи, поэтому с достаточным приближением можно принять

б) Сопротивления намагничивающего контура r m , x m .

Определим полное z , активное x и реактивное r сопротивление в режиме холостого хода. Для первичной обмотки соединенной в звезду на одну фазу будут следующие:

где .

U0= U1 нф = 22 0B

Отсюда сопротивления намагничивающего контура:

4 Рассчитаем и построим зависимость к.п.д, трансформатора от коэффициента нагрузки при cos φ 2 =1 и cos φ 2 = 0,8

4.1 Формула для расчета к.п.д. трансформатора η имеет вид:

где — коэффициент нагрузки трансформатора

а) при cos φ 2 =1

б) приcos φ 2 = 0,8

4.2 Определим мощность трансформатора, при которой к.п.д. достигает максимального значения.

к.п.д. трансформатора, имеет максимальное значение при такой нагрузке, когда отсюда

а) при cos φ 2 =1

б) приcos φ 2 = 0,8

4.2 Рассчитаем и построим зависимость к.п.д. η от коэффициента нагрузки rнг. Расчет проведем в Mahtcad12, график зависимости на рисунке 2.

Рис. 2 График зависимости к.п.д. η от коэффициента нагрузки rнг .

5 Вычислим процентное изменение вторичного напряжения ∆ U % при номинальной нагрузке:

а) активной (cos φ 2 =1 );

Изменение напряжения определяется аналитически по выражению:

где — активная составляющая напряжения короткого замыкания;

— индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания;

б) активно — индуктивной (cos φ 2 =0,8 );

в) активно — емкостной (cos φ 2 =0,8 );

∆ U при активно – емкостной нагрузке меняется также как и при активно – индуктивной, но со сдвигом на 90о

6 Построим векторную диаграмму трансформатора для случая активно — индуктивной нагрузки при:

cos φ2 = 0,8;

I2 ф =I2 нф =45,5 А ;

Векторная диаграмма показана на рисунке 3.

7 Рассчитаем установившийся и ударный токи внезапного короткого замыкания.

7.1 Установившийся ток короткого замыкания:

7.2 Ударный ток внезапного короткого замыкания:

где для трансформаторов мощностью 10кВА принимаем равный 1,7

8 Найдем распределение нагрузок и степень перегрузки и недогрузки трансформаторов при cos φ 2 = 1 и cos φ 2 = 0,8 для следующих случаев:

8.1 Два трансформатора. Второй трансформатор включен с первичной стороны на ответвление, соответствующее 1,05 нормального числа витков, a первый трансформатор включен на нормальное число витков;

S н1 = S н2 = 10000 BA

U к1 = U к2 = 5,5%

U 1н1 = 380, U 1н2 = U 1н1 x 1,05=380 x 1,05=399 B