Параметры и характеристики трансформатора в режиме холостого хода при питании со стороны обмотки ВН.

ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА

Кафедра электроэнергетики и электротехники

РАСЧЁТНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электрические машины»

 

на тему "Параметры и режимы работы

трансформаторов"

Выполнил студент гр. С3309

 

Н.А.Лазарев

 

Проверила к.т.н.

Н.С.Шельмакова

 

зачтено с оценкой_________

"_____" ____________2016 г.

 

Владивосток 2016


Данные трёхфазного трёхстержневого трансформатора типа ТМ

  Вариант Sн кВА U1нл кВ U2нл кВ Р0 Вт Рк Вт i10 % uk % Схема и группа
0,4 2,3 6,5 Y/Y0-0

 

Частота 50 Гц.

вариант данных трансформатора 45 по Приложению 1,

вариант типа трансформатора 10 по Приложению 2,

вариант суточной нагрузки 10 по Приложению 3,

Условное обозначение, элементы конструкции и номинальные величины трансформаторов.

Трансформатор имеет буквенно-цифровое обозначение следующей структуры: ОРЦ-533000/500ТВ2

О–однофазный;

Р-обмотка низшего напряжения расщеплена на две;

Ц-принудительная циркуляция воды и масла и направленным потоком масла(в охлаждении вода движется по трубкам ,а масло в межтрубном пространстве ,разделенным перегородками);

Мощность-533000кВа

Класс напряжения -550кВ

ТВ2-для работы с влажным тропическим климатом, для установки под навесом или в помещении.

Номинальный линейный ток в симметричной трёхфазной системе, А:

IЛН1= 4,1А; IЛН2= 357А.

 

где: SНноминальная мощность, кВА,

UЛНлинейное номинальное напряжение обмотки, В.

 

Номинальные значения фазных напряжений и токов обмоток

при соединении в звезду:

Uф1= 20,21кВ;

 

Uф2= 0,2309кВ.

Iф1=4,1А; Iф2=357А

 

Коэффициент трансформации фазных напряжений

где w1 , w2числа витков обмоток,

Kф= 87,51

 

Коэффициент трансформации линейных напряжений

Kл= 87,5

 

Рисунок1: Векторная диаграмма ЭДС

 

Параметры и характеристики трансформатора в режиме холостого хода при питании со стороны обмотки ВН.

 

Фазный ток холостого хода, соответствующий номинальному напряжению первичной обмотки, А:

 

I10 = (i10 / 100) I.

I10 = (2,3/100)*4,1=0,094А

Сопротивление холостого хода фазы трансформатора и его активная и реактивная составляющие, Ом:

_______ Z0 = Uн1 / I10 , R0 = Pо / 3 I102, X0 = Ö Z02 – R02 .

Z0=20,21*1000/0,094=215000Ом;

R0 =900/3*0,094^2=33952Ом;

X0 =корень(215000^2-33952^2)=212302Ом.

Коэффициент мощности, активная и реактивная составляющие тока холостого хода:

cosjo = Ro/Zo; I1oa = I1o cosjo; I10р = Ö I102 - I1oa2

cosjo=0,16;

I1oa=0,094*0,16=0,015 A;

I10р=корень(0,094^2-0,015^2)=0,093А

3. Параметры и характеристики трансформатора в режиме короткого замыкания, приведённые к обмотке ВН. Схема замещения.

 

Фазное значение напряжения короткого замыкания первичной обмотки при номинальном токе I = I, В:

 

Uк = (uк / 100) U.

Uк =(6,5/100)*20,21*103=1313,6В

Сопротивление фазы трансформатора в режиме короткого замыкания и его составляющие, Ом:

Zк = Uк / I, rк = Pк / 3 I2, .

Zк=1313,6/4,1=320,4Ом;

Rк=3700/3*4,12=73,37Ом;

Хк=корень(320,42-73,372)=311,87Ом.

Активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания в процентах

 

uкa = 100 (I rк / U), uкр =100 (I хк / U) .

uкa=100((4,1*73,4)/20,21*103)=1,4;

uкр=100((4,1*311,8)20,21*103)=6,3.

Коэффициент мощности трансформатора при коротком замыкании:

 

cosjк= rк /Zк

cosjк=73,4/320,4=0,22 рад

и соответствующий ему угол jк = arccosjк.

jк =77,29град

Rk = 73,37Ом r1 r2` 0,5 Rk =36,685Ом,

xk, =311,87Ом, х1 х2` 0,5 xk, =155,93м,

Zk=320,4 Ом, Z1 Z`2 0,5 Zk =160,2Ом,

rm r0=33952Oм, Хm Х0 =212302Ом, Zm» Zo =215000Ом.

 

 


Рисунок 2: Схема замещения трансформатора

 

4. Режим симметричной нагрузки трёхфазного двухобмоточного трансформатора.

Изменение напряжения, выраженное в процентах от вторичного номинального напряжения, при практических расчётах определяется приближённо по формуле:

Du » Кнг (uка cos j2 + uкr sin j2),

где Кнг =1;1/2 – коэффициент нагрузки.

j2=(-90…..+90)

Таблица1: Значения Du.

 

  -90 -60 -30 77,29
Кнг =1 -6,2 -6,28 -4,36 1,4 4,36 6,28 6,322 6,334
Кнг=1/2 -3,1 -3,14 -2,18 0,7 2,18 3,14 3,166 3,167

Кнг=0,5-синий график; Кнг=1-оранжевый график.

График1: График зависимости u=f(2)

 

Таблица2: Значения Du и U2

Кнг
cos j 0,8 0,8
Du. 1,49 1,42
U2 98,51 98,58

 

Du » Кнг (uка cos j2 + uкr sin j2)

Du » 0 (1,4 cos 0,8 + 6,3 sin 0,8)=0

Du » 0 (1,4cos 1 + 6,3 sin 1)=0

Du » 1(1,4 cos 0,8 + 6,3 sin 0,8)=1,489

Du » 1(1,4 cos 1 + 6,3 sin 1)=1,42

u2 = 100 - Du

u2 = 100 – 1,489=98,51

u2 = 100 – 1,42=98,58

Если cos j2=0,8, то sin j2=0,6; Если cos j2=1, то sin j2=0. Еще раз cos из этих чисел брать не нужно, таким образом, получим:

Du » 0 (1,4 0,8 + 6,3 0,6)=0; Du » 0 (1,4 1 + 6,3 0)=0;

Du » 1(1,4 0,8 + 6,3 0,6)=4.98 Du » 1(1,4 1 + 6,3 0)=1,4

u2 = 100 – 4,98=95,02; u2 = 100 – 1,4=98,6

 

 

График2: График зависимости u=f(Кнг)

График3: График зависимости u=f(2)

 

Коэффициент полезного действия:

h = Р2 / Р1 = 1 - (Рэл + Рс) / (Р2 + Рэл + Рс ),

 

где Р2 - полезная мощность трансформатора, отдаваемая потребителю, Р1 потребляемая трансформатором активная мощность, Рэл = Рк электрические потери мощности в обмотках (см. п. 3), Рс= Р0 - магнитные потери или потери в стали.

h = 1 - (Рк Кнг2 + Р0)/(Кнг Sн соs j2 + Кнг2Рк + Р0) .

 

 

Значения КПД в диапазоне Кнг= 0…1 через 0,1 при cos 2 = 0,8:

Рк Кнг Р0 cosф n
3,7 0,9 0,8
3,7 0,1 0,9 0,8 0,9626
3,7 0,2 0,9 0,8 0,9832
3,7 0,3 0,9 0,8 0,986
3,7 0,4 0,9 0,8 0,987905
3,7 0,5 0,9 0,8 0,985121
3,7 0,6 0,9 0,8 0,984869
3,7 0,7 0,9 0,8 0,984988
3,7 0,8 0,9 0,8 0,983839
3,7 0,9 0,9 0,8 0,981579
3,7 0,9 0,8 0,980242

 

Значения КПД в диапазоне Кнг= 0…1 через 0,1 при cos 2 = 1:

Рк Кнг Р0 cosф n
3,7 0,9
3,7 0,1 0,9 0,985491
3,7 0,2 0,9 0,986586
3,7 0,3 0,9 0,988102
3,7 0,4 0,9 0,988692
3,7 0,5 0,9 0,988509
3,7 0,6 0,9 0,987939
3,7 0,7 0,9 0,987149
3,7 0,8 0,9 0,986224
3,7 0,9 0,9 0,985208
3,7 0,9 0,984131

 

 

График 4. Зависимость Кнг от n при Кнг= 0…1 через 0,1 при cos 2 = 0,8:

 

Зависимость Кнг от n при Кнг= 0…1 через 0,1 при cos 2 = 1:

Значения коэффициента нагрузки, соответствующие максимальным значениям КПД:

 

 

Кнг.m = 0 / Рк) 1/2 ,

 

Кнг.m = 0,086364

Рк Кнг.м Р0 cosф n
3,7 0,086364 0,9 0,073027
3,7 0,086364 0,9 0,8 0,069748

 

КПД трансформатора по энергии выражается формулой, аналогичной формуле по мощности:

Кнг.n = Sn /100, cos j2n – коэффициенты нагрузки и мощности на n-ом промежутке времени работы, cos j2n = 0,8.