 |
Расчет эксплуатационных характеристик трансформатора
|
|
|
|
Расчет эксплуатационных характеристик трансформатора произведен в соответствии с рекомендациями, приведенными в [10].
1. Параметры схемы замещения трансформатора определяют
следующим образом. Находят полное сопротивление короткого замыкания и его составляющие.
где Uк.ф – фазное значение напряжения короткого замыкания, В; I1н – номинальный ток первичной обмотки трансформатора, А.
Считая сопротивление первичной обмотки и приведенное сопротивление вторичной обмотки примерно одинаковыми, определяют их по формулам:
Сопротивление холостого хода и его составляющие находят из соотношений
где U1ф – фазное напряжение первичной обмотки;
- потери холостого хода на фазу.
Сопротивление намагничивающего контура и его составляющие находят из соотношений
Zm = Z0 – Z1; хm = x0 – x1; rm = r0 – r 1.
Далее следует привести Т-образную схему замещения трансформатора.
2. Векторную диаграмму трансформатора строят для одной фазы
при номинальной нагрузке и cosφ2 = 0,8 (отстающий ток) по известному току нагрузки, вторичному напряжению и углу сдвига между ними (для наглядности допускается построение векторной диаграммы не в масштабе).
Векторная диаграмма строится для фазных величин токов и напряжений в такой последовательности:
Проводим вертикально вектор 
где к – коэффициент трансформации трансформатора.
Под углом φ2 = arc cos 0,8 к 
проводим вектор тока 
На основании уравнения трансформатора
Е 2’ = U 2’ + I 2’ ч 2’ + ј I 2’x2’
строим вектор ЭДС Е 2’.
Перпендикулярно к вектору Е 2’ проводим вектор магнитного потока 
произвольной длины.
Строим на векторе векторы токов I хр и I ха и получаем вектор тока холостого хода 
.
По уравнению I 1 = I 0 – I 2’ строим вектор первичного тока I 1.
|
|
|
На основании уравнения трансформатора
U 1 = E 1 + I 1 ч 1 + ј I 1x1
Cтроим вектор первичного напряжения U 1 (здесь E 1 = Е 2’)
3. Зависимость изменения вторичного напряжения трансформатора от угла сдвига фаз между напряжением и током определяют расчетным путем по выражению
ΔU = β(Uкаcosφ2 + Uкрsinφ2), (21)
где β – степень нагрузки трансформатора;
Uка , Uкр – соответственно активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, %.
Зависимость ΔU = f (φ2) рассчитывают для номинальной нагрузки при изменении φ2 в пределах от +900 до –900 с обязательным показом характерных точек. Результаты расчета заносят в табл.28.
Таблица 28. Зависимость ΔU = f(φ2)
| φ2 | град | +90 | +60 | +45 | +30 | -30 | -45 | -60 | -90 | |
| ΔU | % |
По данным расчета строят графическую зависимость ΔU = f (φ2).
4. Внешняя характеристика трансформатора – это зависимость
вторичного напряжения от степени нагрузки трансформатора при постоянных первичном напряжении, частоте и cosφ2.
В работе необходимо рассчитать внешние характеристики для cosφ2 = 1 и 0,6 при φ2 > 0 и φ2 < 0 и изменении нагрузки трансформатора от холостого хода до 1,5 номинальной. Для построения внешних характеристик рассчитывают по 5-6 точек для каждой характеристики. Значение вторичного напряжения в процентах может быть определено следующим образом:
U2% = 100 – ΔU,
где ΔU – изменение вторичного напряжения трансформатора, которое определяется по выражению (21).
Результаты расчета сводят в табл. 29.
Таблица 29. Внешняя характеристика трансформатора
| № п.п. | β | cosφ2 = 1 | cosφ2 = 0,6; φ2 > 0 | cosφ2 = 0,6; φ2 < 0 | |||
| ΔU,% | U2,% | ΔU,% | U2,% | ΔU,% | U2,% | ||
| 0,2 | |||||||
| 0,4 | |||||||
| 0,8 | |||||||
| 1,5 |
|
|
|
5. Зависимость КПД трансформатора от степени нагрузки определяют по формуле
где Рх – потери холостого хода трансформатора; Рк.н – потери короткого замыкания трансформатора при номинальном токе; Sн – номинальная мощность трансформатора.
Расчет КПД следует вести для двух значений коэффициента мощности cosφ2 = 0,6 и 1 при изменении степени нагрузки в пределах от 0 до 1,5. Для каждой зависимости необходимо рассчитывать по 6-7 точек, особо выделив максимальное значение КПД.
КПД трансформатора достигает максимального значения при степени нагрузки
Результаты расчетов сводят в табл.30.
Таблица 30. Зависимость КПД трансформатора от степени нагрузки
| № п.п. | β | КПД | |
| cosφ2 = 0,6 | Cosφ2 = 1 | ||
По данным табл.30 строят зависимость η = f(β).
Список литературы
1. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. М.: Энергия, 1986. 528 с.
2. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло, М.: Энергоатомиздат, 1983.
296 с.
3. Петров Г.Н. Электрические машины, 4.1. М.: Энергия 1974г. 240с.
4. Худяков З.Н. Ремонт трансформаторов. М.: Высшая школа, 1986. 232с.
5. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. М.: Энергия,
1981, 392 с.
6. Васютинский С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов Л.: Энергия, 1970, 432с.
7. Иванов- Смоленский А.В. Электрический машины. М.: Энергия, 1980. 928с.
8. Конов Ю.С., Хубларов Н.Н., Горщунов В.Ю. Расчет механической устойчивости
обмоток мощных трансформаторов при коротких замыканиях. - Электрические станции,
1983, №2, с. 38-41.
9. Антонов М.В., Герасимова Л.С. Технология производства электрических машин. М.:
Энергоиздат, 1982. 512с.
10. Пястолов А.А., Попков А.А., Большаков А.А., и др. Практикум по монтажу,
эксплуатации и ремонту электрооборудования. М.: Колос, 1976. 224с.
|
|
|
