Расчет параметров трансформаторов

Практическая  работа по теме « Трансформаторы »

Векторная диаграмма , потери и КПД трансформатора

 

Задача 1. Для однофазного трансформатора номинальной мощностью S_НОМ и номинальным первичным напряжением U_1НОМ, мощностью короткого замыкания Р_К.НОМ  и напряжением короткого замыкания u_К рассчитать данные и построить график зависимости изменения вторичного напряжения U от коэффициента мощности нагрузки соs ₂. Значения перечисленных параметров приведены в таблице 1.

параметр	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
SНОМ, кВА	500	250	800	100	180	560	320	50	120	80	160	600	230	180	90	200
U1НОМ, кВ	31,5	6,3	31,5	6,3	6,3	10	10	3,4	6,3	10	31,5	10	31,5	6,3	3,4	10
РК.НОМ, кВт	15	12	22	7	10	25	13	3,5	8	5,4	7,8	18	20	12	7	10
uК, %	8,5	6,5	8,5	5,5	6,5	7	6,5	5,5	5,5	6	6,5	8,5	5,5	6,5	5,5	6
соs 2	0,7 (емк.)	0,85 (инд.)	0,8 (емк.)	0,7 (инд.)	1	0,85 (инд.)	0,9 (емк.)	1	0,8 (инд.)	0,7 (инд.)	0,75 (емк.)	0,82 (инд.)	0,92 (емк.)	0,6 (инд.)	0,8 (емк.)	0,7 (инд.)

 

Решение:

 

1. Напряжение короткого замыкания

2. Ток короткого замыкания 

3. Коэффициент мощности режима короткого замыкания

;

4. Активная составляющая напряжения короткого замыкания

5. Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания

6. Задаемся рядом значения коэффициента нагрузки

=0,25; 0,5; 0,75; 1

7. Используя эти значения , по формуле

             рассчитываем U; знак «минус» в формуле обусловлен емкостным характером                

              нагрузки.  Результаты расчета  приведены ниже

………………….0    0.25     0.50     0.75     1.0

                                                U,% …………….0   -0,67    -1,34    -2,01    -2,68

      Знак «минус» в полученном  результате указывает на то, что с ростом нагрузки трансформатора  напряжение на зажимах вторичной обмотки увеличивается, что связано с емкостным характером нагрузки трансформатора.

 

 

 

 

 

 

Задача 2.  Используя параметры однофазных трансформаторов, приведенных в таблице 1, и результаты решения задачи 1, рассчитать необходимые параметры и построить  упрощенную векторную диаграмму трансформатора (током холостого хода пренебречь )  

При этом рассмотреть два случая номинальной нагрузки трансформатора при значении коэффициента мощности соs ₁ = 0,7: при индуктивном характере нагрузки и при емкостном характере нагрузки. Определить коэффициент мощности трансформатора соs ₂

Решение:

Номинальное первичное напряжение

U_1НОМ = 31,5 кВ = 31500В

Активное напряжение короткого  замыкания

Реактивное напряжение короткого  замыкания

Номинальный ток в первичной  цепи

Угол сдвига фаз                            0,7 = 45⁰

Порядок построения диаграммы

           Необходимо выбрать масштаб напряжения. При этом следует определить размер листа бумаги, на котором будет построена диаграмма. Например для листа формата А4 целесообразно принять масштаб m_U = 150 В/мм. В этом случае длинна векторов составит:

                         первичного напряжения   U_1НОМ    ………………………………………. 210мм

                           активное напряжение короткого замыкания ……………………….7 мм

                          реактивное напряжение короткого замыкания …………………….16,5 мм

на оси ординат строим вектор тока = .  Этот вектор проводим произвольной длинны, так как она не оказывает влияния на диаграмму. Затем в сторону опережения по фазе (влево от вектора тока) под углом ₁ = 45⁰ строим вектор напряжения _1НОМ.  Из конца этого вектора перпендикулярно вектору тока проводим вектор реактивного напряжения короткого замыкания  , а затем из конца этого вектора параллельно – встречно вектору тока строим вектор активного напряжения короткого замыкания . Соединив начало диаграммы (точка 0) с концом вектора , получают вектор приведенного значения вторичного напряжения . Измерив угол ₂ = 43⁰, определяют коэффициент мощности соs ₂ = 0,731.

              Диаграмму для активно – емкостной  нагрузки строят аналогично, но  первый вектор напряжения  _1НОМ откладывают вправо от вектора тока.