ФГОУ  ВПО Саратовский  государственный  аграрный университет  им. Н.И. Вавилова 
 

Лабораторная  работа №1

По  дисциплине «Электроэнергетическое оборудование» 
 

«Силовой трансформатор. Параметры. Режимы работы. Расчет оптимальной загрузки трансформатора» 
 
 

Для студентов 5-го курса

специальности

«Энергообеспечение  предприятий» 
 

Выполнил: 

                                                              
 
 

г. Саратов 2010 г.

 

      ЗАДАНИЕ НА РАСЧЁТ

     1.Для  заданной максимальной нагрузки  выбрать необходимую мощность трансформаторов, параметры которых представлены в табл.1.

     2. Для выбранного трансформатора построить зависимости суммарных потерь от нагрузки для одного трансформатора и двух, включенных параллельно.

     3. Для графика нагрузки в относительных  единицах, приведенного на рис.8, и заданной максимальной мощности определить число включенных трансформаторов, обеспечивающее в течение суток минимальные потери электроэнергии.

     4.Рассчитать  зависимость КПД трансформатора  от нагрузки при заданном значении  .

     Таблица 1

     Параметры трансформаторов

 
 

     Рис.1. График нагрузки в процентах 

     4.РЕШЕНИЕ

   Задана максимальная нагрузка         . Выбор мощности трансформаторов осуществляется по двум условиям:

     1.В  нормальном режиме работы суммарная  номинальная мощность трансформаторов  должна превышать .

     2.В  аварийном режиме при отключении  одного трансформатора оставшийся  в работе должен обеспечить (с  учетом 40% перегрузки) передачу мощности  .

      Следовательно условие выбора трансформаторов можно записать в виде:

                                              

     

  Для заданной мощности                            эти условия будут иметь вид:

       
 

     

     По  табл. 1 выбирается трансформатор                                        .

     По  формулам (1) и (2) рассчитываются зависимости потерь от нагрузки при одном и двух, параллельно работающих трансформаторах. Результаты расчета сводятся в табл. 2. 

        (1)          ;                  (2) 
 

     Таблица 2

     Расчет  потерь мощности в  трансформаторе 

 
 
 
 

     По  данным табл. 2 строятся зависимости суммарных потерь от нагрузки, приведенные на рис.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.2. Зависимости потерь от нагрузки 

     График  в относительных единицах, приведенный на рис. 1, пересчитывается в именованные единице по формуле:

      , ,

     где i –номер ступени графика нагрузки. Результаты расчетов сводятся в табл.3.

     Таблица 3

     График  нагрузки в именованных  единицах

 
 

      По данным табл. 3 строится график нагрузки (кВА), показанный на рис.3. 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 3. График нагрузки в именованных единицах 

      Определяется мощность , при которой выполняется равенство : 
 

     Число включенных трансформаторов, обеспечивающих минимальные потери энергии в  течении суток, определяется по алгоритму: 

     _{Число включенных трансформаторов  равно:}

      _{1    если}  

      2    если 

     Результаты  выбора представляются в виде графика, приведенного на рис.4.

 
 
 
 
 
 
 

     Рис.4. Оптимальное число включенных трансформаторов

     Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки рассчитывается по формуле (4).

                                               (4). 

     Коэффициент мощности принимается равным 0,8. Результаты расчета сводятся в табл.4.

     Таблица 4

     Расчет  КПД трансформатора

 
 

     По данным строится зависимость КПД от нагрузки, представленная на рис. 5.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.5. Зависимость КПД от нагрузки 

     На  рис. 6 показан фрагмент этой зависимости в области максимально возможно КПД. 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.6. Фрагмент зависимости КПД от нагрузки в области максимального

 

     Путем дифференцирования зависимости  по S и приравнивания производной к нулю можно найти нагрузку трансформатора , отвечающую максимально возможному КПД:

       
 

      Данной  мощности будет отвечать коэффициент  загрузки, равный : 

ВЫВОД : для заданной нагрузки                       , соблюдая условия

  надёжности электроснабжения  и экономичности  потерь, был       выбран трансформатор  ТМ – 630, при  этом в период  с 12 до 20 часов  должно работать 2 параллельно работающих трансформатора данной мощности. Расчётным путём установили, что для максимального КПД, равного 98,602 , будет оптимален коэффициент загрузки K₃=0,47.