Расчет характеристик трехфазного трансформатора

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

Пермский институт железнодорожного транспорта (филиал)

Расчетно-графическая работа № 1

тема: Расчет характеристик трехфазного трансформатора

по дисциплине: ТОЭ и электрические машины

Выполнил: студент 3 курса

Проверил: доцент кафедры

г. Пермь - 2018

Расчет характеристик трехфазного трансформатора

Потребители электрической энергии питаются от трехфазного двух-обмоточного понижающего трансформатора с номинальной мощностью S1ном при номинальных первичном и U1ном и вторичном U2ном линейных напряжениях с номинальной частотой f = 50 Гц.

Технические данные трансформатора: потери мощности при холостом ходе P0, потери мощности при коротком замыкании Pк, напряжение короткого замыкания Uк в % при токах в обмотках I1ном и I2ном, равных номинальным. Способ соединения обмоток трансформатора «звезда».

Коэффициент трансформации трансформатора определим из следующего соотношения:

К = U1ном / U2ном

К = 6*10^(3) / 0,23*10^(3) = 26 (о.е.)

Определим коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора при номинальной нагрузке (cosг2 = 0,8):

?н = (в* S1ном* cosг2) / (в* S1ном* cosг2 + P0 + Pк*в^2)

?н =(1*160*10^(3)*0,8) / (1*160*10^(3)*0,8+510+2650*(1^2) = 128000/131160=0,975 (о.е.)

Определяем номинальный фазный ток первичной обмотки трехфазного трансформатора:

I1ном = S1ном / (v3* U1ном)

I1ном = 160*10^(3) / (v3*6*10^(3)) = 160000/10392,304=0,001 (А)

Определяем номинальный фазный ток вторичной обмотки трехфазного трансформатора:

I2ном = S1ном / (v3* U2ном)

I2ном =160*10^(3) / (v3*0,23*10^(3)) =

160000/398,371= 401,635(А)

При соединении первичных и вторичных обмоток трехфазного трансформатора по схеме «звезда - звезда» (Y/Y) линейные токи равны фазным, а номинальные фазные напряжения определяются соотношениями:

U1фн = U1ном / v3

U2фн = U2ном / v3

U1фн = 6*10^(3) / v3 = 3464,1 (В)

U2фн = 0,23*10^(3) / v3 = 132,79 (В)

Определяем активное Uка и индуктивное Uкl падения напряжения при коротком замыкании в %:

?Uка = Pк / S1ном *100%

?Uкl = v(?Uк^2 - ?Uка^2)

?Uка = 2,65*10^(3) / 160*10^(3) *100% = 2650/160000= 1,6 %

?Uкl = v(4,5^2 - 1,6^2) =4,2%

Находим вторичное напряжение U2ф при токе нагрузки I2 = 2*I2ном (в = 2) и cosг2 = 0,7

U2ф = U2фн - U2фн*?U2

?U2 = в*?Uка* cosг2 + ?Uкl* sinг2

U2ф = 132,79 - 132,79*0,0523 = 125,846

?U2 = 2*1,6*0,7 + 4,2*0,714 == 5,23% = 0,0523 (о.е.)

Определяем КПД трансформатора при заданных по варианту коэффициентах нагрузки в и cosг2:

?в = (в* S1ном* cosг2) / (в* S1ном* cosг2 + P0 + Pк*в^2)

?в = (0,72*160*10^(3)*0,84) / (0,72*160*10^(3)*0,84 + 510 + 2650*(0,72^2)) = 0,980 (о.е.)

Находим ток нагрузки I2, при котором КПД имеет наибольшее значение:

I2max = I2ном* вmax

вmax = v(P0 / Pк)

I2max = 401,635*0,438 =175,916 (А)

вmax= v(510 / 2650) = 0,438 (о.е.)

Определим среднегодовой КПД трансформатора в % при активной нагрузке (cosг2 = 1):

?г = W2г / W1г *100%,

?г = 504000 / 512653,5 *100% = 98,3%

где W1г - энергия потребленная трансформатором за год;

W2г - энергия отданная трансформатором нагрузке за год.

W2г = Т1*P2н*в1 + Т2*P2н*в2

P2н = S1ном* cosг2

W1г = W2г + W0г + Wкг

W2г = 1,8*10^(3)* 160*10^(3)*1 + 2,7*10^(3)* 160*10^(3)*0,5 = 504000000 (Вт*ч/год) = 504000 (кВт*ч/год)

P2н = 160*10^(3)*1 = 160*10^(3) (Вт)

W1г = 504000 + 306 + 8347,5 = 512653,5 (кВт*ч/год),

где W2г - энергия отданная трансформатором нагрузке за год,

W0г - энергия потребленная трансформатором за год при холостом ходе,

Wкг - энергия потребленная трансформатором в режиме короткого замыкания ,т.е. потери энергии в «меди» самого трансформатора.

W0г = P0*Т0 = 0,51*10^(3)*0,6*10^(3)

Wкг = Pк* в1*Т1 + Pк* в2*Т2

W0г = 306000 (Вт*ч/год) = 306 (кВт*ч/год)

Wкг = 2,65*10^(3)*1*1,8*10^(3) + + 2,65*10^(3)*0,5*2,7*10^(3) = 8347500 (Вт*ч/год) = 8347,5 (кВт*ч/год)

Строим график зависимости КПД от коэффициента загрузки трансформатора:

ток обмотка трехфазный трансформатор

Список используемой литературы

1. Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины - СПБ:Ч1,2 2008

2. Бунзя А.В., Григорьев В.Ф. Трехфазный трансформатор: Методические указания - Екатеринбург: УрГУПС, 2011

3. Копылов И.П. Электрические машины - Издательство Юрайт 2015

Электронные образовательные ресурсы:

1. Сайт кафедры «Электрические машины» - http://em.usurt.ru/

2. Электронно-библиотечная система «Лань» - http://e.lanbook.com/

3. База данных WEB ИРБИС - http://biblioserver.ru/

4. Электронно-библиотечная система ZNANIUM.COM - http://znanium.com/

Размещено на Allbest.ru