Обчислення параметрів трансформатора електричних установок

Обчислення параметрів трансформатора електричних установок


Вступ



Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій з двома або більшою кількістю індуктивне зв'язаних обмоток. який перетворює за допомогою електромагнітної індукції одну або декілька систем змінного струму в одну або декілька других систем змінного струму.

Трансформатори бувають загального І спеціального призначення, одно- і багатофазні, стрижневі і броньові, двох-і багатообмоткові, сухі масляні, з природним і примусовим охолодженням.

В енергетичних системах трансформатори призначені для передачі на великі відстані енергії, що виробляється на електростанціях до споживача, шляхом підвищення напруги, що значно зменшує витрату кольорових металів, а потім зниження напруги до експлуатаційних значень (0.66; 0.4. 0,23 кВ).

Трансформатори електричних установок виготовляють номінальною потужністю від кількох одиниць до кількох тисяч кВА, а трансформатори, що використовуються в малопотужних колах автоматики, телемеханіки, електроніки, зв'язку і радіотехніки- від десятих ВА, до кількох десятків ВА. У відповідності з цим номінальні напруги трансформаторів змінюються від десятих В до кількох тисяч кВ.




Вихідні дані



Номінальна потужність SH = 40 кВА

Номінальні лінійні напруги обмоток 

ВН U1H = 6 кВ 

НН U3H = 0,4 кВ 

Номінальна частота f = 50 Гц

Напруга короткого замикання Uk = 4.4 %

Діаметр стрижня  d = 10 см 

Відстань між стрижнями С = 25 см

Довжина стрижня lc = 36 см

Площа поперечного перерізу ярма Пя = 79 см2

Схема і група з’єднання Y/Y - O 

Марка сталі 3404

Товщина листів сталі і ярем мм 

Потужність короткого замикання Рк = 860 Вт

Потужність холостого ходу Р0 = 250 Вт

Струм холостого ходу I0 = 4.2% 

Відповідно до таблиці 1. приймаємо число ступенів в перерізі стрижня рівним 6.  



Таблиця 1.

Потужність трансформатора Sн, кВА

40…100

160…630

Орієнтований діаметр стрижня

10…14

16…18

20

22

Число ступенів

6

6

7

8

Коефіцієнт круга Кк

0,91…0,913

0,913

0,918

0,928



Визначаємо площу активного поперечного перерізу сталі одного стрижня трансформатора 


м2



По таблиці 2 приймаємо індукцію в стрижні трансформатора Вс=1,6 Тл



Таблиця 2.

Потужність трансформатора Sн, кВА

До 16

25…100

160 і вище

Марки сталі 3404, 3405, 3406, 3407, 3408

1,5…1,55

1,5…1,6

1,55…1,65



Визначаємо число витков обмоток ВН і НН трансформатора 



витка



витків



Перевірка відповідності кількості витків заданому коефіцієнту трансформації 







Розрахункове значення коефіцієнта трансформації визначаємо за: 







Відносна різниця Кр і Кз складає 


, 



що менше допустимого значення 0,5%

Для визначення втрат в сталі знайдемо масу стрижнів і ярем.



кг.

кг



Визначаємо індукцію в ярмі.



Тл.



За таблицею 3 при Вс =1.608 Тл і Вя =1.343 Тл знаходимо питомі втрати в сталі 3404 товщиною мм 



В, Тл

Р, Вт/кг

q, ВАр/кг 

q3, ВАр/м2

1.617

1.353

1.958

25100

1.5

1.1

1.33

16600







Визначаємо втрати потужності в сталі трансформатора 



Вт, 



що менше контрольної цифри 450 Вт.

Розрахунок намагнічуючої потужності трансформатора при холостому ході проводимо за 







Визначаємо активну складову струму холостого ходу 







Визначимо реактивну складову струму холостого ходу.







Визначимо силу струму холостого ходу однієї фази.



А



Визначимо номінальний струм трансформатора



А



Визначимо розрахункове значення сили струму холостого ходу однієї фази в % 



, 


що менше контрольної величини 3.8%. Це допустимо.



Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при 







Вт























Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при 










Вт



















Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при 





Вт


















За значенням U1 та Ix будуємо характеристику холостого хода трансформатора.











Визначаємо номінальний струм якоря трансформатора постійного струму паралельного збуждення.


.



Визначаємо номінальну кутову швидкість. 



с-1



Визначаємо споживану з мережі потужність трансформатора при номінальном навантаженні 



Вт.



Визначаємо активний опір мережі якоря. 



Ом



Визначаємо СФ. 



.



Визначаємо кутову швидкість зраскового холостого хода.



с-1




Визначаємо номінальний момент трансформатора 



 Нм



Визначаємо пусковий струм, моменти, опір пускового реостату. Приймаємо 



Нм.



Визначаєм опір пускового реостата. 



Ом.



Визначаєм номінальний ток збудження трансформатора. 



А



Опір мережі якоря буде складати 



с-1



Визначаєм кутову швидкість трансформатора, якщо опір мережі якоря складає 



 с-1


Визначаємо кутову швідкість трансформатора на зразковом холостом ходу і 



с-1



Визначаємо кутову швидкість трансформатора ні зразковому холостом ходу і 



 с-1



Визначаємо кутову швидкість трансформатора при номінальній нагрузці і 



 с-1



Визначаємо кутову швидкість трансформатора при номінальній нагрузці 



 с-1



Визначаємо кутову швидкість зразкового холостого ходу трансформатора при , т.е. .



 с-1


Визначаємо кутову швидкість зразкового холостого ходу трансформатора при 



 с-1



Визначаємо кутову швидкість трансформатора при номінальній нагрузці 



 с-1



Визначаємо кутову швидкість трансформатора при номінальній нагрузці 



 с-1





Механічна характеристика трансформатора