Расчет трансформатора. Для заданного трансформатора
1. Описать устройство и область применения заданного трансформатора
2. Рассчитать, учитывая, что частота сети f=50 Гц, соединение обмоток Y/Y:
2.1. коэффициент трансформации;
2.2. токи в первичной I1ном и вторичной I2ном обмотках;
2.3. параметры схемы замещения
2.4. КПД при номинальной нагрузке;
2.5. потерю напряжения в номинальном режиме ∆Uном% (β=1) при заданном коэффициенте мощности нагрузки;
2.6. определить при каком коэффициенте нагрузки β' будет максимальное КПД;
2.7. построить зависимости η=f(β), U2=f(β) при β=0,1; 0,2; 0,4; β'; 0,6; 0.75; 0,9; 1.
Дано: ТДН-16000110-У1, УХЛ1; Sном=16000 кВА; Uвн=115 кВ; Uнн=11 кВ; P0=12 кВт; Pк=83 кВт; i0=0,3 %; uk=10,5 %; cosφ2=0,93; инд. хар.
Решение
Заданный трансформатор имеет следующие буквенные обозначения:
ТДН-16000/110-У1, УХЛ1. Исходя из этого, трансформатор – силовой трехфазный двухобмоточный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Номинальная мощность 16000 кВА, класс напряжения 110, кВ. Эксплуатация – в районах с умеренным и холодным климатом с категорией размещения 1 (на открытом воздухе). Предназначен для работы в электрических сетях собственных нужд электростанций.
Определяем коэффициент трансформации:
k=UвнUнн=115∙10311∙103=10,455
Определяем номинальный ток первичной обмотки:
I1н=Sном3∙Uвн=16000∙1033∙115∙103=80,327 А
I2н=Sном3∙Uнн=16000∙1033∙525=839,782 А
Определяем параметры Т-образной схемы замещения (рис
. 1).
Рисунок 1 – Т- образная схема замещения
Находим ток холостого хода в режиме холостого хода:
I0=i0∙I1н=0,03∙80,327=0,241 А
Сопротивления короткого замыкания:
Zк=Uк∙U1н3∙I1н=0,0105∙115∙1033∙80,327 =86,789 Ом
Rк=Pк3∙I1н2=83∙1033∙80,3272=4,288 Ом
Xк=Zк2-Rк2=86,7892-4,2882=86,683 Ом
Сопротивления первичной обмотки и приведенные к первичной обмотке сопротивления вторичной обмотки:
R1=R2'=Rк2=4,2882=2,144 Ом
X1=X2'=Xк2=86,6832=43,342 Ом
Сопротивления вторичной обмотки:
R2=R2'k2=2,14410,4552=0,0196 Ом
X2=X2'k2=43,34210,4552=0,397 Ом
Сопротивления контура намагничивания:
Z0=U1н3∙I0=115∙1033∙0,241=275520,833 Ом
R0=P03∙I02=12∙1033∙0,2412=68880,208 Ом
X0=Z02-R02=275520,8332-68880,208 2=266771,9 Ом
Для построения внешней характеристики U2=fβ определяем потери напряжения во вторичной обмотке трансформатора:
∆U2%=β∙Ua%∙cosφ2+Up%∙sinφ2
где Ua%, Up% – активное и реактивное относительные падения напряжений:
Ua%=Uk%∙cosφк=uk∙RкZк=10,5∙4,28886,789=0,519 %
Up%=Uk%∙sinφк=uk∙XкZк=10,5∙86,68386,789=10,487 %
Определим также
sinφ2=1-cos2φ2=1-0,932=0,368
Потери напряжения в номинальном режиме:
∆Uном%=β∙Ua%∙cosφ2+Up%∙sinφ2=1∙0,519∙0,93+4∙10,487=4,337 В
Максимальное значение КПД будет при следующем значении коэффициента нагрузки:
β'=P0Pк=1283=0,38
Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора определятся по формуле:
U2=U2н100100-∆U2%
Для построения зависимости η=fβ для cosφ2=0,93 расчет проводится по формуле:
η=β∙Sн∙cosφ2β∙Sн∙cosφ2+P0+β2∙Pк
Задаваясь различными значениями коэффициента нагрузки β, определяется падение напряжения во вторичной обмотке трансформатора и напряжения на зажимах вторичной обмотки, и коэффициент полезного действия трансформатора
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
