МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет Инженерной экологии и городского хозяйства Кафедра Электроэнергетики и электротехники КУРСОВАЯ РАБОТА на тему Трансформатор силовой трехфазный двух обмоточный Выполнил студент гр. Проверил преподаватель ЭЭ-2 Стафеев А.А. Шарякова О.Л. Санкт-Петербург 2021 г. Перв. примен. СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ ................................................................. 3 ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4 1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ .............................. 5 2.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРА............................................................................................. 8 Справ. № 2.1. Т-образная схема замещения трансформатора. ....................................... 8 2.2. Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода. ........................................................................................................ 9 2.3. Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме короткого замыкания. ........................................................................................... 10 2.4. Построение кривой изменения КПД трансформатора в зависимости от нагрузки. ................................................................................................................. 12 2.5. Построение внешней характеристики трансформатора. ...................... 15 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ .................................................. 19 Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 18 КР 13.03.02 19002221 Инв. № подл. Изм. Лист № докум. Разраб. Стафеев А.А. Провер. Шарякова О.Л. Реценз. Н. Контр. Утверд. Подпись Дата Трансформатор силовой трехфазный двух обмоточный Лит. Лист Листов 2 19 СПбГАСУ2021 • • • • • • • • • 1.Тема проекта: Трансформатор силовой трехфазный двух обмоточный. 2.Задача проекта и исходные условия. Спроектировать трехфазный силовой двух обмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением для эксплуатации в условиях умеренного климата, соответствующий следующим техническим характеристикам: Мощность 50 кВА; Обмотки: ВН 3 кВ, НН 0,69 кВ; Частота напряжения сети 50 Гц; Схема и группа соединения обмоток «Y/Y-0»; Потери короткого замыкания 1050 Вт; Напряжение короткого замыкания 4,5 %; Потери холостого хода 230 Вт; Ток холостого хода 3 %; Коэффициент мощности нагрузки 0,8. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ КР 13.03.02 19002221 Инв. № подл. Изм. Лист № докум. Разраб. Стафеев А.А. Провер. Шарякова О.Л. Реценз. Н. Контр. Утверд. Подпись Дата Трансформатор силовой трехфазный двух обмоточный Лит. Лист Листов 3 19 СПбГАСУ2021 Производство электрической энергии на крупных электростанциях с генераторами большой единичной мощности, размещаемых вблизи расположения топливных и гидравлических энергоресурсов, позволяет получать в этих районах необходимое количество электрической энергии при относительно невысокой ее стоимости. Использование дешевой электрической энергии потребителями, которые находятся на значительном расстоянии, иногда измеряемом сотнями и тысячами километров, и рассредоточены по обширной территории страны, требует создания сложных разветвленных электрических сетей. Силовой трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. При помощи трансформаторов осуществляется повышение или понижение напряжения. Необходимость распределения энергии между многими мелкими потребителями приводит к значительному увеличению числа отдельных трансформаторов по сравнению с числом генераторов. При этом суммарная мощность трансформаторов в сети на каждой последующей ступени с более низким напряжением для более свободного маневрирования энергией выбирается обычно большей, чем мощность предыдущей ступени более высокого напряжения. Вследствие этого общая мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в настоящее время превышает общую генераторную мощность в 8–10 раз. Трансформаторы используются не только при передаче и распределении электрической энергии в энергетических установках, но и для разнообразных преобразований переменного тока в промышленных установках, в устройствах связи, радио, автоматики, телемеханики и т. п. В соответствии с этим номинальные мощности и напряжения трансформаторов, изготавливаемых на заводах электротехнической промышленности, колеблются в широких пределах. В зависимости от мощности, напряжения и назначения меняется также конструкция трансформаторов. Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. ВВЕДЕНИЕ КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. 1.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ В данном случае рассматриваются трехфазные силовые масляные трансформаторы серии ТМ. Исполнение ТМ до 1,6 МВА включительно соответствует общим конструктивным требованиям ГОСТ 11677–85, выпускается в баках с охладительными трубами или с прямоугольными радиаторами, приваренными к баку. В масляных трансформаторах в систему охлаждения входит бак, заливаемый трансформаторным маслом. Бак состоит из двух частей: нижней, высотой 300–500 мм, на которой устанавливается активная часть, и верхней, которая может быть снята при осмотре или ремонте активной части без подъема активной части трансформатора. Гофрированные баки обеспечивают необходимую поверхность охлаждения без применения съемных охладителей, что значительно увеличивает надежность трансформаторов. Внутренний объем трансформаторов ТM имеет сообщение с окружающей средой, температурные изменения объема масла, происходящие во время эксплуатации, компенсируются за счет объема расширителя. Для очистки от влаги и промышленных загрязнений воздуха, поступающего в трансформатор при температурных колебаниях уровня масла, расширитель снабжается воздухоосушителем. Трансформаторы ТМ имеют повышенную электрическую прочность изоляции вследствие применения при их заливке маслом глубокого вакуума, который полностью обеспечивает удаление воздуха из обмоток и изоляционных деталей активной части. Фиксация положений переключателя ответвлений обмоток ВН, позволяющего регулировать напряжение ступенями по 2,5 % в диапазоне ±5 %, осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным в приводе внутри бака трансформатора, а также дополнительным фиксатором, расположенным в металлической рукоятке привода. Ко дну бака привариваются пластины либо швеллеры, имеющие отверстия для крепления трансформатора на фундаменте. На швеллерах в трансформаторах мощностью 160 кВА и выше по заказу потребителя могут устанавливаться переставные трансформаторные ролики, позволяющие производить продольное или поперечное перемещение трансформатора. В нижней части бака имеются узел заземления и сливная пробка. Для масляных силовых трансформаторов общего назначения номинальными условиями места установки и охлаждающей среды согласно ГОСТ 11677–85 являются: высота над уровнем моря не более 1000 м; температура охлаждающей среды: для воды – не более +25 °C у входа в охладитель, для воздуха – естественно изменяющаяся температура охлаждающего воздуха не более +40 °С при среднесуточной температуре воздуха не более +30 °C и среднегодовой его температуре не более +20 °С; температура окружающего воздуха не ниже –45 °С. Основными частями трансформатора являются магнитная система (магнитопровод), КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 Перв. примен. Справ. № Подпись и дата Инв. № дубл. Взам. инв. № Подпись и дата Инв. № подл. обмотки и система охлаждения. Магнитопровод трансформатора представляет собой комплект пластин холоднокатаной электротехнической стали марки Э404, Э405 толщиной 0,3–0,35 мм. Эти стали обладают низкими удельными потерями при высокой магнитной индукции. Магнитная система имеет определенную геометрическую форму, предназначенную для локализации в ней основного магнитного поля трансформатора. Ее обычно разделяют на стержни и ярма. На стержнях располагаются обмотки, представляющие собой совокупности витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, индуктированные в витках для получения высшего или низшего напряжения трансформатора. Из всех возможных групп соединений трехфазных двухобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ 11677–85 стандартизованы только две группы: 0 и 11 – с выводом в случае необходимости нулевой точки звезды или зигзага (Y/Y – 0; Y/∆ – 11; Y/Zн – 11). Обмотки, как правило, выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода. Электротехническая медь отличается высокой чистотой и качеством. Из всех проводниковых материалов, за исключением серебра, она имеет самое низкое удельное электрическое сопротивление. Проволоку из мягкой (отожженной) меди ПMM применяют для изготовления обмоточных проводов, из твердой ПМТ – токопроводящих стержней, шин, прутков и проводов с большой механической прочностью. Алюминий уступает меди в прочности и электропроводности, но его дешевизна, легкость и сравнительно низкое удельное электрическое сопротивление позволяет широко внедрять его в производство. За счет уменьшения массы и стоимости провода из алюминия удается компенсировать увеличение других затрат, и общая стоимость трансформатора с алюминиевыми обмотками практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора с медными обмотками. Для обмоток применяют круглые и прямоугольные провода различных марок (ПБ, АПБ, АПБУ, АПБД, ПЭЛ, ПСД). В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высшего напряжения (ВН) и обмотку низшего напряжения (НН). Для изготовления отводов применяют гибкие медные изолированные провода круглого сечения марки ПБОТ с бумажной изоляцией, медные и алюминиевые шины и прутки. По нагревостойкости изоляции провода, применяемые в трансформаторах, относятся к классу А. Для изоляции обмоточных проводов и отводов применяют электроизоляционную бумагу и электроизоляционный картон, изготовленные из химически обработанной древесной целлюлозы на специальных бумагоделательных машинах и обладающие высокой электрической и механической прочностью, высокой маслостойкостью при работе в горячем трансформаторном масле, относящиеся по нагревостойкости к клaccy A. Применяют следующие марки бумаги и электрокартона: ЭКТМ, КТ, AM, CBH. Главным изоляционным материалом является трансформаторное масло – продукт перегонки нефти. В масляных трансформаторах применяют масло, выпускаемое с добавкой антиокислительной присадки дибутилпаракрезола КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 Перв. примен. Справ. № Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата ДБК (от 0,1 до 0,5). К конструкционным относят материалы, применяемые для изготовления сборочных единиц и деталей, несущих механические нагрузки, скрепляющие отдельные части трансформаторов. Это черные (сталь, чугун) и цветные металлы (латунь, бронза), пластмассы, бук, стеклянная бандажная лента ЛСБ-Т, пропитанная клеящим кремнийорганическим лаком, масло-, тепло-, морозостойкая резина МТМ, листовая рулонная резина и др. К вспомогательным материалам относят припои (МФЗ, ПОС, ПСр), канифоль, магнезитовую замазку (используют для вмазки фарфорового изолятора), силикагель (обладает большой пористостью и способностью задерживать влагу), цеолиты (широко применяют для очистки трансформаторного масла от воды), асбестовую набивку, краски, клеи и др. По заказу потребителей трансформаторы ТМ комплектуются газовым реле и электроконтактным термометром. В качестве прототипа проектируемого трансформатора выбирается ближайший подходящий по мощности и высшему напряжению трансформатор типа ТМ. КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 ТРАНСФОРМАТОРА 2.1. Т-образная схема замещения трансформатора (рис. 1). Справ. № Перв. примен. 2.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Рис. 1 КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 Перв. примен. 2.2. Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода. Номинальный ток первичной обмотки трансформатора: 𝐼1 ном = 𝐼к = 𝑆ном √3 ∙ 𝑈1 ном = 50000 = 9,63 А. 1,73 ∙ 3000 Ток холостого хода трансформатора: Справ. № 𝐼0 = (𝑖𝑜 ∙ 𝐼1 ном ) 3 ∙ 9,63 = = 0,29 А. 100 100 Мощность потерь холостого хода на фазу: 𝑃оф = 𝑃0 230 = = 76,67 Вт. 𝑚 3 Полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе: Инв. № дубл. Подпись и дата 𝑍0 = 𝑈1 ном √3 ∙ 𝐼0 = 3000 √3 ∙ 0,29 = 5972,59 Ом. Активное сопротивление ветви намагничивания: 𝑅0 = 𝑃оф 76,67 = = 911,65 Ом. 0,292 𝐼02 Реактивное сопротивление ветви: 𝑋0 = √𝑍02 − 𝑅02 = √5972,592 − 911,652 =5902,6 Ом. Коэффициент трансформации трансформатора: 𝑈1 ном 3000 = = 4,35. 𝑈2 ном 690 Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № 𝐾= КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 режиме короткого замыкания. Схема замещения трансформатора в режиме короткого замыкания представлена на рис. 2. Справ. № Перв. примен. 2.3. Определение параметров схемы замещения трансформатора в Рис. 2 Суммарное значение активных сопротивлений (𝑅1 + 𝑅′2 ) обозначают 𝑅к и называют активным сопротивлением короткого замыкания, а (𝑋1 + 𝑋′2 ) индуктивным сопротивлением короткого замыкания 𝑋к . Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Напряжение короткого замыкания: 𝑈к = 𝑈к (%) ∙ 𝑈1 ном 4,5 ∙ 3000 = = 135 В. 100 100 Полное сопротивление короткого замыкания: 𝑍к = 𝑈к √3 ∙ 𝐼к = 135 √3 ∙ 9,63 = 8,09 Ом, где 𝐼𝑘 = 𝐼1ном . Мощность короткого замыкания: 𝑃кф = 𝑃к 1050 = = 350 Вт. 𝑚 3 Активное сопротивление короткого замыкания: 𝑅к = 𝑃кф 350 = = 3,77 Ом. 𝐼к2 9,632 Индуктивное сопротивление короткого замыкания: 𝑋к = √𝑍к2 − 𝑅к2 = √8,092 − 3,772 =7,16 Ом. Нахождение сопротивлений первичной обмотки трансформатора: КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 Перв. примен. 1 1 2 2 1 1 2 2 𝑅1 = 𝑅2, = 𝑅к = ∙ 3,77 = 1,885 Ом − активное сопротивление первичной обмотки трансформатора. 𝑋1 = 𝑋2, = 𝑋к = ∙ 7,16 = 3,58 Ом − индуктивное сопротвление первичной обмотки трансформатора, обусловленное магнитным потоком первичной обмотки. Номинальный фазный ток вторичной обмотки трансформатора: Справ. № 𝐼2 ф = 𝑆ном √3 ∙ 𝑈2 ном = 50000 = 41,89 А. 1,73 ∙ 690 Приведенный ток вторичной обмотки: , 𝐼2ф = 𝐼2ф 41,89 = = 9,63 А. 𝐾 4,35 Приведенное напряжение вторичной обмотки трансформатора: 𝑈2, = 𝑈2 ном ∙ 𝐾 = 690 ∙ 4,35 = 3000 В = 3 кВ. Приведенное к первичной цепи падение напряжения на активном сопротивлении вторичной обмотки: Приведенное к первичной цепи падение напряжения на индуктивном сопротивлении вторичной обмотки: 𝐼2, ∙ 𝑋2, = 3,58 ∙ 9,63 = 34,48 В. Падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки: 𝐼1 ∙ 𝑅1 = 1,885 ∙ 9,63 = 18,15 В. Падение напряжения на индуктивном сопротивлении первичной обмотки: 𝐼1 ∙ 𝑋1 = 3,58 ∙ 9,63 = 34,48 В. Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата 𝐼2, ∙ 𝑅2, = 1,885 ∙ 9,63 = 18,15 В. КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 Перв. примен. 2.4. Построение кривой изменения КПД трансформатора в зависимости от нагрузки. При нагрузке КПД трансформатора определяется по формуле: 𝑃𝑜 + 𝛽 2 ∙ 𝑃𝑘 𝜂 =1− 𝑆ном ∙ 𝛽 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑2 + 𝑃𝑜 + 𝛽 2 ∙ 𝑃𝑘 Справ. № Для 𝛽 = 0,25 КПД равно: 230 + 0,252 ∙ 1050 295,625 𝜂 =1− = 1 − = 0,9713 50000 ∙ 0,25 ∙ 0,8 + 230 + 0,252 ∙ 1050 10295,625 Для 𝛽 = 0,5 КПД равно: 230 + 0,52 ∙ 1050 492,5 𝜂 =1− = 1 − = 0,9759 50000 ∙ 0,5 ∙ 0,8 + 230 + 0,52 ∙ 1050 20492,5 Для 𝛽 = 0,75 КПД равно: 230 + 0,752 ∙ 1050 820,625 𝜂 =1− =1− = 0,9734 2 50000 ∙ 0,75 ∙ 0,8 + 230 + 0,75 ∙ 1050 30820,625 Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Для 𝛽 = 1 КПД равно: 230 + 12 ∙ 1050 1280 𝜂 =1− = 1 − = 0,969 50000 ∙ 1 ∙ 0,8 + 230 + 12 ∙ 1050 41280 Для 𝛽 = 1,25 КПД равно: 230 + 1,252 ∙ 1050 1870,625 𝜂 =1− = 1 − = 0,9639 50000 ∙ 1,25 ∙ 0,8 + 230 + 1,252 ∙ 1050 51870,625 Максимальное значение КПД достигается при коэффициенте нагрузки равном: 𝑃𝑜 230 𝛽=√ =√ = 0,468 𝑃к 1050 Следовательно, максимальное КПД равно: 230 + 0,4682 ∙ 1050 459,9752 𝜂 =1− = 1 − = 0,976 50000 ∙ 0,468 ∙ 0,8 + 230 + 0,4682 ∙ 1050 19179,9752 В таблице 1 представлены значения КПД относительно коэффициента мощности нагрузки. КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 Перв. примен. Таблица 1 β 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 η 0 0,9713 0,9759 0,9734 0,969 0,9639 На рис. 3 и рис. 4 представлен график зависимости КПД от коэффициента мощности нагрузки. η η=f(β) 1,100 Справ. № 1,000 0,900 0,800 0,700 Подпись и дата 0,600 0,500 0,400 Инв. № дубл. 0,300 0,200 Взам. инв. № 0,100 β 0,000 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Инв. № подл. Подпись и дата Рис. 3 КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 Перв. примен. 1,000 η=f(β) η 0,990 Справ. № 0,980 0,970 0,950 0,940 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Рис. 4 Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата 0,960 КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 Перв. примен. 2.5. Построение внешней характеристики трансформатора. Внешняя характеристика представляет собой зависимость вторичного напряжения от тока нагрузки при постоянных первичном напряжении и коэффициенте мощности нагрузки. ′ Потеря напряжения в трансформаторе: 𝑈2𝑜 = 𝑈1 . Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Разность напряжений U1 и U2′ можно заменить суммой проекций падений напряжений I2′ ⋅ Rк и I2′ ⋅ jXк на направление вектора напряжения U2′: ′ ∆𝑈 = 𝐼2′ ∙ (𝑅𝑘 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑2 + 𝑋𝑘 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜑2 ) = 𝛽 ∙ 𝐼2𝐻 ∙ (𝑅𝑘 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑2 + 𝑋𝑘 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜑2 ) = ′ ′ = 𝛽 ∙ (𝐼2𝐻 ∙ 𝑅𝑘 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑2 + 𝐼2𝐻 ∙ 𝑋𝑘 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜑2 ) = 𝛽 ∙ (𝑢𝑘𝑎 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑2 + 𝑢𝑘𝑝 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝜑2 ), где ′ 𝐼2𝐻 ∙ 𝑅𝑘 𝑢𝑘𝑎 = ∙ 100 %; 𝑈1 ′ 𝐼2𝐻 ∙ 𝑋𝑘 𝑢𝑘𝑝 = ∙ 100 %. 𝑈1 ′ 𝐼2𝐻 ∙ 𝑅𝑘 9,63 ∙ 3,77 𝑢𝑘𝑎 = ∙ 100 % = ∙ 100 = 1,21 %; 𝑈1 3000 ′ 𝐼2𝐻 ∙ 𝑋𝑘 9,63 ∙ 7,16 𝑢𝑘𝑝 = ∙ 100 % = ∙ 100 = 2,298 %. 𝑈1 3000 При активной нагрузке значения падений напряжения равны: Для 𝛽 = 0,25: ∆𝑈 = 0,25 ∙ (1,21 ∙ 1 + 2,298 ∙ 0) = 0,3025 % Для 𝛽 = 0,5: ∆𝑈 = 0,5 ∙ (1,21 ∙ 1 + 2,298 ∙ 0) = 0,605 % Для 𝛽 = 0,75: ∆𝑈 = 0,75 ∙ (1,21 ∙ 1 + 2,298 ∙ 0) = 0,9075 % Для 𝛽 = 1: ∆𝑈 = 1 ∙ (1,21 ∙ 1 + 2,298 ∙ 0) = 1,21 % Для 𝛽 = 1,25: ∆𝑈 = 1,25 ∙ (1,21 ∙ 1 + 2,298 ∙ 0) = 1,5125 % При активно-индуктивной нагрузке значения падений напряжения равны: Для 𝛽 = 0,25: ∆𝑈 = 0,25 ∙ (1,21 ∙ 0,8 + 2,298 ∙ 0,6) = 0,5867 % Для 𝛽 = 0,5: ∆𝑈 = 0,5 ∙ (1,21 ∙ 0,8 + 2,298 ∙ 0,6) = 1,1734 % Для 𝛽 = 0,75: ∆𝑈 = 0,75 ∙ (1,21 ∙ 0,8 + 2,298 ∙ 0,6) = 1,7601 % Для 𝛽 = 1: ∆𝑈 = 1 ∙ (1,21 ∙ 0,8 + 2,298 ∙ 0,6) = 2,3468 % КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 ∆𝑈 = 1,25 ∙ (1,21 ∙ 0,8 + 2,298 ∙ 0,6) = 2,9335 % При активно-ёмкостной нагрузке значения падений напряжения равны: Для 𝛽 = 0,25: ∆𝑈 = 0,25 ∙ (1,21 ∙ 0,8 − 2,298 ∙ 0,6) = −0,1027 % Для 𝛽 = 0,5: ∆𝑈 = 0,5 ∙ (1,21 ∙ 0,8 − 2,298 ∙ 0,6) = −0,2054 % Для 𝛽 = 0,75: ∆𝑈 = 0,75 ∙ (1,21 ∙ 0,8 − 2,298 ∙ 0,6) = −0,3081 % Для 𝛽 = 1: ∆𝑈 = 1 ∙ (1,21 ∙ 0,8 − 2,298 ∙ 0,6) = −0,4108 % Для 𝛽 = 1,25: ∆𝑈 = 1,25 ∙ (1,21 ∙ 0,8 − 2,298 ∙ 0,6) = −0,5135 % В таблице 2 представлены значения потерь напряжения относительно коэффициентов нагрузки. Таблица 2 cosϕ2=1 (активная нагрузка) β 0,25 0,5 0,75 1 1,25 Δu, % 0,3025 0,6050 0,9075 1,2100 1,5125 cosϕ2=0,8 (активно-индуктивная нагрузка) β 0,25 0,5 0,75 1 1,25 Δu, % 0,5867 1,1734 1,7601 2,3468 2,9335 cosϕ2=0,8 (активно-ёмкостная нагрузка) β 0,25 0,5 0,75 1 1,25 Δu, % -0,1027 -0,2054 -0,3081 -0,4108 -0,5135 На рис. 4 и рис. 5 представлена внешняя характеристика трансформатора. Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. Для 𝛽 = 1,25: КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 Перв. примен. u2=f(β) U2,% 110 3 100 1 2 90 80 70 60 50 40 1-активная нагрузка 2-активно-индуктивная нагрузка 3-активно-ёмкостная нагрузка Справ. № 30 20 10 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,3 β 1,2 Рис. 4 u2=f(β) Подпись и дата U2,% 110 3 Взам. инв. № Инв. № дубл. 100 1 2 90 1-активная нагрузка 2-активно-индуктивная нагрузка 3-активно-ёмкостная нагрузка 80 0,1 0,2 0,3 0,4 Инв. № подл. Подпись и дата 0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 β Рис. 5 КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 В ходе расчёта трансформатора были получены следующие значения параметров: Коэффициент трансформации – 4,35; Ток холостого хода равен 0,29 А, что составляет 3% от номинального тока в 9,63 А; 1 Мощность холостого хода на фазу – 76,67 Вт, что составляет от 3 исходных данных; Напряжение короткого замыкания – 135 В, что составляет 4,5% от номинального напряжения в 3 кВ; 1 Мощность короткого замыкания на фазу – 350 Вт, что составляет от 3 исходных данных. Максимальное КПД трансформатора достигается при коэффициенте нагрузки β=0,468 и равно 0,976. Внешние характеристики трансформатора являются практически прямыми линиями. Снижение напряжения при номинальной нагрузке в большей степени зависит от коэффициента мощности и напряжения короткого замыкания, но не может превышать его значения. При активно-ёмкостной нагрузке вторичное напряжение возрастает по сравнению с номинальным при увеличении коэффициента нагрузки. При активной и активно-индуктивной нагрузке происходит уменьшение вторичного напряжения при увеличении коэффициента нагрузки, но при активно-индуктивной нагрузке вторичное напряжение уменьшается более резко по сравнению с активной нагрузкой. Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. ЗАКЛЮЧЕНИЕ КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 1. Вольдек А. И. Электрические машины: учебник для вузов / А. И. Вольдек, В. В. Попов. – СПб.: Питер, 2009. 2. Копылов И. П. Электрические машины: учебник для вузов / И. П. Копылов. – М.: Высшая школа, 2010. Инв. № подл. Подпись и дата Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата Справ. № Перв. примен. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ КР 13.03.02 19002221 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19
