Установившиеся и переходные режимы работы трансформаторов
Определение зависимости вторичного напряжения трансформатора от характера и коэффициента нагрузки. Расчет наибольшего значения тока короткого замыкания. Построение векторных диаграмм. Активное и реактивное сопротивление. Расчет изменения напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.06.2017 |
| Размер файла | 791,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовая работа
Дисциплина: Электрические машины
Тема: Установившиеся и переходные режимы работы трансформаторов
ЗАДАНИЕ
1. Трехфазная полная номинальная мощность трансформатора
SНОМ =160 кВ/А.
2. Номинальное линейное первичное напряжение
U1 = 10 кВ.
3. Напряжение короткого замыкания
UK% =4.5.
4. Потери холостого хода при номинальном напряжении
?PXX =450 Вт.
5. Потери короткого замыкания
?PКЗ = 2.6 кВт.
6. Ток холостого хода в процентах от номинального первичного тока
IXX % =1.8.
Номинальное линейное вторичное напряжение 0.4 кВ. Трансформатор трехфазный двухобмоточный трехстрержневой с масляным охлаждением.
По данным опытов холостого хода и короткого замыкания определить параметры Т - образной схемы замещения.
Рассчитать и построить:
а) Кривые ?=f( KНГ ) при cos?2=1 и cos?2 =0.8;
б) Кривую изменения напряжения как функцию от cos?2:
?U =f (cos?2 ) при KНГ =1 и ;
в) Внешнюю характеристику трансформатора для активно - индуктивной и активно - емкостной нагрузок при cos?2 =0.8;
Рассчитать наибольшее значение тока внезапного короткого замыкания.
Построить векторную диаграмму для трансформатора, работающего при КНГ = 1 и cos?2 =0.8 для активно - индуктивной нагрузки, построение произвести при f =const,
U1НОМ=const,cos?2= const.
Определить распределение нагрузок между двумя трансформаторами одинаковой мощности при условии:
а) Коэффициенты трансформации и группы соединения обмоток у них одинаковы, а напряжения короткого замыкания второго трансформатора больше на 20%;
б) Напряжения короткого замыкания и группы соединения обмоток одинаковы, а коэффициент трансформации у второго трансформатора больше на 5%.
1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Рис. 1. Т - образная схема замещения трансформатора
Определим номинальные токи первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора.
;
;
Определим ток холостого хода трансформатора:
Определяем полное сопротивление намагничивающего контура:
Активное сопротивление намагничивающего контура:
Реактивное сопротивление намагничивающего контура:
ток напряжение замыкание трансформатор
Определим сопротивление короткого замыкания:
Полное сопротивление короткого замыкания:
Реактивное сопротивление короткого замыкания:
Определим сопротивление первичной обмотки и приведенное сопротивление вторичной обмотки:
2. РАСЧЕТ КРИВЫХ КПД КАК ФУНКЦИИ ОТ КОЭФФИЦИЕНТА НАГРУЗКИ
Коэффициент нагрузки трансформатора:
Зависимость КПД трансформатора от нагрузки выражается формулой:
где P0 - потери мощности холостого хода (магнитные потери), PКЗ - потери мощности короткого замыкания (электрические потери), SНОМ - номинальная мощность.
Таблица 1 (cos? = 1).
|
КНГ |
Активная мощность, отбираемая от трансформатора, Вт |
Магнитные потери, Вт |
Электрические потери, Вт |
Суммарные потери, Вт |
Активная мощность, подводимая к трансформатору, Вт |
КПД, % |
|
|
0.1 |
16000 |
450 |
26 |
476 |
2245.8 |
0,971 |
|
|
0.2 |
32000 |
450 |
104 |
554 |
4263.2 |
0,982 |
|
|
0.3 |
48000 |
450 |
234 |
684 |
6292.2 |
0,985 |
|
|
0.4 |
64000 |
450 |
416 |
866 |
8332.8 |
0,986 |
|
|
0.5 |
80000 |
450 |
650 |
1100 |
10385 |
0,986 |
|
|
0.6 |
96000 |
450 |
936 |
1386 |
12448.8 |
0,985 |
|
|
0.7 |
112000 |
450 |
1274 |
1724 |
14524.2 |
0,984 |
|
|
0.8 |
128000 |
450 |
1664 |
2114 |
16611.2 |
0,983 |
|
|
0.9 |
144000 |
450 |
2106 |
2556 |
18709.8 |
0,982 |
|
|
1.0 |
160000 |
450 |
2600 |
3050 |
20820 |
0,981 |
Таблица 2 (cos? = 0.8).
|
КНГ |
Активная мощность, отбираемая от трансформатора, Вт |
Магнитные потери, Вт |
Электрические потери, Вт |
Суммарные потери, Вт |
Активная мощность, подводимая к трансформатору, Вт |
КПД, % |
|
|
0.1 |
12800 |
450 |
26 |
476 |
1845.8 |
0,964 |
|
|
0.2 |
25600 |
450 |
104 |
554 |
3463.2 |
0,978 |
|
|
0.3 |
38400 |
450 |
234 |
684 |
5092.2 |
0,982 |
|
|
0.4 |
51200 |
450 |
416 |
866 |
6732.8 |
0,983 |
|
|
0.5 |
64000 |
450 |
650 |
1100 |
8385 |
0,983 |
|
|
0.6 |
76800 |
450 |
936 |
1386 |
10048.8 |
0,982 |
|
|
0.7 |
89600 |
450 |
1274 |
1724 |
11724.2 |
0,981 |
|
|
0.8 |
102400 |
450 |
1664 |
2114 |
13411.2 |
0,979 |
|
|
0.9 |
115200 |
450 |
2106 |
2556 |
15109.8 |
0,978 |
|
|
1.0 |
128000 |
450 |
2600 |
3050 |
16820 |
0,976 |
Рис. 2. График КПД
3. РАСЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Построим кривую изменения напряжения как функцию от cos?:
Имеем следующую формулу:
где
Имеем
Расчет производим для активно - индуктивной и активно - емкостной нагрузки. Варьируя угол ?2, получаем значения U , которые заносим в таблицу.
Таблица 3.
|
2 , рад |
cos2 |
sin2 |
UKA ·cos2 |
UKP ·sin2 |
U% |
|
|
-1.5708 |
0.0000 |
-1.0000 |
0.0000 |
-0.0448 |
-0.0448 |
|
|
-1.0472 |
0.5000 |
-0.8660 |
0.00231 |
-0.0387 |
-0.0364 |
|
|
-0.7854 |
0.7071 |
-0.7071 |
0.00326 |
-0.0316 |
-0.0284 |
|
|
-0.5236 |
0.8660 |
-0.5000 |
0.00400 |
-0.0224 |
-0.0183 |
|
|
-0.2094 |
0.9782 |
-0.2079 |
0.00451 |
-0.0093 |
-0.0047 |
|
|
0.0000 |
1.0000 |
0.0000 |
0.00462 |
0.0000 |
0.0046 |
|
|
0.2094 |
0.9782 |
0.2079 |
0.00451 |
0.0093 |
0.0138 |
|
|
0.5236 |
0.8660 |
0.5000 |
0.00400 |
0.0224 |
0.0264 |
|
|
0.7854 |
0.7071 |
0.7070 |
0.00326 |
0.0316 |
0.0349 |
|
|
1.0472 |
0.5000 |
0.8660 |
0.00231 |
0.0387 |
0.0411 |
|
|
1.5708 |
0.0000 |
1.0000 |
0.00000 |
0.0448 |
0.0448 |
По таблице строим необходимый график при КНГ = 1.
Рис. 3. Зависимость ?U =f (cos?2 )при номинальном токе нагрузки
4. РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА
Необходимо построить зависимости U2 =f ( KНГ ) для различных нагрузок - активно - реактивной и активно - емкостной.
Имеем
Составим таблицу и построим график зависимости вторичного напряжения трансформатора от характера и коэффициента нагрузки.
Таблица 4
|
KНГ |
Активно-индуктивная нагрузка |
Активно-емкостная нагрузка |
|||
|
0.1 |
0.0031 |
0.9969 |
-0.0023 |
1.0023 |
|
|
0.2 |
0.0061 |
0.9939 |
-0.0046 |
1.0046 |
|
|
0.3 |
0.0093 |
0.9907 |
-0.0069 |
1.0069 |
|
|
0.4 |
0.0124 |
0.9876 |
-0.0092 |
1.0092 |
|
|
0.5 |
0.0155 |
0.9845 |
-0.0115 |
1.0115 |
|
|
0.6 |
0.0186 |
0.9814 |
-0.0139 |
1.0139 |
|
|
0.7 |
0.0217 |
0.9783 |
-0.0162 |
1.0162 |
|
|
0.8 |
0.0248 |
0.9752 |
-0.0185 |
1.0185 |
|
|
0.9 |
0.0279 |
0.9721 |
-0.0208 |
1.0208 |
|
|
1.0 |
0.0310 |
0.969 |
-0.0231 |
1.0231 |
Рис. 4. Характеристика трансформатора для активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузки
5. РАСЧЕТ НАИБОЛЬШЕГО ЗНАЧЕНИЯ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Имеем следующую расчетную формулу:
где
Таким образом имеем
.
6. ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ
Построение проведем для активно - индуктивной и активно - емкостной нагрузки. Векторную диаграмму строим на основе уравнений приведенного трансформатора:
1. Уравнение первичной обмотки:
2. Уравнение вторично йобмотки:
3. Уравнение токов:
Для построения векторной диаграммы необходимо определить несколько величин:
- угол сдвига тока I 2 относительно ЭДС, определяется сопротивлениями нагрузки и вторичной обмотки.
Найдем активное и реактивное сопротивление при активно - индуктивной нагрузке, учитывая, что cos и sin
Найдем активное и реактивное сопротивление при активно - емкостной нагрузке, учитывая, что cos и sin
Активно - индуктивная нагрузка
Активно - емкостная нагрузка
7. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК МЕЖДУ ТРАНСФОРМАТОРАМИ
Определяем распределение нагрузок между двумя трансформаторами одинаковой мощности при условии, что:
Коэффициенты трансформации и группы соединения обмоток у них одинаковы, а напряжения короткого замыкания второго трансформатора больше на 20%;
Напряжения короткого замыкания и группы соединения обмоток одинаковы, а коэффициент трансформации у второго трансформатора больше на 5%.
В первом случае распределение нагрузок между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:
В результате получим:
S1=186670 BA;
S2 =133330 BA.
В итоге первый трансформатор перегрузится на величину
т.е. на 17% относительно номинальной мощности.
Второй трансформатор будет недогружен на величину
т.е. недогружен на 17% относительно номинальной мощности.
Для второго случая сначала определим коэффициент трансформации первого трансформатора:
Определим коэффициент трансформации второго трансформатора, зная, что он на 5% больше первого коэффициента трансформации:
Определим напряжение на вторичной обмотке второго трансформатора:
Зная напряжения на вторичной обмотке первого и второго трансформатора, определяем разность напряжений ?U:
Между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разницей вторичных напряжений трансформаторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кацман М.М. Электрические машины. М., «Высшая школа», 2001, 464 с. с ил.
2. Вольдек А.И. Электрические машины. Л., «Энергия», 1974, 840 с. с ил.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Определение номинальных токов, КПД и зависимости изменения вторичного напряжения от коэффициента нагрузки трансформатора. Расчет коэффициента трансформации, активных потерь мощности для первого и второго трансформаторов при их параллельной работе.
курсовая работа [670,8 K], добавлен 25.03.2014Составление схемы замещения элементов системы. Расчёт ударного тока трёхфазного короткого замыкания. Определение коэффициентов токораспределения. Дополнительное сопротивление для однофазного замыкания. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.04.2014Расчет трехфазного короткого замыкания. Определение мгновенного значения апериодической составляющей тока. Однофазное короткое замыкание. Определение действующего значения периодической составляющей тока. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.
контрольная работа [196,9 K], добавлен 03.02.2009Определение значения ударного тока. Преобразование схемы прямой последовательности и определение её параметров. Построение векторных диаграмм тока и напряжения. Определение сопротивления внешней цепи. Расчет токов КЗ в сетях напряжением выше 1000В.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 25.05.2015Расчет короткого замыкания и его параметров в электроустановках напряжением до 1 кВ. Определение действующего значения периодической слагающей тока короткого замыкания в произвольный момент времени. Построение векторных диаграмм токов и напряжений.
курсовая работа [431,9 K], добавлен 21.08.2012Схема исследуемых электрических цепей. Измерение напряжения на всех элементах цепи, значения общего тока и мощности. Определение параметров напряжения в режиме резонанса и построение векторных диаграмм тока, топографических векторных диаграмм напряжений.
лабораторная работа [455,5 K], добавлен 31.01.2016Предварительный расчет трансформатора для определения диаметра стержня магнитопровода, высоты обмоток и плотности тока в них. Расчет обмотки высшего и низшего напряжения. Масса и активное сопротивление обмоток. Потери мощности короткого замыкания.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 14.06.2011Определение значения сверхпереходного и ударного тока в точке короткого замыкания, а также наибольшего значения полного тока симметричного трехфазного и несимметричного двухфазного замыкания. Зависимость изменения тока короткого замыкания для генератора.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.01.2014Параметры трансформатора тока (ТТ). Определение токовой погрешности. Схемы включения трансформатора тока, однофазного и трехфазного трансформатора напряжения. Первичная и вторичная обмотки ТТ. Определение номинального первичного и вторичного тока.
практическая работа [710,9 K], добавлен 12.01.2010Определение параметров Т-образной схемы замещения трансформатора. Составление полных векторных диаграмм преобразователя для активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузок. Расчет изменения вторичного напряжения аналитическим и графическим методами.
задача [229,0 K], добавлен 04.12.2010Расчет токов трехфазного короткого замыкания. Составление схем прямой, обратной и нулевой последовательностей. Определение замыкания в установках напряжением до 1000 В. Построение векторных диаграмм токов и напряжений для точки короткого замыкания.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 08.01.2014Подбор токоограничивающего реактора на кабельной линии электростанции в целях ограничения токов короткого замыкания. Расчет подпитки точки короткого замыкания генераторов и от системы. Определение нагрузки на стороне высокого напряжения трансформатора.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 06.02.2011Расчет токов короткого замыкания и сопротивлений элементов схемы. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения. Расчет дифференциальной, газовой и резервной защиты. Основные причины возникновения короткого замыкания. Расчет защиты от перегрузки.
реферат [537,9 K], добавлен 23.08.2012Проект трансформатора, электрические параметры: мощность фазы, значение тока и напряжения; основные размеры. Расчет обмоток; характеристики короткого замыкания; расчет стержня, ярма, веса стали, потерь, тока холостого хода; определение КПД трансформатора.
учебное пособие [576,7 K], добавлен 21.11.2012Определение значения тока, протекающего по цепи, состоящей из последовательно соединённых ёмкостей, индуктивности и активного сопротивления. Амплитуда напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности при резонансе. Активное сопротивление дросселя.
реферат [137,4 K], добавлен 20.03.2016Анализ конструкции, ее элементы, принципы работы. Расчет тока, необходимого для точечной, рельефной и шовной способов сварки. Электрический расчет трансформатора, пределы регулирования вторичного напряжения. Выбор стандартной электросварочной машины.
курсовая работа [224,9 K], добавлен 27.09.2014Определение аналитическим путём и методом расчетных кривых начального значения периодической составляющей тока. Расчет величины тока при несимметричном коротком замыкании. Построение векторных диаграммы токов и напряжений в точке короткого замыкания.
практическая работа [2,5 M], добавлен 20.10.2010Устройство, назначение и принцип действия трансформаторов. Расчет электрических величин трансформатора и автотрансформатора. Определение основных размеров, расчет обмоток НН и ВН, параметров и напряжения короткого замыкания. Расчет системы охлаждения.
реферат [1,6 M], добавлен 10.09.2012Принцип получения переменной ЭДС. Действующие значение тока и напряжения. Метод векторных диаграмм. Последовательная цепь, содержащая активное сопротивление, индуктивность и емкость. Проводимость и расчет электрических цепей. Резонанс напряжений и токов.
реферат [1,3 M], добавлен 19.02.2009Выбор уставок по времени срабатывания токовых защит. Расчет токов короткого замыкания с учетом возможности регулирования напряжения силовых трансформаторов. Расчетная проверка трансформаторов тока на 10%-ю погрешность по кривым предельной кратности.
курсовая работа [884,8 K], добавлен 25.02.2014
