РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Министерство образования и науки РФ
Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Кафедра Теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности
А.В. Егоров
Домашние задания
по дисциплине «Теория электромеханического преобразования энергии»
РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ
МОЩНОСТИ.
РАСЧЕТ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИК
СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПО ДАННЫМ КАТАЛОГА
Москва 2012 год
Введение
Настоящее пособие содержит задания и исходные данные к двум
домашним
заданиям
по
дисциплине
"Теория
электромеханического
преобразования энергии", изучаемой студентами специальности АЭ на 3
курсе. Домашние задания относятся к разделу "Трансформаторы" и
выполняются студентами в 5-м семестре обучения. Первое домашнее задание
предполагает расчет и конструирование силового трансформатора малой
мощности; второе - расчет параметров схемы замещения и построение
основных характеристик силового трансформатора большой мощности по
каталожным данным. Расчеты являются типовыми для инженерной практики,
их выполнение позволит студентам глубже изучить соответствующие
разделы курса и приобрести ряд навыков, необходимых инженеру,
связанному с эксплуатацией электрических машин.
Общие требования к выполнению и оформлению
домашних заданий
1. Домашние задания выполняются в сроки, предусмотренные
графиком учебного процесса. По итогам выполнения домашних заданий
проводится собеседование с преподавателем, ведущим данную дисциплину.
2. Каждое домашнее задние выполняется в отдельной тетради, либо на
листах стандартного формата (А4). Необходимые чертежи и схемы
выполняются на отдельных листах с соблюдением требований действующих
стандартов. Графики и зависимости строятся на листах миллиметровой
бумаги или оформляются с использованием стандартных компьютерных
программ.
3. При использовании в расчетах стандартных программ ЭВМ и/или
программ фонда кафедры ТЭЭП прилагаются распечатки результатов счета.
При использовании оригинальных программ помимо этого приводятся
распечатки их текстов.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 1
РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА МАЛОЙ МОЩНОСТИ
ЗАДАНИЕ
1. По исходным данным, приведенным в табл. 1, выбрать тип
магнитопровода трансформатора, значение индукции в стержне и ярме магнитопровода, плотность тока в проводниках обмоток.
2. Расчетом определить сечения стержня и ярма магнитопровода, число
витков и диаметры проводников обмоток.
3. Выбрать геометрические размеры магнитопровода, определить
размещение обмоток на магнитопроводе, вычертить в масштабе конструкцию
трансформатора с указанием всех расчетных размеров и размещения
обмоток.
4. Рассчитать потери в магнитопроводе и обмотках трансформатора
при номинальной нагрузке, КПД трансформатора.
5. Определить ток холостого хода, напряжения короткого замыкания
трансформатора, активные и реактивные сопротивления обмоток, параметры
схемы замещения намагничивающей ветви.
6. Провести тепловой расчет трансформатора, определить постоянную
времени нагрева и значение установившейся температуры при номинальной
нагрузке трансформатора.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ к домашнему заданию № 1
N варианта
f, Гц
Число
фаз
U1 , B
U2 , B
U3 , B
P2, Bт
P3, Bт
cosφ2
cosφ3
1
2
3
4
5 *)
6
7
8
9
10
11
12
13
14 *)
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
50
50
50
400
400
50
50
50
50
50
400
400
50
50
50
50
50
400
400
50
50
50
400
50
40
1
1
3
1
3
3
1
1
1
3
3
1
3
3
1
1
3
1
3
1
1
3
1
3
3
220
220
380
36
36
220
220
127
220
380
36
30
220
220
220
220
330
36
36
220
220
380
30
220
36
110
17
127
30
17
127
12
220
110
220
220
9
70
127
127
12
220
15
27
60
24
27
12
30
12
12
6
-------6
17
60
5
36
18
36
110
5
12
127
12
9
--------5
9
6
12
5
9
9
5
50
10
75
17
12
50
10
125
150
60
30
5
40
75
25
5
150
37
45
40
75
100
24
15
8
32
5
--------3
7
70
10
60
100
60
30
4
10
50
85
3
--------4
15
32
60
10
10
4
8
0,8
1,0
7**)
0,6
1,0
0,7
1,0
0,8
0,8
0,6
0,7
1,0
0,6
0,7
1,0
1,0
0.7**)
0,8
1,0
0,8
1,0
0,8
0,7
1,0
0,7
1,0
1,0
-------1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,8
0,8
0,8
1,0
0,9
0,7
0,6
1,0
-------1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,7
0,8
*) - вторичные обмотки должны иметь общую точку;
**) - ток опережающий.
Примечание:
В таблице исходных
данных приняты следующие обозначения:
f - частота питающей сети;
𝐔𝟏 - напряжение питающей сети;
𝐔𝟐 - номинальное напряжение первой вторичной обмотки трансформатора;
𝐔3 - номинальное напряжение второй вторичной обмотки трансформатора;
𝐏𝟐 , - номинальная мощность нагрузки первой вторичной обмотки трансформатора;
𝐏𝟑 , - номинальная мощность нагрузки второй вторичной обмотки трансформатора;
𝐜𝐨𝐬𝛗𝟐 - номинальный коэффициент мощности нагрузки первой вторичной обмотки
трансформатора;
𝐜𝐨𝐬𝛗𝟑 - номинальный коэффициент мощности нагрузки второй вторичной
мощности нагрузки.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ N 2
РАСЧЕТ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОГО
СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ПО ДАННЫМ КАТАЛОГА
1. На основании исходных данных, приведенных в табл.2,, рассчитать
параметры Т-образной схемы замещения трансформатора для последовательной и параллельной схем замещения намагничивающей ветви.
2. По аппроксимационной формуле рассчитать и построить внешнюю
характеристику трансформатора для значений угла нагрузки -𝟗𝟎𝟎 ; -𝟒𝟓𝟎 ; 𝟎𝟎 ;
+𝟒𝟓𝟎 ; +𝟗𝟎𝟎 ; при изменении коэффициента загрузки трансформатора от 0 до
1,5.
3. Рассчитать, и построить зависимость КПД трансформатора для
значений коэффициента мощности нагрузки 0,707; 0,865; 1,0 при изменении
коэффициента загрузки от 0 до 1,5.
4. По схеме замещения трансформатора рассчитать и построить
внешнюю характеристику трансформатора при изменении коэффициента
загрузки от нуля до максимального для значений угла нагрузки -450 ; 00 ;
+450 .
5. Определить оптимальный коэффициент загрузки трансформатора и
построить зависимость максимального КПД трансформатора от коэффициента мощности нагрузки в пределах от 1 до 0.
6. Построить векторные диаграммы для следующих режимов:
6.1. Холостого хода трансформатора;
6.2. Нагрузочного режима при коэффициенте загрузки 1,0 и угле
нагрузки, равном -450 ; 00 ; +450 .
Примечание: во всех расчетах нелинейностью параметров намагничивающей ветви пренебречь.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ к домашнему заданию № 2
№ Тип трансформатора
𝑆н
вар.
МВ·А
1
2
3
U1н ,
кВ
4
U2н ,
кВ
5
I0 , %
6
Uk ,
%
7
∆P0,
кВт
8
∆Pk ,
кВт
9
80
121
6,3
0,6
10,5
70
315
125
121
10,5
0,55
10,5
100
250
1
ТДЦ-80000 У/Д-11
2
ТДЦ-125000 У/Д-11
3
ТД-10000 У/Д-11
10
38,5
10,5
0,61
7,63
13
68
4
ТД-16000 У/Д-11
16
38,5
6,3
0,47
8,2
19
91
5
TМ-400 Д/У-11
0,4
35
0,4
2,1
6,0
1,5
5,9
6
ТМ-250 У/У-0
0,25
6,0
0,4
0,5
4,5
0,66
3,7
7
ТМ-6300 У/Д-11
6,3
35
6,3
0,8
7,5
9
39
8
ТД-75000 У/Д-11
75
121
6,3
1,2
12,5
80
300
9
ТД-40000 У/Д-11
40
121
10,5
0,7
10,5
42
175
10 ТМН-2500 У/Д-11
2,5
110
6,6
1,5
10,5
6,5
22
11 TC3C-1000 Д/У-11
1
10,5
0,4
2,5
8,0
4,2
11,2
12 TC3C-I600 Д/У-11
1,6
6,3
0,69
1,5
5,5
4,2
16
13 ТСЗК-1000 Д/У-11
1
6,3
0,69
1,0
5,5
2,6
9,7
14 ТМН-4000 У/Д-11
4
35
11,0
1,0
11,0
6,7
7,5
15 TМ-160 У/У-0
0,16
6
0,4
0,5
4,5
0,46
2,65
16 TM-I600/35T Д/У-1
-1,6
35
4,33
1,3
6,5
3,2
14,5
17 ТДЦ-250000 У/Д - 11
250
121
13,8
0,5
10,5
170
640
35
0,4
1,5
6,0
2,35
12,2
18 ТМ-1000 Д/У-11
1
19 TМ-100 У/У-0
0,1
35
0,23
2,6
6,0
0,39
1,97
20 TMH-I600 У/Д-11
1,6
35
11,0
1,4
6,5
3,65
16,5
21 ТДЦП-25000 Y/Д-11
25
220
27,5
0,9
12,0 .
50
22 ТМПН-400 Y/Y-0
0,4
6
2,18
2,1
5,0
1,08
5,5
23 ТН2-40 Y/Y-0
0,04
10
0,4
3,0
4,5
0,05
0,83
130
24
TM-800 Д/У-11
0,3
11
0,69
3,5
6,9
1,42
8,5
25
TM-630 Y/Y-0
0,63
10
0,4
2,0
5,5
1,56
7,6
Примечание: В таблице исходных данных приняты следующие
обозначения:
𝑆н - номинальная мощность трансформатора;
U1н - номинальное напряжение первичной обмотки;
U2н - номинальное напряжение вторичной обмотки;
I0 - сила тока холостого хода в процентах к номинальному;
Uk - напряжение короткого замыкания в процентах к
номинальному;
∆P0 - потери холостого хода;
∆Pk - потери короткого замыкания.
Литература
Основная
1. Вольдек
А.И.,
Попов
В.В.
Электрические
машины.
Введение
в
электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы. - СПб.:
Питер, 2007.
Дополнительная
1. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. - М.:
Высшая школа,1993.
2. Справочник по электрическим машинам. В 2 т./ Под общ. ред. И.П.
Копылова, Б.К. Клюева. - М.: Энергоатомиздат,1987.
3. Ермолин
К.П.
Энергия,1969.
Расчет
трансформаторов
малой
мощности.
-
Л.: