Контрольная работа по Электрические аппараты на тему Силовые трансформаторы

ВВЕДЕНИЕ

Силовые трансформаторы являются одними из важнейших элементов каждой электрической сети или энергосистемы. Потребители электрической энергии (электроприемники) рассчитаны на напряжение от 380 / 220 В до 6,3 (10 кВ). Подавляющая часть электроприемников имеет номинальное напряжение 220 или 380 В. Генераторное напряжение (напряжение, на котором производится электроэнергия) не превышает 20 кВ. Потребителей электроэнергии чрезвычайно много и они рассредоточены по территориям. Производство же электроэнергии по целому ряду причин (наличие энергоресурсов, экономическая целесообразность создания больших единичных мощностей генераторов) сосредоточено в относительно небольшом количестве мест. Отсюда встает проблема передачи больших мощностей электроэнергии на большие расстояния. Такая передача невозможна на напряжении потребителей и даже на генераторном напряжении. Поэтому напряжение для передачи на большие расстояния повышают до 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ и выше (до 1150 кВ). Для преобразования энергии одного напряжения в энергию другого напряжения применяют такие преобразовательные устройства, как трансформаторы. Суммарная мощность всех трансформаторов в 4 с лишним раза превышает суммарную установленную мощность всех генераторов. Трансформатор – это статическое устройство, не имеющее вращающихся частей. Любое устройство преобразования энергии имеет потери, например. в двигателях внутреннего сгорания КПД не превышает 40 … 45 %. У трансформаторов КПД может (при больших мощностях) доходить до 99,5 %.
При проектировании трансформаторов стремятся применяемые материалы, в первую очередь проводниковые и магнитные, использовать до предела их возможностей (плотности тока в обмотках, магнитная индукция в стали магнитопроводов). Даже небольшое улучшение, скажем свойств трансформаторной стали, приводит к значительному снижению массогабаритных показателей трансформаторов и дает значительный экономический эффект.
В данном задании представлена несколько необычная (обратная проектированию) задача: по имеющимся конструктивным данным трансформатора определить его электрические параметры и сравнить их с параметрами известной конструкции.


ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Вариант 24 задания

Трансформатор трехфазный двухобмоточный с естественным воздушным охлаждением, материал обмоток – медь.
Мощность: S = 100 кВА.
Схема и группа соединения обмоток: Y / Y0 – 0.
Номинальные напряжения: ВН: U1ном = 6 кВ;
НН: U2ном = 0,23 кВ.
Число витков обмоток: ВН: w1 = 757;
НН: w2 = 29.
Сечение проводников обмоток: ВН: Sпр1 = 3,2 мм2;
НН: Sпр2 = 83,7 мм2.
Внутренний диаметр обмотки НН: d2 = 15,0 см.
Радиальные размеры обмоток: ВН: а1 = 3,2 см;
НН: а2 = 1,8 см.
Канал между обмотками ВН и НН: а12 = 1,0 см.
Высота обмоток: l1 = l2 = 25 см.
Диаметр стержня: d = 14,0 см.
Активные сечения в магнитопроводе: стержень: Пс = 141,5 см2;
ярмо: Пя = 144 см2.
Высота стержня: hс = 29 см.
Высота ярма: hя = 13,0 см.
Расстояние между осями стержней: c = 29 см.


Для заданного варианта произвести
следующие расчеты и построения.

1. Выбрать аналог из выпускаемых серийно трансформаторов, выписать его основные технические показатели.
2. Определить:
а) фазное значение номинального напряжения;
б) номинальные токи и их фазные значения на сторонах ВН и НН;
в) коэффициент трансформации.
3. Начертить:
а) эскиз сердечника в масштабе с размещенными на нем обмотками;
б) схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.
4. Определить:
а) потери холостого хода P_х, значение тока холостого хода I_х; его активной I_ха и реактивной I_хр составляющих, а также cos⁡〖ϕ_x 〗 при номинальных напряжении и частоте питания, материал магнитопровода - горячекатаная сталь 1512;
б) параметры схемы замещения r_x; x_x; z_x при U_1=U_1н
5. Определить:
а) потери короткого замыкания P_к; коэффициент мощности при коротком замыкании cos⁡〖φ_к 〗; напряжение короткого замыкания u_к [%], а также его активную u_ка [%] и реактивную u_кр [%] составляющие;
б) приведенные к первичной обмотке параметры схемы замещения r_к; r_1; r_2^'; x_к; x_1; x_2^'; z_к; z_1; z_2^'.