2.1. Выбрать аналог из выпускаемых серийно трансформаторов, выписать его основные технические показатели.

Для заданного варианта выберем аналог из выпускаемых серийно трансформаторов – ТМ 100/10/0,4, выпишем его основные технические показатели, табл.2.2.

Таблица 2.2 – Основные технические характеристики трансформатора

Наименование		Величина
Тип трансформатора		ТМ
Номинальная мощность, ,		100
Сочетание напряжений,	ВН	10
	НН	0,4
Схема и группа соединений обмоток
Потери		305
		2000
Ток ХХ,		2,6
Напряжение КЗ,		4,5

2.2. Определить:

а) фазное значение номинального напряжения;

б) номинальные токи и их фазные значения на сторонах ВН и НН;

в) коэффициент трансформации.

При определении фазных напряжений и токов обмоток ВН и НН следует учесть схемы соединения обмоток заданного трансформатора.

а) Так как по условию обмотки ВН соединены в звезду и НН в звезду, то:

В

В

б) Номинальные значения фазныхтоков определяются следующим образом:

А

А

где: номинальная мощность трансформатора, [];

номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки, [В].

в) Коэффициент трансформации с допустимой степенью точности может быть определен как:

где: действующее значение фазного номинального напряжения первичной обмотки;

действующее значение фазного номинального напряжения вторичной обмотки.

2.3. Начертить:

а) эскиз сердечника в масштабе с размещенными на нем обмотками;

б) схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.

а) Электрические схемы соединения обмоток ВН и НН и соответствующие им векторные диаграммы линейных напряжения заданной группы соединения обмоток приведены на рис.2.1.

б) Эскиз сердечника и размещение на нём обмоток выполняется в масштабе, с простановкой численных значений основных размеров, который представлен на рис.2.2.

Рис 2.1 – Схема соединения обмоток.

Рис 2.2 – Эскиз сердечника трансформатора.

2.4. Определить:

а) Потери холостого хода , среднее (для трех фаз) значение тока холостого ходаи его активнойи реактивнойсоставляющих, а также(все величины для номинального значения напряжения иf=50 Гц).

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода определяется по формулам:

Тл

Тл

где: номинальное значение фазного напряжения первичной (ВН) обмотки, [В];

число витков первичной (ВН) обмотки;

и активные сечения стержня и ярма соответственно, [м²].

Потери холостого ходавычисляются следующим образом:

где: коэффициент добавочных потерь из-за обработки;

, принимаем ;

коэффициент увеличения потерь в углах (для стали 3404 толщиной 0,35 мм. );

масса стержней, определяемая по формуле:

где: сечение стержня, [м²], высота стержня, [м],удельная масса стали, для холоднокатаной стали[кг/м³]

кг

и удельные потери в стали стержней и ярем, для марки холоднокатаной анизотропной стали в зависимости от индукции.

масса ярем, определяется по формуле:

кг

масса стали угла равна:

где: объем стали угла, [м³]

см³

кг

Тогда потери ХХ равны:

Найдем погрешность:

_{Ток холостого хода состоит из активной и реактивной составляющих.}

_{Активная составляющая определяется через потери в стали}

где: потери холостого хода, [Вт];

фазное напряжение первичной обмотки, [В].

А

_{Обычно ток холостого хода определяют по отношению к номинальному току трансформатора в процентах.}

_{Тогда активная составляющая тока холостого хода в процентах равна:}

,

_{Реактивная составляющая тока холостого хода определяется как:}

где: намагничивающая мощность трансформатора, [ВА]

_{Для магнитной системы из холоднокатаной анизотропной стали намагничивающая мощность определяется по формуле:}

_,

где: масса стержней, [кг];

масса ярем, заключенная между осями крайних стержней, [кг];

кг

масса углов, [кг];

кг

,,полные удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярем и зазоров.

;

;

площадь зазора в стыках, [м²];

коэффициент, учитывающий влияние резки полос рулона на пластины. Для отожженных сталей .

коэффициент, учитывающий форму стыков: для трансформаторов с четырьмя косыми и тремя прямыми стыками .

коэффициент, учитывающий влияние ширины пластин в углах магнитопровода, .

Определим индукцию в зазоре для косых стыков:

м²

Тл

;

ВА/ м²

Определим индукцию в зазоре для прямых стыков стержня:

Тл, м²

ВА/ м²,;

Определим индукцию в зазоре для прямых стыков ярма:

Тл

м²

ВА/ м², ;

Тогда намагничивающая мощность трансформатора:

_{Реактивная составляющая тока холостого хода в процентах:}

Значение полного фазного тока холостого хода (в процентах от

номинального) равно:

Коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе определяется по формуле:

А

б) Параметры схемы замещения ,и:

кОм

кОм

кОм

в) Для расчета характеристик холостого хода следует задаться 6-7 значениями напряжения питания . Результаты сведем в итоговую табл. 2.3.

Таблица 2.3 – Результаты расчета характеристик холостого хода

U, кВ	0,5·U1нф 2,88675	0,6·U1нф 3,4641	0,7·U1нф 4,04145	0,8·U1нф 4,6188	0,9·U1нф 5,19615	1,0·U1нф 5,7735	1,1·U1нф 6,35085
Bc,Тл	0,774	0,929	1,083	1,238	1,393	1,548	1,702
Bя,Тл	0,739	0,887	1,035	1,183	1,331	1,479	1,627
pc,Вт/кг	0,302	0,422	0,521	0,717	0,920	1,194	1,608
ря,Вт/кг	0,277	0,390	0,494	0,650	0,830	1,058	1,363
Рх,Вт	63,164	88,571	110,664	149,159	190,966	245,824	324,559
i0a,%	0,0632	0,0886	0,111	0,149	0,191	0,246	0,325
qc,ВА/кг	0,548	0,548	0,633	0,808	1,049	1,512	3,519
qя,ВА/кг	0,548	0,548	0,584	0,735	0,950	1,263	2,080
qзс,ВА/м^2 кос	1000	1000	1000	1000	1000	2365	4000
qзс,ВА/м^2 прям	1000	1000	2245	5292	11120	19864	33252
qзя,ВА/м^2 прям	1000	1000	1525	3745	8640	15508	25714
Qx, ВА	1072,305	1072,305	1205,612	1569,815	2124,457	3105,191	6127,558
i0p, %	1,072	1,072	1,206	1,570	2,124	3,105	6,128
i0, %	1,074	1,076	1,211	1,577	2,133	3,115	6,136
cosφ0	0,118	0,137	0,131	0,118	0,099	0,079	0,048
I0, А	0,062	0,062	0,070	0,091	0,123	0,180	0,354

Характеристики ХХ представлены на рис.2.3.

г) Определим потери холостого хода трансформатора при номинальном напряжении при включении в сеть с частотами 40 Гц и 60 Гц.

Для частоты 40 Гц:

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода:

Тл

Тл

Потери холостого хода вычисляются следующим образом:

, ;

;

кг

При изменении частоты меняется как индукция в сердечнике, так и удельные потери в стали:

где: удельные потери прии;

кг

кг

Тогда потери ХХ при частоте 40 Гц:

Для частоты 60 Гц:

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода:

Тл

Тл

При изменении частоты меняется как индукция в сердечнике, так и удельные потери в стали:

удельные потери прии;

Тогда потери ХХ при частоте 60 Гц: