- •1. Цель и предмет курсовой работы
- •2. Задачи курсовой работы
- •3. Исходные данные для выполнения курсовой работы
- •4. Силовой энергетический трансформатор и основные инженерные задачи, решаемые с помощью его теории
- •5. Условия и практические методы анализа работы трансформатора на потребительской подстанции
- •6. Величины, характеризующие силовой энергетический трансформатор
- •7. Соотношение между коэффициентом загрузки по мощности и коэффициентом загрузки по току
- •8. Три вида мощности и два вида энергии.
- •9. Зависимость магнитной индукции в сердечнике от тока первичной обмотки
- •10. Сквозное уравнение напряжений нагруженного трансформатора
- •11. Упрощенная схема замещения трансформатора с подключенным сопротивлением нагрузки
- •12. Вычисление величин по графику нагрузки
- •12.1. Определение сопротивления нагрузки по коэффициенту загрузки и коэффициенту мощности нагрузки
- •12.2. Сопротивления (параметры) схемы замещения
- •13. Сопротивления трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания
- •14. Установившиеся и ударные токи короткого замыкания
- •15. Состав курсовой работы
- •1. Величины, характеризующие трансформатор.
- •1.1. Таблица данных силового энергетического трансформатора.
- •1.2. Схема и группа соединения обмоток трансформатора
- •1.3. Расчет номинальных линейных и фазных токов и напряжений
- •1.4. Данные режима холостого хода (Po, Io, Ioa, Iop, Zo, ro, xo, φo, cosφo)
- •1.5. Данные режима короткого замыкания (Pк, Iк, Zк, rк, xк, φк, cosφк)
- •2. Величины, характеризующие режимы работы трансформатора.
- •2.1. Суточные графики коэффициента загрузки трансформатора βs и коэффициента мощности нагрузки cosφнг.
- •2.2. Расчет суточных графиков изменения:
- •В комплексных числах.
- •Приложение 2 Графики нагрузки
10. Сквозное уравнение напряжений нагруженного трансформатора
Это уравнение напряжений всего трансформатора в целом. Оно получается из основных уравнений при . При этом третье уравнение принимает вид
, (53)
Откуда
, (54)
, (55)
Учитывая это и тот факт, что преобразуем первое и второе уравнения
, (56)
, (57)
, (58)
, (59)
, (60)
Учитывая, что и подставляя , получаем сквозное уравнение напряжений нагруженного трансформатора
,, (61)
(*), (62)
Уравнение (*) является сквозным уравнением напряжений трансформатора. Из него
, (63)
Модуль Zвх
, (64)
Аргумент Zвх
, (65)
Имея , находим и
Натуральные вторичные величины:
, ., (66)
При коротком замыкании на зажимах вторичной обмотки , , . Подставив это, найдем I1К, I2К = КI1К, φк.
11. Упрощенная схема замещения трансформатора с подключенным сопротивлением нагрузки
Из формулы тока I1 видно, что он протекает по цепи с последовательным соединением активных и индуктивных сопротивлений. В формуле, для компактности её записи, все активные сопротивления собранны в одну группу , а индуктивные – в другую .
Чтобы схема замещения соответствовала действительности, сопротивления надо расположить парами в такой последовательности:
r1, x1 → r2’,x2’ → r’нг, x’нг.
r1+jx1 = Z1 – сопротивление первичной обмотки трансформатора,
r2’+jx2’ = Z2’ – приведенное сопротивление вторичной обмотки трансформатора,
rнг’+jxнг’ = Zнг’ – приведенное сопротивление нагрузки.
Сопротивление всего трансформатора в целом при Io=0 обусловлено только сопротивлением обмоток без учета сопротивления Zμ = rμ + jxμ ветви намагничивания. Таким сопротивлением трансформатор обладает в режиме короткого замыкания.
, (67)
где rк = r1 + r2’ – активная составляющая Zк,
xк = x1 + x2’ – реактивная составляющая Zк.
Согласно изложенному, упрощенную схему замещения трансформатора с подключенным сопротивлением нагрузки можно изображать в разных видах.
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 7
Нельзя не обратить внимание на то, что стрелка напряжения направлена встречно стрелке напряжения . Это объясняется тем, что , а . Значит .
Очень важно также заметить, что во многих инженерных расчетах не требуется знать комплексы напряжений, токов, сопротивлений, а достаточно знать только их модули. В этих случаях расчеты выполняются в действительных числах и на схеме замещения показываются действительные числа.
Рисунок 8
Расчет:
,, (68)
,, (69)
,, (70)
, (71)
, (72)
., (73)
Это самый простой расчет токов I1, I2 и напряжения U2.
12. Вычисление величин по графику нагрузки
Дан ступенчатый график нагрузки в виде зависимости:
, (74)
и график cosφнг в виде такой же ступенчатой фигуры
, (75)
Требуется для каждой пары ступеней графиков вычислить:
Полную мощность нагрузки.
Активную мощность нагрузки.
Реактивную мощность нагрузки.
, , , (76)
Графики и характеризуют саму нагрузку. Чтобы эту нагрузку связать с конкретным трансформатором надо:
Вычислить сопротивление Zнг=rнг+jxнг,
Вычислить параметры схемы замещения для этого конкретного трансформатора,
Изобразить схему замещения с подключенным сопротивлением нагрузки, проставив на ней численные значения всех параметров r1=..., x1=..., rm=..., xm=..., r2'=..., x2'=..., rнг'=..., xнг'=....
Выполнить (по Т-образой или упрощенной схеме замещения) расчет токов I1, I2' и натуральной величины вторичного тока I2=kI2', расчет U2' и натуральной величины вторичного напряжения U2=U2' / k.
Чтобы по найденным значениям U2 и I2 вычислить снимаемые с зажимов вторичной обмотки активную и реактивную мощности P2 и Q2, надо знать угол сдвига фаз φ2 между векторами U2 и I2. Этот угол .
, (77)
, (78)