Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор номинальные данные которого приведены в таблице. Таблица 1 – Исходные данные. SH,

Дан трёхфазный двухобмоточный трансформатор номинальные данные которого приведены в таблице. Таблица 1 – Исходные данные. SH, кВА U1, кВ U2, кВ Р0, кВт РК, кВт uK, % i0, % 160 6 0,69 0,51 2,65 4,5 2,4 Необходимо выполнить следующие расчёты. 1. Определить параметры Т-образной схемы замещения трансформатора. 2. Построить внешние характеристики трансформатора для значений тока, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от величины номинального вторичного тока I2Н. 3. Определить изменение вторичного напряжения ΔU. 4. Рассчитать и построить зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки η=f(β) при значениях коэффициента нагрузки β, равных 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 от номинального вторичного тока I2Н. Определить максимальное значение КПД.

1 Определение параметров схемы замещения трансформатора.
1.1 Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме холостого хода.
Номинальный ток первичной обмотки трансформатора при соединении обмоток по схеме звезда:
Номинальное фазное напряжение:
Ток холостого хода трансформатора:
Потери холостого хода, приходящиеся на одну фазу:
Полное сопротивление ветви намагничивания схемы замещения трансформатора при холостом ходе:
Активное сопротивление ветви намагничивания:
Реактивное сопротивление цепи намагничивания:
Коэффициент мощности холостого хода:
1.2 Определение параметров схемы замещения трансформатора в режиме короткого замыкания.
Номинальное напряжение короткого замыкания:
Полное сопротивление короткого замыкания:
Мощность потерь короткого замыкания на фазу:
Активное сопротивление короткого замыкания:
Индуктивное сопротивление короткого замыкания:
Принимаем схему замещения симметричной, полагая:
2. Оценка эксплуатационных свойств силового трансформатора.
2.1 Расчет и построение внешних характеристик.
При расчете зависимости U2H=f(β) силовой трансформатор включается в сеть как понижающий. Коэффициент нагрузки β задается в диапазоне от 0 до 1,25 расчет ведется для двух характерах нагрузки: при активно-индуктивой нагрузке cosφ2=0,8, при активно-емкостной нагрузке cos(–φ2)=0,8.
При таком изменении нагрузки сначала рассчитывают для обоих характеров нагрузки процентное изменение напряжения трансформатора по формуле:
Рассчитаем активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания:
Получаем выражения для расчета внешних характеристик трансформатора при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках:
Фазное напряжении рассчитываем по выражению:
После этого с шагом 0,25 изменяем коэффициент нагрузки в диапазоне β=0…1,25 и приводим в таблице 2 результаты расчета двух внешних характеристик силового трансформатора для обоих характеров нагрузки.
Таблица 2 – Расчет внешних характеристик трансформатора.
Коэффициент нагрузки, β 0 0,25 0,5 0,75 1 1,25
Активно-индуктивная нагрузка, cosφ2=0,8 ΔU, % 0 0,96 1,92 2,87 3,83 4,79
U2H, % 100 99,04 98,08 97,13 96,17 95,21
Активно-емкостная нагрузка, cosφ2=0,8 ΔU, % 0 -0,29 -0,59 -0,89 -1,19 -1,49
U2H, % 100 100,29 100,59 100,89 101,19 101,49
По результатам расчетов построены внешние характеристики трансформатора

.
Рисунок 1 – Внешние характеристики трансформатора.
1. От чего зависит изменение вторичного напряжения ΔU?
Изменение вторичного напряжения трансформатора зависит от величины коэффициента нагрузки и типа нагрузки (коэффициента мощности).
2. Как влияют на вторичное напряжение положительное и отрицательное значения ΔU при изменении коэффициента нагрузки трансформатора?
При положительном значении ΔU и увеличении коэффициента нагрузки трансформатора напряжение на вторичной обмотке трансформатора снижается. При отрицательном значении ΔU и увеличении коэффициента нагрузки трансформатора напряжение на вторичной обмотке трансформатора увеличивается.
3. Какому характеру нагрузки и при каком значении β соответствует наибольшее (наименьшее) изменение вторичного напряжения?
Наибольшее изменение вторичного напряжения соответствует активно-индуктивной нагрузке. Наибольшее значение достигается при β=1,25.
Наименьшее изменение вторичного напряжения соответствует активно-емкостной нагрузке