Материал: Метода для РГР по ТОЭ

55

4.2. Методические рекомендации

Для расшифровки обозначения трансформаторов следует учесть, что установлены следующие условные обозначения:

ТМ – трехфазный масляный; ТНЗ – трехфазный с регулированием под нагрузкой с естествен-

ным масляным охлаждением; ТМВМ – трехфазный с принудительной циркуляцией воды и ес-

тественной циркуляцией масла; ТМГ – трехфазный масляный с герметичным исполнением;

ТМВГ – трехфазный масляный с принудительной циркуляцией воды и естественной циркуляцией масла с герметичным исполнением;

ТСЗ – трехфазный, естественное воздушное охлаждение при защищенном исполнении;

ТСЗС – трехфазный, сухой, защищенный.

4.3. Примеры расчёта силовых трансформаторов

Задача 4.3.1. Однофазный трансформатор характеризуется следующими номинальными величинами: мощность Sн = 30 кВА, первичное напряжение U1н=10, кВ, вторичное напряжение U2н = 0,4, кВ. Мощность потерь холостого хода Р0 = 250 Вт; ток холостого хода i0 = 3,5 %; мощность потерь короткого замыкания Рк = 600, Вт; напряжение короткого замыкания Uк = 5,5 %.

Определить параметры полной схемы замещения трансформатора. Принять, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками.

Решение:

Расчет ведем по номинальным характеристикам трансформатора, которые обычно приводятся в каталоге. Под номинальной мощностью трансформатора понимается полная мощность Sн, которая всегда задается в кВА. Номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток (U1н и U2н) в каталоге и на паспортном щитке приводятся в кВ.

Параметры схемы замещения (рис. 4.1) определяют из опытов холостого хода и короткого замыкания.

56

схемы замещения определяются по результатам опыта холостого хо-

да (ХХ).

Вопыте ХХ первичная обмотка трансформатора присоединяется

кисточнику переменного тока напряжением U1н, а вторичная цепь трансформатора размыкается, т.е. I2 = 0. Под действием приложенно-

го напряжения U1 в первичной цепи протекает ток I10 , называемый током холостого хода.

Ток I10 очень мал и обычно не превышает нескольких процентов от номинального первичного тока. Поэтому с большой степенью точности падением напряжения на активном и реактивном сопротивлениях первичной обмотки можно пренебречь, а уравнение электрического состояния записать как:

Uɺ1н = −Eɺ1 .

Следовательно, схема замещения в опыте ХХ имеет вид

(рис. 4.2):

R0

Рис. 1.2

I10 выражают в процентах по отношению к номинальному первичному току I1н и эта величина i0 относится к «паспортным» параметрам трансформатора:

57

Следовательно,

I10 = ( i0 × I1н ) / 100% = (3,5 ×3) / 100 = 0,105, A.

Мощность Р0, потребляемая трансформатором в режиме ХХ, равна магнитным потерям (потерями в стали), т.е. Р0 ≈ Рст.

В соответствии со схемой изображенной на рисунке 4.2, вся активная мощность в этой «цепи» потребляется резистивным элементом R0, следовательно:

R0 = Р0 / (I10)2 = 250 / (0,105)2 = 22675,74, Ом.

Полное сопротивление «цепи» Z0 в опыте ХХ

Z0 = U1н / I10 =10 ×103/ 0,105 = 95238,1, Ом.

Тогда сопротивление X0

Величины сопротивлений «продольной» ветви схемы замещения Rк = R1 + R′2 и Xк = Х1 + X′2 определяются по результатам опыта ко-

роткого замыкания (КЗ).

Под опытом короткого замыкания (КЗ) трансформатора пони-

мается такой режим, при котором его вторичная обмотка при испытании замкнута накоротко, а к первичной обмотке подводится пониженное напряжение, называемое напряжением короткого замыкания U1к, при этом в обмотках протекают номинальные токи I1н и I2н.

Мощность, измеряемая в первичной цепи в режиме короткого замыкания, равна приближенно номинальным электрическим потерям на нагрев обмоток трансформатора Рк = Робм.

Мощностью потерь в стали Рст (пропорциональных величине магнитного потока) можно пренебречь, так как U1 мало, следовательно, мал и рабочий магнитный поток, пропорциональный этому напряжению.

Намагничивающая составляющая тока первичной обмотки в опыте короткого замыкания I10к пренебрежительно мал, следовательно, схему замещения с большой степенью точности можно представить в виде:

58

Uɺ1к

Рис.4.3

Напряжения Uк, которое выражается в процентах к номинальному напряжению первичной обмотки U1н:

Uк (%) = 100U1к U1н ,

является паспортной величиной. Для рассматриваемого трансформатора Uк = 5,5 % (см условия задачи).

Определяется U1к:

U1к = (U1н× Uк)/ 100% = (10 *103×5,5 %)/100 % = 550, В.

при этом в обмотках протекают номинальные токи I1н и I2н.

Так как активная мощность, потребляемая цепью в режиме короткого замыкания, затрачивается на активном сопротивлении обмоток (Рк = Робм), представленных на схеме (рис. 4.3) элементами R1 и R′2 и, при этом, в обмотках протекают номинальные токи I1н = I′2н, суммарное сопротивление можно рассчитать .

Принимая, что в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и вторичной обмотками, можно определить как параметры продольной ветви схемы замещения, так и реальные величины активных и реактивных сопротивлений первичной и вторичной обмоток трансформатора:

R1 = R′2 = Rк /2 = 33,33, Ом; Х1 = X′2 = Xк /2= 85,39, Ом.

На схеме замещения параметры вторичной цепи «приводятся» к первичной в соответствии с выражениями:

59