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 = Z ₁ – сопротивление первичной обмотки трансформатора,

r₂’+jx₂’ = Z ₂’ – приведенное сопротивление вторичной обмотки трансформатора,

r_нг’+jx_нг’ = Z _нг’ – приведенное сопротивление нагрузки.

Сопротивление всего трансформатора в целом при Io=0 обусловлено только сопротивлением обмоток без учета сопротивления Z _μ = r_μ + jx_μ ветви намагничивания. Таким сопротивлением трансформатор обладает в режиме короткого замыкания.

, (67.)

где r_к = r₁ + r₂’ – активная составляющая Z к,

x_к = x₁ + x₂’ – реактивная составляющая Z к.

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.

Вычисление величин по графику нагрузки

 

Дан ступенчатый график нагрузки в виде зависимости:

, (74.)

и график cosφ_нг 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:

1. Вычислить сопротивление Z_нг=r_нг+jx_нг,

2. Вычислить параметры схемы замещения для этого конкретного трансформатора,

3. Изобразить схему замещения с подключенным сопротивлением нагрузки, проставив на ней численные значения всех параметров r₁=..., x₁=..., r_m=..., x_m=..., r₂'=..., x₂'=..., r_нг'=..., x_нг'=....

4. 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.)

Определение сопротивления нагрузки по коэффициенту загрузки и коэффициенту мощности нагрузки

 

Натуральная величина сопротивления нагрузки

, (79.)

Коэффициент загрузки трансформатора по мощности

, (80.)

 

Откуда

 

 

Тогда натуральные

величины

 

 

 

, (81.)

 

 

, (82.)

, (83.)

, (84.)

, (85.)

 

Переход к приведенным величинам осуществляется путем умножения на К².

Сопротивления (параметры) схемы замещения

 

 

У силовых энергетических трансформаторов

 

, , (86.)

, , (87.)

 

Сопротивления трансформатора в режимах холостого хода и короткого замыкания

 

Сопротивления холостого хода и короткого замыкания являются собственными сопротивлениями трансформатора и определяются по данным холостого хода P₀, I₀ и данным короткого замыкания P_к, U_к. У силовых энергетических трансформаторов Z₀ в сотни раз больше Z_к.

, , , , (88.)

, , , (89.)

, , , , (90.)

, , , (91.)

Отношение ., (92.)

Например, при и ,

Полезно также сравнить Z₀ и Z_к с .

, (93.)

При

, (94.)

При

 

Установившиеся и ударные токи короткого замыкания

 

Установившиеся токи короткого замыкания зависят от величины U_к

, , (95.)

Ударный ток зависит от и отношения

,, (96.)

где - ударный коэффициент.

, (97.)

.

Для трансформаторов разных мощностей и классов напряжения

, (98.)

С уменьшением мощности трансформатора увеличивается отношение и уменьшается К_уд.

, (99.)

При . При

Таким образом, теоретически К_уд может изменяться от 1 до 2.

Состав курсовой работы

Величины, характеризующие трансформатор.

Таблица данных силового энергетического трансформатора.

Типоразмер трансформатора ТМ-S_H/U_1H

 

Номинальные данные	Данные х.х	Данные к.з.
Sн, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Pо, кВт	Iо, %	Pк, кВт	Uк, %