Расчет параметров трансформатора по номинальным данным
Тип трансформатора – ТДЦН – 400 000 / 110
Номинальная мощность SН = 400 000 кВА = 400 МВА
Номинальное напряжение первичной обмотки U1H = 110 кВ
Номинальное напряжение вторичной обмотки U2H = 20 кВ
Мощность холостого хода РО = 320 кВт
Мощность короткого замыкания РК = 900 кВт
Напряжение короткого замыкания uК = 10,5 %
Ток холостого хода iO% = 0,45 %
Схема соединения обмоток Y/Y
Группа соединения обмоток 0
Задание
1. Дать характеристику трансформатора по условному обозначению.
2. Рассчитать по номинальным данным:
2.1. Коэффициент трансформации трансформатора.
2.2. Фазные напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе.
2.3. Номинальные линейные и фазные токи в обмотках трансформатора.
2.4. Ток первичной обмотки в режиме холостого хода, выраженный в амперах.
2.5. Напряжение короткого замыкания, выраженное в вольтах.
2.6. Коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе.
2.7. Параметры однофазной схемы замещения трансформатора при холостом ходе.
2.8. Потери в стали трансформатора.
2.9. Коэффициент мощности трансформатора при опыте короткого замыкания.
2.10. Параметры однофазной схемы замещения трансформатора при коротком замыкании.
2.11. Параметры однофазной схемы замещения трансформатора под нагрузкой.
2.12. Электрические потери в обмотках трансформатора в номинальном режиме.
3. Построить внешние характеристики трансформатора при cos j2 = 1 и при cos j2 = 0,8 для b = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25.
4. Построить зависимости КПД трансформатора от его загрузки при cos j2 = 1 и при cos j2 = 0,8 для b = 0; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25.
Характеристика трансформатора по условному обозначению.
Из условного обозначения следует, что это трехфазный трансформатор силовой общего назначения (Т), имеющий охлаждение с дутьем (Д) и принудительной циркуляцией масла (Ц), а также с устройством переключения регулировочных отводов под нагрузкой (с устройством РПН) (Н). Номинальная мощность трансформатора 400 МВА, номинальное напряжение первичной обмотки 110 кВ.
|
|
Расчет параметров трансформатора по номинальным данным.
2.1) Коэффициент трансформации трансформатора определяется в режиме холостого хода при номинальном напряжении первичной обмотки:
2.2) Фазные напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе.
В паспортных данных указываются линейные напряжения. С учетом того, что схема соединения обмоток трансформатора Y/Y, то фазные напряжения меньше линейных в 
. Следовательно, фазное напряжение первичной обмотки:
,
фазное напряжение вторичной обмотки:
.
2.3) Номинальные линейные и фазные токи в обмотках трансформатора.
С учетом того, что для трехфазного трансформатора независимо от схемы соединения обмоток
,
то номинальный линейный ток в первичной обмотке равен:
,
а номинальный линейный ток во вторичной обмотке:
.
Так как схема соединения обмоток Y/Y, то линейные токи равны фазным токам.
2.4) Ток первичной обмотки в режиме холостого хода, выраженный в амперах:
2.5) Напряжение короткого замыкания, выраженное в вольтах:
2.6) Коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе
2.7) Параметры однофазной схемы замещения трансформатора при холостом ходе (рис.1).
Для трехфазных трансформаторов в номинальных данных указывается мощность потерь холостого хода Р0 и короткого замыкания РК на три фазы. При расчете параметров однофазной схемы замещения эти мощности будут в три раза меньше. Полное, активное и индуктивное сопротивления холостого хода для одной фазы рассчитаем по формулам:
|
|
где Z1, r1, X1 – полное, активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки;
Zm, rm, Xm – полное, активное и индуктивное сопротивления намагничивающего контура.
В силовых трансформаторах сопротивления первичной обмотки в десятки и сотни раз меньше сопротивления намагничивающего контура, поэтому с достаточной точностью можно считать, что сопротивления намагничивающего контура равны сопротивлениям 
холостого хода:
Zm » Z0 = 6,72 кОм;
rm » r0 = 1,2 кОм;
Xm » X0 = 6,61 кОм.
Рис. 1. Схема замещения трансформатора при холостом ходе
2.8) Потери в стали трансформатора.
Так как ток холостого хода мал по сравнению с номинальным током, то электрическими потерями в первичной обмотке пренебрегают и считают, что вся мощность, потребляемая трансформатором из сети, расходуется на компенсацию потерь в стали, т.е.
Рст = Р0=320 кВт.
2.9) Коэффициент мощности трансформатора при коротком замыкании:
2.10) Параметры однофазной схемы замещения трансформатора при коротком замыкании (рис. 2).
Рис.2. Схема замещения трансформатора при коротком замыкании
Полное, активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания трансформатора можно определить по формулам:
Так как в опыте короткого замыкания мощность потерь делится поровну между первичной и приведенной вторичной обмотками, то полное, активное и индуктивное сопротивления первичной обмотки и соответствующие им сопротивления вторичной обмотки, приведенной к первичной равны:
|
|
Истинные сопротивления вторичной обмотки
2.11) Однофазная схема замещения трансформатора под нагрузкой представлена на рис.3. На этой схеме Z¢НГ – это полное сопротивление нагрузки, приведенное к первичной обмотке.
Рис.3. Однофазная схема замещения трансформатора под нагрузкой
2.12) Электрические потери в обмотках трансформатора в номинальном режиме.
Так как ЭДС, индуктируемая в первичной обмотке трансформатора Е1 составляет при коротком замыкании примерно 0,5U1 » (3-7)% от U1H, то потери в стали трансформатора в опыте короткого замыкания имеют ничтожную величину. Таким образом, мощность, потребляемая трансформатором в режиме короткого замыкания, равна электрическим потерям в его обмотках:
РК = pЭЛ1 + рЭЛ2 = 900 кВт.