Указания к решению задач № 9

Перед решением задач этой группы изучите материал темы «Трансфор –

маторы». Для их решения необходимо знать устройство, принцип действия и зависимости между электрическими величинами однофазных и трехфазных трансформаторов, уметь определять по их паспортным данным технические характеристики. Основными параметрами трансформатора являются:

1. S_H – номинальная мощность. Это полная мощность в кВ∙А, отдаваемая вторичной обмоткой при условии, что нагревание изоляции обмоток не выйдет за допускаемые пределы.

2. U_H – номинальное первичное напряжение. Это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка.

_3. U_2H – номинальное вторичное напряжение. Это напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. При нагрузке вторичное напряжение U₂ снижается из-за его потери в трансформаторе, т.е. U₂ < U_2H. Например, если U_2H = 400В,

то при полной нагрузке трансформатора вторичное напряжение U₂ = 380В, так как 20В теряется в трансформаторе.

4. I_1H, I_2H – номинальные токи. Это токи, вычисленные по номинальной мощности и номинальным напряжениям обмоток. Для однофазного трансформатора

 

Для трехфазного трансформатора

Трансформаторы обычно работают с нагрузкой меньше номинальной,

определяемой коэффициентом нагрузки k_н. Если трансформатор с Sном = 1600 кВ А отдает мощность S₂ = 1200 кВ А, то k_н = 1200/1600 = 0,75.

Значение отдаваемых трансформатором активной и реактивной мощности зависят от коэффициента мощности потребителя cos φ₂. Например, при Sном = 1600 кВ А, k_н = 1,0 и cos φ₂ = 0,85 отдаваемая активная и реактивная мощности составят:

Р₂ = Sном cos φ₂ = 1600 х 0,85 = 1360 кВт;

Q₂ = Sном sin φ₂ = 1600 х 0,53 = 848 ВАр.

Если потребитель увеличит cos φ₂ до 1, то

Р₂ = 1600 х 1,0 = 1600 кВт;

Q₂ = 1600 х 0 = 0,

т.е. вся отдаваемая мощность станет активной.

В таблице 9а приведены технические данные некоторых трансформаторов.

В трехфазных трансформаторах отношение линейных напряжений называют линейным коэффициентом трансформации, который равен отношению чисел витков обмоток, если они имеют одинаковые схемы соединения (Y/Y и Δ/Δ). При других схемах коэффициенты трансформации находят по формулам:

K = Uном₁ / Uном₂ = ω₁ / (√¯3 ω₂) при Δ / Y;

K = Uном₁ / Uном₂ = √¯3 х ω₁ / ω₂ при Y / Δ.

Для уменьшения установленной мощности трансформаторов и снижения потерь энергии в них и в линиях компенсируют часть реактивной мощности потребителей установкой на подстанциях конденсаторов. Энергосистема разрешает потребление предприятием определенной реактивной мощности Qэ, называемой оптимальной, обеспечивающей наименьшие эксплуатационные расходы в энергосистеме. Если фактическая реактивная мощность предприятия немного отличается от заданной (точно ее выдержать нельзя), то предприятие получает скидку с тарифа на электроэнергию; при значительной разнице Qэ и Qф предприятие платит надбавку к тарифу.

 

Пример 6. Трехфазный трансформатор имеет следующие номинальные

данные: мощность Sном = 160 кВ А, напряжение обмоток Uном₁ = 10 кВ, Uном₂ = 0,4 кВ. Коэффициент его нагрузки k_н = 0,8; коэффициент мощности потребителя cos φ₂ = 0,95. Сечение магнитопровода Q = 160 см², амплитуда магнитной индукции Вм = 1,3 Тл. Частота тока в сети f = 50Гц. Определить: 1) номинальные токи в обмотках и токи при действительной нагрузке; 2) числа витков обмоток; 3) КПД при номинальной и действительной нагрузках. Обмотки трансформатора соединены в звезду.