2.1. Выбрать аналог из выпускаемых серийно трансформаторов, выписать его основные технические показатели;

Для заданного варианта выберем аналог из выпускаемых серийно трансформаторов, выписав его основные технические показатели, представленные в табл.2.2.

Таблица 2.2.

Основные технические характеристики трансформатора

Наименование		Величина
Тип трансформатора		ТМ
Номинальная мощность, ,		630
Сочетание напряжений,	ВН	35
	НН	6.3
Схема и группа соединений обмоток
Потери		1600
		7600
Ток ХХ,		2,0
Напряжение КЗ,		6,5

2.2. Определить:

а) фазное значение номинального напряжения;

б) номинальные токи и их фазные значения на сторонах ВН и НН;

в) коэффициент трансформации.

При определении фазных напряжений и токов обмоток ВН и НН следует учесть схемы соединения обмоток заданного трансформатора.

а) так как по условию обмотки ВН и НН соединены в звезду, то:

;

.

б) номинальные значения фазных токов определяются следующим образом:

;

.

где: номинальная мощность трансформатора [ ];

номинальное линейное напряжение соответствующей обмотки,[ ];

в) коэффициент трансформации с допустимой степенью точности может быть определен как:

.

где: действующее значение фазного номинального напряжения первичной обмотки;

действующее значение фазного номинального напряжения вторичной обмотки.

2.3. Начертить:

а) эскиз сердечника в масштабе с размещенными на нем обмотками;

б) схемы соединения обмоток, обеспечивающие получение заданной группы.

а) Электрические схемы соединения обмоток ВН и НН и соответствующие им векторные диаграммы линейных напряжения заданной группы соединения обмоток приведены на рис.2.1. (а, б).

б) Эскиз сердечника и размещение на нём обмоток выполняется в масштабе, с простановкой численных значений основных размеров, который представлен на рис.2.2

2.4. Определить:

а) потери холостого хода , среднее (для трех фаз) значение тока холостого хода и его активной и реактивной составляющих, а также (все величины для номинального значения напряжения и f=50 Гц).

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода определяется по формулам:

где: номинальное значение фазного напряжения первичной (ВН) обмотки,[В];

число витков первичной обмотки,[ВН];

и активные сечения стержня и ярма соответственно.[м²].

Потери холостого хода вычисляются следующим образом:

,

где: коэффициент добавочных потерь из-за обмотки;

, принимаем ;

коэффициент увеличения потерь в углах ( для стали 3404 толщиной 0,35 мм. );

масса стержней, определяемая по формуле:

где: сечение стержня, [м²], высота стержня, [м]; удельная масса стали, для холоднокатаной стали, [кг/м³].

И тогда масса стержней:

[кг];

и удельные потери в стали стержней и ярем, для марки холоднокатаной анизотропной стали в зависимости от индукции.

масса ярем, определяемая по формуле:

где: расстояние между осями стержней,[м];

высота ярем,[м].

И тогда масса ярем:

масса стали угла равна: ,

где: объем стали угла,[м³].

;

где: диаметр стержня,[м].

И тогда объем стали угла равен:

;

И тогда масса стали угла равна:

И тогда потери ХХ равны:

Найдем погрешность:

_{Ток холостого хода состоит из активной и реактивной составляющих.}

_{Активная составляющая определяется через потери в стали.}

где: потери холостого хода,[Вт];

фазное напряжение первичной обмотки (ВН),[В].

_{Обычно ток холостого хода определяют по отношению к номинальному току трансформатора в процентах.}

_{Тогда активная составляющая тока холостого хода в процентах равна:}

,

где: мощность трансформатора,[кВА];

_{Реактивная составляющая тока холостого хода определяется как:}

,

где: намагничивающая мощность трансформатора,[ВА];

_{Для магнитной системы из холоднокатаной анизотропной стали намагничивающая мощность определяется по формуле:}

_,

где: масса стержней,[кг];

масса ярем, заключенная между осями крайних стержней,[кг];

[кг];

масса углов, [кг];

[кг];

, , полные удельные намагничивающие мощности для стали стержней и ярем и зазоров.

;

;

площадь зазора в стыках,[м²];

коэффициент, учитывающий влияние резки полос рулона на пластины. Для отожженных сталей ;

коэффициент, учитывающий форму стыков: для трансформаторов с четырьмя косыми и тремя прямыми стыками ;

коэффициент, учитывающий влияние ширины пластин в углах магнитопровода, ;

Определим индукцию в зазоре для косых стыков:

[м²];

;

[ВА/ м²].

Определим индукцию в зазоре для прямых стыков стержня:

[Тл];

[м²];

[ВА/ м²];

;

Определим индукцию в зазоре для прямых стыков ярма:

[Тл];

[м²];

[ВА/ м²];

;

И тогда:

_{Реактивная составляющая тока холостого хода в процентах:}

Значение полного фазного тока холостого хода (в процентах от

номинального) равно:

Коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе определяется по формуле:

где: значение тока холостого хода в амперах, равное:

б) Параметры схемы замещения , и :

[кОм];

[кОм];

[кОм].

в) Для расчета характеристик холостого хода следует задаться 6-7 значениями напряжения питания . Результаты сведем в итоговую табл. 2.3.

Характеристики ХХ представлены на рис.2.3.

Таблица 2.3.

Результаты расчета характеристик холостого хода

U,кВ	0,5 U1нф 10,103	0,6 U1нф 12,124	0,7 U1нф 14,145	0,8 U1нф 16,166	0,9 U1нф 18,187	1,1 U1нф 22,228
1	2	3	4	5	6	8
Bc,Тл 1	0,699 2	0,839 3	0,979 4	1,119 5	1,259 6	1,539 8
Bя,Тл	0,681	0,817	0,953	1,090	1,226	1,499
pc,Вт/кг	0,25	0,352	0,46	0,559	0,741	1,178
ря,Вт/кг	0,238	0,336	0,438	0,524	0,708	1,1
Рх,Вт	312,712	440,759	575,432	695,030	928,198	1462,482
Ixa,А	0,0103	0,0121	0,0135	0,0143	0,0170	0,0219
i0a,%	0,0496	0,0699	0,0913	0,1103	0,1473	0,232
qc,ВА/кг	0,548	0,548	0,548	0,67	0,841	1,482
qя,ВА/кг	0,548	0,548	0,548	0,64	0,796	1,33
qзс,ВА/м2 кос	1000	1000	1000	1000	1000	2350
qзс,ВА/м2 прям	1000	1000	100	2800	6040	19320
qзя,ВА/м2 прям	1000	1000	1000	2350	5020	16600
Qx, ВА	5681,648	5681,648	5681,648	6887,111	8765,561	15923,93
iхp, %	0,902	0,902	0,902	1,093	1,391	2,527
cosφ0	0,1099	0,1288	0,1439	0,1255	0,1169	0,0831
I0,А	0,0938	0,0940	0,0942	0,1142	0,1454	0,2638
rx,кОм	11,83	16,62	21,61	17,77	14,63	7,00
zx,,кОм	107,64	128,97	150,16	141,58	125,07	84,26
xx,кОм	106,988	127,90	148,59	140,46	124,22	83,97

Рисунок 2.3. Характеристики холостого хода трансформатора.

г) Определим потери холостого хода трансформатора при номинальном напряжении при включении в сеть с частотами 40 Гц и 60 Гц.

Для частоты 40 Гц:

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода:

-Потери холостого хода вычисляются следующим образом:

,

где: , ;

;

[кг];

и удельные потери в стали стержней и ярем, для марки холоднокатаной анизотропной стали в зависимости от индукции.

При изменении частоты меняется как индукция в сердечнике, так и удельные потери в стали:

где: удельные потери при и ;

;

И тогда потери ХХ при частоте 40 Гц:

Для частоты 60 Гц:

Индукция в стержнях и ярмах магнитопровода:

-Потери холостого хода вычисляются следующим образом:

,

где: , ;

;

[кг];

и удельные потери в стали стержней и ярем, для марки холоднокатаной анизотропной стали в зависимости от индукции.

При изменении частоты меняется как индукция в сердечнике, так и удельные потери в стали:

где: удельные потери при и ;

;

И тогда потери ХХ при частоте 60 Гц: