Оценка эксплуатационных свойств трансформатора

Основными характеристиками трансформатора, позволяющими в достаточной степени оценить его эксплуатационные качества, являются зависимости КПД трансформатора от величины его загрузки и его внешняя характеристика .

Зависимость изменения КПД трансформатора от величины его загрузки позволяет судить об эффективности разработанного трансформатора как преобразовательного устройства, определять коэффициент загрузки, обеспечивающих максимум КПД, анализировать изменения КПД как от величины нагрузки, так и от её характера.

Выражение, по которому определяется КПД трансформатора в относительных единицах, выглядит следующим образом:

,

где Рк и Рх – расчетные потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

Sн – номинальная мощность трансформатора, кВА;

- коэффициент мощности нагрузки, отражающих её характер;

Кзагр – коэффициент загрузки трансформатора в относительных едини-

цах, равный отношению

.

Зададимся значениями cosφ= (0.7;0.8;0.9) и к_зазр = от 0.2 до 1.5. Таким образом рассчитываются и строятся графики изменения КПД как для стандартного трансформатора с заданными величинами Рк и Рх так и для разработанного трансформатора с расчетными величинами Рк и Рх . На основе анализа полученных зависимостей делается заключение об эффективности разработанного трансформатора в сравнении со стандартным, определяется максимальное значение его КПД, достижимое при принятых условиях, находится коэффициент загрузки, соответствующих максимуму КПД. Последний параметр определяется либо графически, либо по формуле:

.

Примечание: Данный трансформатор будет работать в режиме перегрузки.

Внешняя характеристика трансформатора отражает изменение напряжения на выводах вторичной обмотки в зависимости от величины нагрузки определенного характера.

Поскольку обмотки обладают вполне определенным электрическим сопротивлением, то при протекании по ним тока возникает падение напряжения . Величину этого падения в процентах номинального напряжения можно рассчитать по формуле:

.

Тогда выражение для построения внешней характеристики, с учетом предыдущей формулы, выглядит следующим образом:

Построим график зависимости η=f(cosφ; к_зазр )

1 – КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,9;

2 – КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,8;

3 – КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,7;

Рисунок 11 – График зависимости η=f(cosφ; к_зазр ) трансформатора

Построим график внешней характеристики по формуле:

1 – КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,9;

2 – КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,8;

3– КПД разработанного трансформатора при cos φ, равном 0,7;

Рисунок 12 – График внешней характеристики трансформатора

Заключение

В курсовом проекте произведен расчет силового трансформатора типа ТМ – 250/10. Разработанный трансформатор имеет магнитопровод стержневой конструкции, набранный из листов холоднокатаной электротехнической стали марки 3404 с толщиной листа 0,3 мм.

В качестве проводникового материала в обмотках использована алюминий. Конструктивное исполнение обмоток: ОНН – цилиндрическая одно- и двухслойная из прямоугольного провода; ОВН – цилиндрическая многослойная из круглого провода. Для изготовления трансформатора необходимо 568,8 кг электрической стали и 58,8 кг меди.

Расчетное значение потерь короткого замыкания Р_к на 2,4% меньше требуемого ГОСТом. Расчетное значение потерь холостого хода Р_х на 6,8 % больше заданного значения, что не превышает допустимого отклонения 7,5 %. Полученные величины потерь можно считать удовлетворительными, так как зависящие от них параметры трансформатора находятся в допустимых пределах:

- плотность теплового потока на поверхности обмоток q₁ = 335,3 Вт/м² и q₂ = 161,6 Вт/м² меньше допустимой для трансформаторов естественным масляным охлаждением q_доп = 1300 Вт/м²;

- превышение температуры обмоток над температурой окружающего воздуха Q_овв = 22,8 ⁰С и Q_овн = 25,1 ⁰С меньше допустимого для принятого класса изоляции.

Расчетный ток холостого тока I_х в расчетах получился практически такой же, как и в задании. В связи с этим, трансформатор будет более эффективен в процессе эксплуатации. Расчетное значение напряжения короткого замыкания U_к получился такой же, что и в задании, что не превышает 5%.

Литература

1 Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учебное пособие для вузов.- 5-е изд., и доп.- М.: Энергоатомиздат. 1986.-528 с.

2 Агеев А.Ю., Валеева Е.В., Груздева Л.А. Составление аннотации и заключения на иностранном языке: Руководство для студентов. – Северск.: СТИ ТПУ, 1997.-57 с.

3 Токарев Б.В. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат. 1990. – 638 с.