Развернутые схемы обмоток электрических машин выполнить на миллиметровом листе. Оформить расчеты по СТО 0493582-003-2009.

 

ЗАДАЧИ

 

Трансформаторы

1) На ТП установлен трансформатор с номинальной мощностью S = 180 кВА, Р_о = 400 Вт, Р_{обм.ном} = 3000 Вт. Магнитопровод изготовлен из пластин холоднокатаной стали. Энергия, отданная за год W_год = 165000 кВт.ч., Р_max = 71, 5 кВт, cosφ = 0, 8 (акт.-инд. напр.).

Определить: а) годовой КПД при работе 8760 час;

б) энергию потерь за год W_{пот год};

в) расходы на годовые потери при стоимости единицы

электроэнергии С=0, 5 руб./ (кВт.ч.).

Коэффициент загрузки трансформатора:

x=

Коэффициент использования:

k=

соответственно, коэффициент потерь: а = 0, 145.

2) Имеется однофазный трансформатор броневого типа

S_hom = 160 кВА и U₁ / U₂ = 5000/400 В.

U_ВИт = 4, 26 В, f = 50 Гц.

Определить: а) число витков W₁ и W₂;

б) сечение проводов обмотки А₁ если J = 3, 2 А / мм²;

в) чистое поперечное сечение стального стержня магнитопровода А_CT если В_м = 1, 4 Тл.

3) По опытам XX и К.З. однофазного броневого трансформатора S_H =100 кВА и U₁ / U₂ = 6300 / 400 В., U_bht = 4, 26 В, f = 50 Гц. При измерениях на холостом ходу выбирается в качестве первичной обмотки НН, а при К.З. - обмотка НН.

Р_х = 900 Вт, U_x = 320 В, I_Х = 16, 5 А;

Р_к= 1250 Вт, U_K= 240B, I_К= 13 А.

Определить: а) потери в ст. трансформатора – Р_C

б) номинальные потери в обмотке трансформатора Р_{обм ном},

в) коэффициент мощности при XX и К.З.,

г) напряжение К.З. u_{к 3}. в процентах.

 

4) Однофазный броневой трансформатор S_Н = 60 кВА, U₁ / U₂ - 5000/400 В, U_bht =4, 26 В, f = 50 Гц. нагружен со стороны обмотки НН. Z_haгр = 1, 27+j1, 5 Ом.

Определить: а) КПД - hпри данной нагрузке;

б) реактивное сопротивление нагр. Х_{нагр min} и cosφ _max которая при R_нагр = 1, 2 Ом нагружает трансформатор номинальным током.

в)h, при нагрузке в соответствии с пунктом б.

5) Однофазный трансформатор U₁ / U₂ = 380/110 В,

S_hom - 20 кВА, U_K = 8, 5. Потери при I_ном и U_ном в обм. Р_{обм ном} = 0, 048 S_ном, Р_с = 0, 036 S_hom

Магнитопровод - пластины толщ. 0, 5 мм., r_{1, 0} = 2, 3 Вт/кг.

Определить: а) массу магнитопровода- m_с, если максимальное значение индукции в стержне и ярме В_МАХ = 1, 48 Тл;

б) действительное поперечное сечение стержня А_CT, если коэффициент заполнения ст. k₃ = 0, 94 и число витков обмотки HH W₂ = 31;

в) h_мах при активно-индуктивной нагрузке с cosφ ₂ =1, 0; соsφ ₂ = 0, 8; соsφ ₂ = 0, 6;

г) cosφ при К.З., общее активное сопротивление и индуктивное сопротивления рассеяния - cosφ _k, R, X_S.

6) На КТП установлен трехфазный трансформатор, S_н = 35 кВА, U₁ / U₂= 10/0, 4 кВ, D / Y - 11, P₀ = 0, 195 кВт,.I₀ = I_x = 0, 04 I_Н, Р_к = 1, 1 кВт, u_k% = 4, 5%, В_m = 1, 67 Тл.

Определить: a) cosφ ₀ (коэффициент мощности при XX) и cosφ _K (коэффициент мощности при К.З.);

б) R, X_S (активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки);

в) U_ВИТ если чистое сечение стали стержня А_ст = 654 см²;

г) W₁ и W₂;

д) R₁ (активное сопротивление первичной обмотки), если средняя длина витка l_{cр вит} = 0, 567 м., сечение провода А₁ = 0, 503 мм², r₂₀ = 0, 024 мм·Ом/м.

7) З^х-фазный трансформатор. U₁ / U₂=5/l кВ, D/ Y- 5, S_ном =360 кВА,

U_K = 4, 8%, U_a= 1, 8%. Со стороны НН трансформатор нагружен током 1, 2 I_НОМ при индуктивном cosφ ₂ =0, 9.

Определить: a) W₁ и W₂, если U_bht =6.8 В/виток;

б) максим, значение Ф_m при f=50 Гц;

в) I_{1 НОМ} , I_{2 HOM}

г) h при данной нагрузке, если Р_с=0, 026 S_ном, а также R₁, R₂, предполагая, что R₁ = R₂;

д) номинальные потери в обмотке Р_{обм ном} и cosφ _н;

е) вычертить векторную диаграмму напряжения.

8) З^х-фазный трансформатор с S_HOM =500 кВА, U₁ / U₂=1000 / 660 В, W₁=800. Определить: а) I_1НОМ, I_{2 НОМ};

б) фазовый угол между U₁ и U₂,

в) W₂ = 2 W₂;

г) действующее значение Ф при f==50 Гц.

9) З^х-фазный трансформатор с S _НОМ =360 кВА, D/Y - 11, W₁/W₂=2439/210, U_bht =4, 1 В/вит. Данные XX и К.З. U_К =4%, cosφ _K =0, 4, cosφ ₀ = cosφ _x = 0, 15, I_x= I₀ = 0, 05 I_{2 НОМ}.

Определить: a) U₁ и U₂ и отношение U₁ / U₂;

б) R₁ = 1, 2R₂, X_d1 = X_d2, т.е. определить R₁ R₂, X_s1 X_s1;

в) р_ст и соответствующее сопротивление схемы замещения R_СТ

г) реактивную мощность необходимую для намагничивания магнитопровода, индуктивное сопротивление для основного магнитного потока Q_x и X_m;

д) привести полную схему замещения с рассчитанными параметрами.

10) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 21/0, 4 кВ, Y/Z -11. Р_х=Р₀=0, 29 кВт, I₀= 0, 035 I_НОМ, Р_{обм ном}= 1, 65 кВт, U_K=4, 5%, U_a= 2, 54%, S_H= 100 кВА.

Определить: a) cosφ _o и соsφ _к;

б) суммарное сопротивление R и индуктивное сопротивление X;

в) h₁ при номинальной нагрузке и h_0.8 для случаев cosφ =l, 0, и cosφ =0, 8;

г) активную мощность нагрузки на вторичной стороне, при которой h_max для случаев cosφ =0, 8.

11) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 23000 / 480 В, D / Y - 11, U_bht = 9, 62 В/вит. Средняя длина витка и сечения проводников обмотки на стороне ВН l_CP1= 1, 022 м, A₁=4, 9 мм², на стороне НН l_СР2= 0, 734 м, А₂ = 404, 5 мм²,

S_hom = 630 кВА, I₀= 0, 021 I_НОМ, Ро = 1, 49 кВт, Р_К= 9, 25 кВт, U_K= 4, 5%. Определить: a) R₁, R₂ при t = 75°С, если r₇₅= 0, 0346 мм²Ом/м;

б) Р_С с учетом потерь в обмотке при XX;

в) I_{1 НОМ} , I_{2 НОМ};

г) Ф_MAX;

д) cosφ ₀ и соsφ _k

12) З^х-фазный трансформатор с S_HOM =30 кВА, U₁ / U₂= 10500 / 400 В, D / Y -11, Р₀=140Вт.

Определить: а) полную мощность S при h_max, если U_KA=2, 1%;

б) h_mах при cosφ ₂=0, 2; 0, 4; 0, 6; 0, 8; 1, 0

h_max (0.2), h_max (0, 4), h_max ( 0.6), h_max (0.8), h_mах (1.0);

в) начертить хр h _max = f (cosφ );

г) потери в обмотке Р_{0БM НОМ} соответств. ном. токам, а также определить соsφ _K, если U_k=4, 5%;

д) W₁ ±DW₁, W₂, если U_BHT=2, 22 В/вит и отводы дают ±5%;

e)R₂, eсли R₁=l, 14R₂;

ж) инд. рассеяния L_s1 L_s2, если Х_s1 = Х_s2;

з) потери Р_с, если на первичной обмотке подается 0, 92 U_H

Р_{С 1.05}. Р_{С 1.0}, Р_{С 0.95}

13) З^х-фазный трансформатор D / Y- 11, S_Hom = 280 кВА, U₁ / U₂= 21 / 0, 4 кВ при номинальной нагрузке Р_{обм ном} =4, 6 кВт, Р_с = 0, 75 кВт. За год W_ГОД = 185000 кВт-ч, Р_мах= 120 кВт, cosφ =0, 68 (акт-инд. нагрузке).

Определить: а) годовой h_ГОД;

б) годовые затраты на потери в трансформаторе, если стоимость э/энергии е=1, 00 р (кВтч);

в) U₂ при максимальной заданной нагрузке, если U_K=4, 5%.

14) На ТП установлен З^х-фазный трансформатор D / Y -11_; S_H0M = 320 кВА, W₁/ W₂ =4394/29. Средние длины витков обмоток l_CP1= 1 м, l_СР2= 0, 664 м, сечения проводников А₁= 1, 77 мм², А₂= 270, 3 мм². Обмотки из медного провода.

Определить: a) R₁, R₂ при 20°С (r = 0, 0175 ммОм/м);

б) потери в обмотке Р_{oбм ном} и t = 75°С, если U_ВИТ= 7, 96 В/вит;

в) все сопротивления при 75°С R₇₅ и активную составляющую напряжения к.з. U_Ka;

г) Х_s1 и U_k, если соsφ _K = 0, 35;

д) В_m, если магнитопровод имеет А₀= 218 см².

15) З^х-фазный трансформатор D / Y - 7, S_hom = 1600 кВА, магнитопровод изготовлен из стали 3414. Данные магнитопровода: чистое сечение стержней А_CT = 462 см², поперечное сечение ярма А_ЯPM=551 см², масса стержней m=1174 кг, масса ярма m_ЯPM = 799 кг, В_{mах ст}= 1, 606 Тл, B_max.н= 1, 35 Тл.

Определить: а) потери в стали Р_СT с использованием величин удельных потерь;

б) основной магнитный поток Ф и U_ВИТ при f= 50 Гц;

в) U₁, U₂ если W₁=2121±64, W₂=14;

г) номинальные токи I _1Н, I_2Н.

16) З^х-фазный трансформатор S_HOM =30 кВА, D / Y, U₁ / U₂= 10, 5/0, 4 кВ. Данные: Р_{ОБМ НОМ}= 0, 78 кВт, Р₀=Р_X= 0, 14 кВт, I₀= 5%, U_K= 4, 5%, U_ka =2, 5%, f=50Гц.

Определить при f=20, 40, 60, 80 и 100 Гц:

а) номинальные мощности S₂₀, S₄₀, S₆₀, S₈₀, S₁₀₀;

б) потери P₀₂₀, P₀₄₀; Р₀₆₀; Р₀₈₀; P₀₁₀₀

в) U_k20, U_k40, ..., U_K100;

U_Ka20, U_Ka40, …, U_Ka100;

г) h₂₀ h₄₀; …; h₁₀₀ при номинальной нагрузке и cosφ = 0, 85.

Начертить зависимости S = f (f), P₀= f (f), U_K = f (f), h= f (f).

17) З^х-фазный трансформатор D / Y, S_hom = 380 кВА, U₁ / U₂= 10, 5 / 0, 4 кВ.

Р_{обм.ном}= 6, 3 кВт, U_K = 4, 5%, U₀ = 1, 52%, P₀= P_С= 1, 1 кВт. Нагрузка – акт. Инд. хар-р.

Р₁ =32 кВт, cosφ ₁, = 0, 78, Q= 52, 5 кВар,

sin φ ₂ = 0, 36, S₃ = 127 кВ А, соsφ ₃ = 0, 85,

P₄ =88 кВт, соsφ ₄ = 0, 9, Q₅ = 43 кВар, sinφ ₅=1.

Определить: а) полную мощность всех нагрузок и общий коэффициент мощности S, соsφ;

б) потери в обмотках тр-ра Р_oбм и h;

в) напряжение на вторичных выводах тр-ра U₂;

г) емкость компенсирующей батареи конденсаторов со стороны НН;

д) U₂ и h, если отсоединить конд. батарею.

 

18) З^х-фазный трансформатор D / Y-11 имеет U₁ / U₂= 21000 / 400 В, U_ВИт=7, 48 В/вит, Р_K= 3, 9 кВт, S_HOM = 180 кВА, I₀=3 %, Р₀= 550 Вт, U_K= 4, 5%.

Определить: a) R₁ R₂; Х₀₁ Х₀₂ полагая, что R₁ = R₂; X₀₁ = 1, 1Х₀₂;

б) токи I_оа, I_ОМ;

в) индуктивное сопротивление для основного магнитного потока и сопротивления, соответствующее потерям в стали Х_м, и R_m;

г) начертить схему замещения одной фазы с рассчитанными параметрами;

д) сечение магнитопровода Аст, если В=1, 58 Тл4

е) D окружности D₀, описанный вокруг стержня, если коэффициент заполнения К₃=0, 86.

19) Однофазный трансформатор с U₁ / U₂= 1000 / 230 В, S_HОМ = 6, 3 кВА, U_K = 5, 2%, соsφ _K = 0, 423, Р₀=132 Вт (при U_hom), I₀ = 8, 35%.

Определить: a) R₁ Х_s;

б) U₂ при 5/4 I_Н, I_Н, 3/4 I_Н, 2/4 I_Н, 1/4 I_Н для случаев cosφ = 0, 8 (акт-инд. нагрузка) и cosφ = 1, 0;

в) начертить хар-ку U₂=f (I₂) по значениям токов, как в п.б.;

г) максимальные КПД h_MAX и соответствующие первичный и

вторичные токи h_{max (0.8)}, h _{max(1, 0)} и cosφ = 0, 8 и cosφ = 1, 0;

д) cosφ ₀.

20) З^х-фазный трансформатор D / Y - 11, U₁ / U₂= 21000 / 400 В, причем обмотка ВН изготовлена с ±3%-ными отпайками; S_HOM= 40 кВА, Р₀= 210 Вт, Р₀ = 4%, Р_{обм ном} = 1150 Вт, U_H = 4, 5%.

Определить: a) W₁ ± D W₁, W₂, если U_bht=7, 25 В/вит;

б) U₂ при том же токе, cosφ = 1 и cosφ = 0, 8 (акт-инд. нагрузка) при всех 3^х положениях переключателя;

в) КПД h 5/4, h 4/4, h3/4, h 2/4, h1/4, при cosφ = 0, 78 и 5/4, 4/4, 3/4, 2/4, 1/4 - кратных значениях номинального тока;

г) вычертить график h=f(I₂);

д) определить cosφ _K, cosφ ₀;

е) активное сопротивление и индуктивное сопротивление

рассеяния R, Х_s.

21) Однофазный броневой трансформатор, S_hom =100 кВА, U₁/U₂=5000/400B, U_bht=4, 26 В/вит, f = 50 Гц. Со стороны НН нагружен Z_hatp ⁼ 1, 2 +j 1, 5 Ом.

Определить: а) h при данной нагрузке:

б) Х_{НАГР min} и cosφ _mах, которая при постоянном значении сопротивления R_haпp ⁼ 1, 2 Ом нагружает тр-р номинальным током;

в) h при нагрузке в соответствии п.б.;

г)U₂₁, U₂₂.

22) Для питания 3*-фазной сети потребителя мощностью Р = 60 кВт с активно-индуктивной нагрузкой выбрать 1 из 3 трансформаторов со следующими данными:

I II Ш

Ном. мощность, кВА 63 100 160

Потери в обм., кВт 1, 65 2, 6 3, 9

Потери XX, кВт 0, 29 0, 375 0, 55

 

Определить: а) полные мощности при максимальных КПД трех тр-ров h_МАХ

P _I, Р_II, Р_III

б) максимальные КПД h_mах при cosφ = 1, 0 и cosφ = 0, 8;

в) максимальные КПД h трансформаторов при данной нагрузке;

г) расходы на потери в течении одного года (8760 ч) К₆₃, К₁₀₀ К₁₆₀ (e = 0, 5руб/(кВт-ч);

д) экономию годовых расходов потери э/энергии, которую можно достигнуть при эксплуатации наиболее экономичного трансформатора.

23) З^х-фазный трансформатор S_HОМ = 400 кВА, U₁ / U₂= 1000 / 660В, число витков на фазу на стороне ВН W₁ = 800.

Потери XX Р₀ = 0, 032 S_HOM, u_K = 6, 2%, cosφ _K = 0, 48.

Со стороны НН подключена нагрузка, активная мощность и фазовый угол которой могут изменяться.

Определить: а) максимальную активную мощность Р_mах, которую можно передать нагрузке через тр-р без опасения его перегрева;

б) максимальный КПД h_max и соответствующую активную мощность при фазовых углах нагрузки φ = 0°, φ = 30°, φ = 60°;

в) вторичное напряжение U₂ при U_H0M и фазовых углах нагрузки φ = -60° и φ = +60°, U₂ (-60), U₂ (+60);

г) те изменения числа витков W тр-ра, которые обеспечивают номинальное напряжение при фазовых углах нагрузки ± 60°.

24) 3^x-фазный трансформатор Y/Z -11, S_HOM= 180 кВА, U₁ / U₂= 35 / 0, 4 В за 1 год передает W_ГОД = 312000 кВт-ч эл. энергии. За этот период максимальная мощность Р _mах =110 кВт при соsφ = 0, 82 и акт-инд. нагрузке. Потери хх Р₀ = 1100 Вт, Р_{ОБМ НОМ} =4, 900 кВт.

Определить: а) годовой КПД h_Г;

б) максимальный КПД h_mах0.82 при соsφ = 0, 82;

в) соsφ _к, если U_K = 6%;

г) соsφ ₀, если I₀ = 2, 9%.

25) Для определения групп соед. тр-ров с U₁ / U₂= 380 /110 В в соответствии схемы производились измерения напряжений при питании Ui = 190 В. данные измерений приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Величины напряжений

Транс-р	UAa, B	UCa, B	UAc, B	UCc, B
I
II
III
IV

Определить:

а) относительные фазовые углы между одноименными напряжениями для всех 4^х случаев путем построения векторной диаграммы;

б) все напряжения указанные в таблице при питании Ui= 250 B.

26) На КТП установлен трехфазный трансформатор, Sh - 40 кВА, U₁ / U₂ = 6, 3/4 кВ, D / Y-11, P₀ = P_х = 0, 198 кВт, I₀ = 0, 04 I_Н, Р_к = 1, 12 кВт, u_к% = 4, 5%, В_m = 1, 68 Тл.

Определить: a) cosφ ₀ (коэффициент мощности при XX) и соsφ _к (коэффициент мощности при К.З.);

б) R, Xs (активное и индуктивное сопротивления рассеяния обмотки);

в) U_BИТ, если чистое сечение стали стержня А_ст = 654 см²;

г) W₁ и W₂;

д) R₁ (активное сопротивление первичной обмотки), если средняя длина витка l­_{СР ВИТ} = 0, 567 м., сечение провода А₁ = 0, 503 мм², r₂₀ =0, 024 мм²·Ом/м.

27) З^х-фазный трансформатор. U₁ /U₂=5/1 кВ, D/Y - 5, S_HOM =180 кВА,

U_K = 4%, U _ка= 1, 8%. Со стороны НН трансформатор нагружен током 1, 2 I_НOM при активно-индуктивном соsφ ₂ =0, 9.

Определить: a) W₁ и W₂, если U_ВИТ = 6, 8 В/виток;

б) максимальное значение Ф_м при f=50 Гц;

в) I_{1 НОМ}, I_{2 НОМ};

г) hпри данной нагрузке, если Р_С=0, 026 S _НОМ, а также R₁ R₂, предполагая, что R₁ = R₂;

д) номинальные потери в обмотке Р_{обм ном} и cosφ _H;

е) вычертить векторную диаграмму напряжения.

28) З^х-фазный трансформатор с U₁ / U₂= 21 /0, 4 кВ, Y/Z -11. Р_Х=Р₀= 0, 20 кВт, I₀= 0, 03 I_НОМ, Р_{обм ном}= 1, 5 кВт, U_K=4, 2%, U_Ka= 2, 5%, S_H= 60 кВА.

Определить: a) cosφ ₀ и соsφ _K;;

б) суммарное сопротивление R и индуктивное сопротивление X;

в) h₁ при номинальной нагрузке и h_0.8 для случаев cosφ =l, 0, и соsφ =0, 8;

г) активную мощность нагрузки на вторичной стороне, при которой h_max для случаев соsφ =0, 8.

29) 3^x-фазный трансформатор с S_HOM =40 кВА, U₁ / U₂= 10, 5 / 0, 4 В, D / Y-11, P₀=145Вт.

Определить: а) полную мощность S при h_mах, если U_Ka=2, l%;

б)h_mах при соsφ ₂=0, 2; 0, 4; 0, 6; 0, 8; 1, 0

h _{max (0.2)}, h _{max (0, 4)}, h _{max ( 0.6}), h _{max (0.5)}; h _{max (1.0)}

в)Начертить хр h_max =f (сosφ );

г) потери в обмотке Р_{обм ном} соответств. ном. токам, а также определить соsφ _K, если U_K=4, 5%;

д) W₁ ±D W₁, W₂, если U_ВИТ=2, 22 В/вит и отводы дают ±5%;

e)R₂, ecли R₁ =l, 14R₂;

ж) инд. рассеяния L_s1, L_s2, если X_s1 = Х_s2;

з) потери Р_С, если на первичной обмотке подается 0, 92 U_h

Р_{С 1.05}, Р_{С 1.0}, Р_{С 0.95}

30) З^х-фазный трансформатор D / Y- 11, S_hoм = 320 кВА, U₁ / U₂= 21 / 0, 4 кВ при номинальной нагрузке Р_{обм ном} = 4, 75 кВт, Р_С= 0, 8 кВт. За год Wгод ⁼ 250000 кВт-ч, Р_mах= 150 кВт, соsφ =0.7 (акт-инд. нагрузке).

Определить: а) годовой КПД h_ГОД;

б) годовые затраты на потери в трансформаторе, если стоимость э/энергии e=1, 00 р (кВгч);

в) U₂ при максимальной заданной нагрузке, если U_K=4, 5%

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: