Поделиться
практическое занятие..docx
Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым
Государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение Республики Крым
«Симферопольский политехнический колледж»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ
ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
по дисциплине ОП.03«Электротехника и электронная техника»
Тема: «Расчет однофазного и трехфазного трансформатора»
специальность: 19.02.03 Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий
РАССМОТРЕНЫ И ОДОБРЕНЫ
цикловой методической комиссии технических дисциплин
протокол №_1_от «31» августа 2020 г.
____________ __ И.И. Золотарев _
подпись ФИО председателя ЦМК
Симферополь 2020г.
Практическое занятие
Тема: Расчет однофазного и трехфазного трансформатора.
Цель: Практически научится рассчитывать основные показатели однофазного и трехфазного трансформатора. Научится определять тип трансформатора по входным и выходным характеристикам.
Количество часов: 2 часа.
Для освещения рабочих мест применили в целях безопасности лампы накаливания одинаковой мощности, рассчитанные на пониженное напряжение. Для их питания установили однофазный понижающий трансформатор. Схема присоединения ламп к трансформатору приведена на рис.18.
Известны:
S ном - номинальная мощность трансформатора; S ном = Iном∙ Uном
U1ном. U2НОМ - номинальные напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора;
Рламп - мощность одной лампы; ПЛАМП - количество ламп, подключенных к трансформатору.
Определить:
I1ном, I2ном - номинальные токи, на которые рассчитаны первичная и вторичная обмотки трансформатора;
I1, I2 - фактическое значение токов в обмотках трансформатора при заданной нагрузке;
КнТ - коэффициент нагрузки трансформатора; К - коэффициент трансформации трансформатора.
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
S ном ,ВA |
400 |
250 |
160 |
100 |
400 |
250 |
160 |
100 |
400 |
250 |
|
U1ном,B |
220 |
380 |
660 |
220 |
380 |
660 |
220 |
380 |
660 |
220 |
|
U2НОМ,B |
36 |
24 |
12 |
24 |
12 |
36 |
12 |
36 |
24 |
12 |
|
Рламп, Bт |
25 |
40 |
15 |
25 |
40 |
60 |
25 |
40 |
60 |
25 |
|
пЛАМП, шт |
12 |
5 |
8 |
3 |
8 |
3 |
5 |
2 |
6 |
8 |
Рис.
18
Указания: при решении задачи потерями в трансформаторе пренебречь. Считать, что лампы накаливания рассчитаны на вторичное напряжение трансформатора, т.е. U ламп = U2ном, а их коэффициент мощности сos φ =1
Технические данные трансформаторов серии ОСМ
|
Тип трансфор-матора |
Номинальная мощность S ном, кВA |
Номинальные напряжения |
Ток холос-того хода, ί, % |
Напряжения кор. замык. Uк, % |
|
|
первичное U1 ном, B |
Вторичное U2 ном, B |
||||
|
ОСМ-0,063 |
0,063 |
|
|
24 |
12 |
|
ОСМ-0,1 |
0,100 |
|
|
24 |
9,0 |
|
ОСМ-0,16 |
0,160 |
220, 360, 660 |
12, 24, 36, 42, 110, 220 |
23 |
7,0 |
|
ОСМ-0,25 |
0,250 |
|
|
22 |
5,5 |
|
ОСМ-0,4 |
0,400 |
|
|
20 |
4,5 |
Для трехфазного трансформатора известны: Тип трансформатора;
S ном - номинальная мощность трансформатора;
U1ном. U2НОМ - номинальные напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток трансформатора;
Рст. - потери мощности в стали трансформатора;
Р0 ном – потери мощности в обмотках трансформатора при номинальном токе в них;
Первичные и вторичные обмотки соединены в "звезду".
Трансформатор работает с коэффициентом нагрузки Кнг и коэффициентом мощности сos φ2
Определить:
К - линейный коэффициент трансформации;
I1ном, I2ном - номинальные токи, на которые рассчитаны первичная и вторичная обмотки трансформатора;
I1, I2 – рабочие токи в первичных и вторичных обмотках трансформатора
Р2 , Q2 - активную и реактивную мощности, отдаваемые трансформатором;
∑Рном - суммарные потери мощности при номинальной нагрузке;
∑Р - суммарные потери мощности при заданном коэффициенте нагрузки;
Данные для своего варианта взять из таблицы. η ном - КПД трансформатора при номинальной нагрузке;
η - КПД трансформатора при заданном коэффициенте нагрузки.
Данные для своего варианта взять из таблицы.
|
Вариант |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
Тип тран-сформат. |
TM-160 |
ТСЗ-250 |
ТМ- 400 |
ТСЗ-630 |
ТМ-1000 |
TC3-I60 |
ТМ-250 |
ТСЗ-400 |
ТМ -630 |
ТСЗ-1000 |
|
Sном, кВA |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
|
U1 ном, кB |
б |
10 |
10 |
13,8 |
35 |
10 |
6 |
10 |
10 |
15,75 |
|
U2 ном, кB |
0,4 |
0,23 |
0,69 |
0,4 |
0,4 |
0,69 |
0,4 |
0,69 |
0,69 |
0,4 |
|
РСТ,кBт |
0,565 |
1,00 |
1,050 |
2,30 |
2,75 |
0,70 |
0,820 |
1,30 |
1,660 |
3,20 |
|
Р0 ном кBт |
2,65 |
3,80 |
5,5 |
8,70 |
12,2 |
2,70 |
3,7 |
5,40 |
7,60 |
12,00 |
|
Кнг |
0,75 |
0,84 |
0,9 |
0,85 |
0,75 |
0,8 |
0,82 |
0,75 |
0,87 |
0,72 |
|
сos φ2 |
0,9 |
0,9 |
0,85 |
0,803 |
0,94 |
0,86 |
0,927 |
0,8 |
0,913 |
0,85 |
|
Тип трансформатора |
Sном, кВA |
Напряжения обмоток кB |
Потери мощности, кBт |
UК, %
|
IX, % |
||
|
U1 ном, |
U2 ном, |
РСТ |
Р 0 НО |
||||
|
ТМ-25/6;10 |
25 |
|
0,23; 0,4 |
0,13 |
0,69 |
4,7 |
3,2 |
|
ТМ-40/6;10 |
40 |
|
0,23; ОД |
0,175 |
1,0 |
1,7 |
3,0 |
|
ТМ-63/6;10 |
63 |
|
0,23; 0,4 |
0,24 |
1.47 |
4,7 |
2,8 |
|
ТМ-100/6;10 |
100 |
|
0,23; 0,4 |
0,33 |
2,27 |
6,8 |
2,6 |
|
ТМ-160/6;10 |
160 |
6; 10 |
0,23; 0,4; 0,69 |
0,51 |
3,1 |
4,7 |
2,4 |
|
ТМ-250/6;10 |
250 |
|
0,23; 0,4; 0,69 |
0,74 |
4,2 |
4,7 |
2,3 |
|
ТМ-400/6;10 |
400 |
|
0,23; 0,4; 0,69 |
0,95 |
5,5 |
4,5 |
2,1 |
|
ТМ-630/6;10 |
630 |
|
0,23; 0,4; 0,69 |
1,31 |
7,6 |
5,5 |
2,0 |
|
ТМ-1000/6;10 |
1000 |
|
0,23; 0,4; 0,69 |
2,45 |
12,2 |
5,5 |
2,3 |
|
ТМ-1600/6;10 |
1600 |
|
0,23; 0,4; 0,69 |
3,3 |
18,0 |
5.5 |
2,6 |
|
ТМ-2500/10 |
2500 |
10 |
0,4; 0,69; 10,5 |
4,3 |
24,0 |
5,5 |
1,0 |
Примечания: Трансформатор ТМ-630/10 — с масляным охлаждением. трехфазный, номинальная мощность 630 кВА, номинальное первнчное напряжение 10 кВ, вторичные напряжения 0,23; 0,4 и 0,60 кВ; РСТ — потери в стали; Р 0 НОМ—потери в обмотках;
UК, — напряжение короткого замыкания: IX – ток холостого хода.
Методические рекомендации к выполнению
К электрической сети напряжением 220В необходимо подключить через понижающий однофазный трансформатор 5 ламп мощностью по 60 Вт каждая. Лампы рассчитаны на напряжение 24 В, коэффициент модности ламп cosφ2 =1.
Используя таблицу 2, подобрать необходимый для работы трансформатор. Определить рабочие и номинальные токи обмоток трансформатора, коэффициент трансформации и коэффициент нагрузки. Потерями в трансформаторе пренебречь. Схема подключения ламп к трансформатору изображена на рис.18.
Дано: Uсети = 220 В, Рламп =60 Вт, Uламп= 24 B, nЛАМП = 5 шт, cosφ2 =1
Выбрать трансформатор из табл. 2 и определить:
I1 и I2 - рабочие токи обмоток, I1ном и I2ном - номинальные токи обмоток,
К - коэффициент трансформации, КНГ - коэффициент нагрузки.
Решение.
1) Активная мощность, отдаваемая трансформатором нагрузке (лампам накаливания),
Р2 = Рламп · nламп =.60 Вт · 5 = З00 Вт (Р2 = S2 cosφ2, где S2 = I2 · U2)
2) Так как нагрузка на трансформатор чисто активная (cosφ2= I), то поэтому полная мощность трансформатора должна быть не менее:
S2 = Р2 / cosφ2 = 300 Вт / 1= 300 Вт (из Р2 = S2 · cos φ2, где S2 = I2 · U2 )
3) Номинальное первично напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению сети, поэтому U1H0M = Uсети = 220 В.
4) Номинальное вторичное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению, на которое рассчитаны лампы накаливания, поэтому U2H0M = Uламп = 24 В
5) Пользуясь таблицей 2, выбираем трансформатор ОСМ-0,4. Его технические данные:
Номинальная мощность SНОМ = 400 ВА (что больше расчетного S2 = 300 ВА).
Номинальное первичное напряжение U1 ном = 220 В. Номинальное вторичное напряжение U2 ном = 24 В.
Ток холостого хода i0 = 20 % от I1НОМ номинального тока первичной обмотки трансформатора.
Напряжение короткого замыкания UК = 4,5 % от Uном.
6) Т. к. потерями пренебрегаем, то коэффициент трансформатора может быть определен из соотношения: К =U1НОМ / U2НОМ = 220 В / 24 В = 9,17
7) Номинальный ток в первичной обмотке трансформатора I1ном = SНОМ / U1НОМ = 400 ВА / 220 В = 1,82 А
Номинальный ток во вторичной обмотке трансформатора
I2ном = SНОМ / U2НОМ = 400 ВА / 24 В = 16,7 А, или так: I2ном = I1ном · К (убедитесь в этом сами).
8)
Коэффициент нагрузки КНГ
= 
=
=
=
0,75
9) Рабочие токи в обмотках трансформатора при фактической нагрузке в первичной обмотке:
I1 = КНГ · I1ном = 0,75 • 1,82 А = 1,36 А
во вторичной обмотке:
I2 = КНГ · I2ном = 0,75 • 16,7 А = 12,5 А.
Значения рабочих токов в обмотках трансформатора можно определить и по таким выражениям: I2 = IЛАМП · nламп, где I ламп = РЛАМП / UЛАМП
или I2 = Р2 / U2ном, и т. к. здесь К = I1 / I2, то I1 = I2 / К (убедитесь в этом сами)
10) Пользуясь техническими данными трансформатора, можно определить ток холостого хода трансформатора и напряжение короткого замыкания.
Ток холостого хода трансформатора составляет 20 % от номинального тока первичной обмотки (см табл.2), поэтому I0 = 0,2 · I1ном = 0,2 ·1,82 А =0,36 А
Напряжение короткого замыкания трансформатора составляет 4,5 % от номинального напряжения его первичной обмотки U1НОМ, поэтому UК = 0,045 ·U1НОМ = 0,045 ·220 В = 9,9 В
Рис.
18.
Трехфазный трансформатор имеет следующие данные:SНОМ = 100 кВА - номинальная мощность,
U1НОМ = 660 В - номинальное напряжение на зажимах первичных обмоток,
U2НОМ = 230 В - номинальное напряжение на зажимах вторичных обмоток,
РСТ = 500 Вт - потери мощности в стали трансформатора, РОБ. НОМ = 1500 Вт - потери мощности в обмотках при номинальном токе в них.
Первичные и вторичные обмотки трансформатора соединены в звезду.
От трансформатора потребляется активная мощность Р2 =60 кВт при коэффициенте мощности cosφ2 =0,8.
Определить:
1. К - линейный коэффициент трансформации;
2. I1НОМ, I2НОМ - номинальные токи в первичных и вторичных обмотках трансформатора.
3. КНГ - коэффициент нагрузки,
4. I1, I2 - токи в первичных и вторичных обмотках трансформатора при фактической нагрузке.
5. ∑ PНОМ - суммарные потери мощности при номинальной нагрузке трансформатора.
6. ∑ P - суммарные потери мощности при фактической нагрузке трансформатора .
7. ηНОМ - коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке трансформатора.
8. η - коэффициент полезного действия при фактической нагрузке трансформатора.
Решение
1. Линейный коэффициент трансформации К = U1НОМ / U2НОМ == 660 В /230 В = 2,87
2. Номинальные токи в обмотках трансформатора:
- в первичных
обмотках I1НОМ
= SНОМ / 
U1НОМ
=100 • I03
/ • 660 = 87.5А;
- во вторичных
обмотках I2НОМ
= SНОМ / U2НОМ
=100 • I03
/ • 230 = 251А
3. Коэффициент нагрузки: КНГ = Р2/ SНОМ • cosφ2 = 60 /100 • 0,8 = 0,75.
4. Токи в обмотках трансформатора при фактической нагрузке:
- в первичных обмотках I1= КНГ · I1НОМ = 0,75 · 87,5=65,6 А;
- во вторичных обмотках I2= КНГ · I2НОМ = 0,75 · 25I = I88A. j
5. Суммарные потери мощности при номинальной нагрузке трансформатора
∑Рном = Рст + РОБ.ном = 500 + 1500 = 2000 Вт.
6. Суммарные потери мощности при фактической нагрузке трансформатора
∑Р = Рст + К2НГ · РОБ. НОМ =500+0,752 • 1500=1344Вт,
где К2НГ · РОБ. НОМ - потери мощности в обмотках трансформатора при фактической нагрузке.
Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке трансформатора:
ηНОМ
=
= 
=
=97,56 %
Коэффициент полезного действия при фактической нагрузке трансформатора:
η
=
=
=
=97,8
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое трансформатор.
2. Как определять КПД трансформатора.
3. Что называется понижающим трансформатором.
4. Принципиальная схема трехфазного трансформатора.
Список литературы и ссылки на Интернет-ресурсы, содержащие информацию по теме:
1. Прошин В.М. Электротехника для неэлектрических профессий : учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.М. Прошин. – М. : Издательский центр «Академия« 2014. – 464 с.
2. Прошин В.М. Электротехника : учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.М. Прошин. – 6-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2017. – 288 с.
3. Лабораторно-практические работы по электротехника : учеб. Пособие для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.М. Прошин. – 8 – е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2014. – 208 с.
Скачано с www.znanio.ru
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
