Обчислення параметрів трансформатора електричних установок
Вступ
Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій з двома або більшою кількістю індуктивне зв'язаних обмоток. який перетворює за допомогою електромагнітної індукції одну або декілька систем змінного струму в одну або декілька других систем змінного струму.
Трансформатори бувають загального І спеціального призначення, одно- і багатофазні, стрижневі і броньові, двох-і багатообмоткові, сухі масляні, з природним і примусовим охолодженням.
В енергетичних системах трансформатори призначені для передачі на великі відстані енергії, що виробляється на електростанціях до споживача, шляхом підвищення напруги, що значно зменшує витрату кольорових металів, а потім зниження напруги до експлуатаційних значень (0.66; 0.4. 0,23 кВ).
Трансформатори електричних установок виготовляють номінальною потужністю від кількох одиниць до кількох тисяч кВА, а трансформатори, що використовуються в малопотужних колах автоматики, телемеханіки, електроніки, зв'язку і радіотехніки- від десятих ВА, до кількох десятків ВА. У відповідності з цим номінальні напруги трансформаторів змінюються від десятих В до кількох тисяч кВ.
Вихідні дані
1. Номінальна потужність SH = 40 кВА
2. Номінальні лінійні напруги обмоток
ВН U1H = 6 кВ
НН U3H = 0,4 кВ
3. Номінальна частота f = 50 Гц
4. Напруга короткого замикання Uk = 4.4 %
5. Діаметр стрижня d = 10 см
6. Відстань між стрижнями С = 25 см
7. Довжина стрижня lc = 36 см
8. Площа поперечного перерізу ярма Пя = 79 см2
9. Схема і група з’єднання Y/Y - O
10. Марка сталі 3404
11. Товщина листів сталі і ярем 
мм
12. Потужність короткого замикання Рк = 860 Вт
13. Потужність холостого ходу Р0 = 250 Вт
14. Струм холостого ходу I0 = 4.2%
Відповідно до таблиці 1. приймаємо число ступенів в перерізі стрижня рівним 6. 
Таблиця 1.
| Потужність трансформатора Sн, кВА | 40…100 | 160…630 |
| Орієнтований діаметр стрижня | 10…14 | 16…18 | 20 | 22 |
| Число ступенів | 6 | 6 | 7 | 8 |
| Коефіцієнт круга Кк | 0,91…0,913 | 0,913 | 0,918 | 0,928 |
Визначаємо площу активного поперечного перерізу сталі одного стрижня трансформатора
м2
По таблиці 2 приймаємо індукцію в стрижні трансформатора Вс=1,6 Тл
Таблиця 2.
| Потужність трансформатора Sн, кВА | До 16 | 25…100 | 160 і вище |
| Марки сталі 3404, 3405, 3406, 3407, 3408 | 1,5…1,55 | 1,5…1,6 | 1,55…1,65 |
Визначаємо число витков обмоток ВН і НН трансформатора
витка
$IMAGE6$витків
Перевірка відповідності кількості витків заданому коефіцієнту трансформації
$IMAGE7$
Розрахункове значення коефіцієнта трансформації визначаємо за:
$IMAGE8$
Відносна різниця Кр і Кз складає
$IMAGE9$,
що менше допустимого значення 0,5%
Для визначення втрат в сталі знайдемо масу стрижнів і ярем.
$IMAGE10$кг.
$IMAGE11$кг
Визначаємо індукцію в ярмі.
$IMAGE12$Тл.
За таблицею 3 при Вс =1.608 Тл і Вя =1.343 Тл знаходимо питомі втрати в сталі 3404 товщиною мм
| В, Тл | Р, Вт/кг | q, ВАр/кг | q3, ВАр/м2 |
| 1.617 | 1.353 | 1.958 | 25100 |
| 1.5 | 1.1 | 1.33 | 16600 |
$IMAGE14$
Визначаємо втрати потужності в сталі трансформатора
$IMAGE15$Вт,
що менше контрольної цифри 450 Вт.
Розрахунок намагнічуючої потужності трансформатора при холостому ході проводимо за
$IMAGE16$
Визначаємо активну складову струму холостого ходу
$IMAGE17$
Визначимо реактивну складову струму холостого ходу.
$IMAGE18$
Визначимо силу струму холостого ходу однієї фази.
$IMAGE19$А
Визначимо номінальний струм трансформатора
$IMAGE20$А
Визначимо розрахункове значення сили струму холостого ходу однієї фази в %
$IMAGE21$,
що менше контрольної величини 3.8%. Це допустимо.
Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при $IMAGE22$
$IMAGE23$
$IMAGE24$Вт
$IMAGE25$
$IMAGE26$
$IMAGE27$
$IMAGE28$
$IMAGE29$
Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при $IMAGE30$
$IMAGE31$
$IMAGE32$
$IMAGE33$Вт
$IMAGE34$
$IMAGE35$
$IMAGE36$
$IMAGE37$
$IMAGE38$
Розрахунок струму холостого ходу трансформатора при $IMAGE39$
$IMAGE40$
$IMAGE41$Вт
$IMAGE42$
$IMAGE43$
$IMAGE44$
$IMAGE45$
$IMAGE46$
За значенням U1 та Ix будуємо характеристику холостого хода трансформатора.
$IMAGE47$
$IMAGE48$
$IMAGE49$
Визначаємо номінальний струм якоря трансформатора постійного струму паралельного збуждення.
$IMAGE50$.
Визначаємо номінальну кутову швидкість.
$IMAGE51$с-1
Визначаємо споживану з мережі потужність трансформатора при номінальном навантаженні
$IMAGE52$Вт.
Визначаємо активний опір мережі якоря.
$IMAGE53$Ом
Визначаємо СФ.
$IMAGE54$.
Визначаємо кутову швидкість зраскового холостого хода.
$IMAGE55$с-1
Визначаємо номінальний момент трансформатора
$IMAGE56$ Нм
Визначаємо пусковий струм, моменти, опір пускового реостату. Приймаємо
$IMAGE57$Нм.
Визначаєм опір пускового реостата.
$IMAGE58$Ом.
Визначаєм номінальний ток збудження трансформатора.
$IMAGE59$А
Опір мережі якоря буде складати $IMAGE60$