Учитывая, что , можно получить выражение для расчета КПД трансформатора:

. (4)

Анализ формулы (4) показывает, что КПД трансформатора зависит от коэффициента его загрузки и от характера ( ) нагрузки. Эти зависимости иллюстрируются графиками, приведенными на рис.6.

Экономия электроэнергии в трансформаторах. На подстанциях могут устанавливаться несколько трансформаторов, работающих параллельно. В этом случае суммарные потери в них определяются по формуле:

, (5)

где n –число параллельно работающих трансформаторов.

Экономия электроэнергии за счет снижения потерь может быть достигнута параллельным включением трансформаторов при увеличении нагрузки. На рис.7 показаны зависимости потерь активной мощности в одном и двух параллельно работающих трансформаторах от их нагрузки S. Так как потери мощности в одном трансформаторе согласно (5) равны

, (6)

а в двух параллельно включенных трансформаторах

(7)

то равенство будет иметь место при нагрузке, равной

. (8)

3. ЗАДАНИЕ НА РАСЧЁТ

1.Для заданной максимальной нагрузки выбрать необходимую мощность трансформаторов, параметры которых представлены в табл.1.

2. Для выбранного трансформатора построить зависимости суммарных потерь от нагрузки для одного трансформатора и двух, включенных параллельно.

3. Для графика нагрузки в относительных единицах, приведенного на рис.8, и заданной максимальной мощности определить число включенных трансформаторов, обеспечивающее в течение суток минимальные потери электроэнергии.

4.Рассчитать зависимость КПД трансформатора от нагрузки при заданном значении .

Таблица 1

Параметры трансформаторов

Рис.8. График нагрузки в процентах

4.РЕШЕНИЕ

Задана максимальная нагрузка . Выбор мощности трансформаторов осуществляется по двум условиям:

1.В нормальном режиме работы суммарная номинальная мощность трансформаторов должна превышать .

2.В аварийном режиме при отключении одного трансформатора оставшийся в работе должен обеспечить (с учетом 40% перегрузки) передачу мощности .

Следовательно условия выбора трансформаторов можно записать в виде:

Для заданной мощности эти условия будут иметь вид

По табл. 1 выбирается трансформатор .

По формулам (6) и (7) рассчитываются зависимости потерь от нагрузки при одном и двух, параллельно работающих трансформаторах. Результаты расчета сводятся в табл. 2.

Таблица 2

Расчет потерь мощности в трансформаторе

По данным табл. 5 строятся зависимости суммарных потерь от нагрузки, приведенные на рис.9.

Рис.9. Зависимости потерь от нагрузки

График в относительных единицах, приведенный на рис. 8, пересчитывается в именованные единице по формуле

, ,

где i –номер ступени графика нагрузки. Результаты расчетов сводятся в табл.3.

Таблица 3

График нагрузки в именованных единицах

По данным табл. 3 строится график нагрузки (кВА), показанный на рис.10.

Рис. 10. График нагрузки в именованных единицах

По формуле (8) определяется мощность , при которой выполняется равенство :

кВА.

Число включенных трансформаторов, обеспечивающих минимальные потери энергии в течении суток, определяется по алгоритму:

.

Результаты выбора представляются в виде графика, приведенного на рис.11.

Рис.11. Оптимальное число включенных трансформаторов

Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки рассчитывается по формуле (4). Коэффициент мощности принимается равным 0,8. Результаты расчета сводятся в табл.4.

Таблица 4

Расчет КПД трансформатора

По данным строится зависимость КПД от нагрузки, представленная на рис. 12. На рис. 13 показан фрагмент этой зависимости в области максимально возможно КПД.

Рис.12. Зависимость КПД от нагрузки

Рис.13. Фрагмент зависимости КПД от нагрузки в области максимального