150801 (621433), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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
| № | Тип и мощность, кВА | Рх, кВт | Рк, кВт |
| 1 | ТМ–25 | 0.125 | 0.6 |
| 2 | ТМ–40 | 0.180 | 0.88 |
| 3 | ТМ–63 | 0.265 | 1.28 |
| 4 | ТМ–100 | 0.365 | 1.97 |
| 5 | ТМ–160 | 0.540 | 2.65 |
| 6 | ТМ–250 | 0.780 | 3.7 |
| 7 | ТМ–400 | 1.080 | 5.5 |
| 8 | ТМ–630 | 1.680 | 7.6 |
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
| S, кВА | | |
| 0 | 0,78 | 1,56 |
| 20 | 0,80 | 1,57 |
| 40 | 0,87 | 1,61 |
| 60 | 0,99 | 1,67 |
| 80 | 1,16 | 1,75 |
| 100 | 1,37 | 1,86 |
| 120 | 1,63 | 1,99 |
| 140 | 1,94 | 2,14 |
| 160 | 2,30 | 2,32 |
| 180 | 2,70 | 2,52 |
| 200 | 3,15 | 2,74 |
| 220 | 3,65 | 2,99 |
| 240 | 4,19 | 3,26 |
| 260 | 4,78 | 3,56 |
| 280 | 5,42 | 3,88 |
| 300 | 6,11 | 4,22 |
| 320 | 6,84 | 4,59 |
| 340 | 7,62 | 4,98 |
| 360 | 8,45 | 5,40 |
| 380 | 9,33 | 5,83 |
| 400 | 10,25 | 6,30 |
| 420 | 11,22 | 6,78 |
| 440 | 12,24 | 7,29 |
| 460 | 13,31 | 7,82 |
| 480 | 14,42 | 8,38 |
| 500 | 15,58 | 8,96 |
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
| Номер ступени графика | | |
| 1 | 20 | 96 |
| 2 | 30 | 144 |
| 3 | 80 | 384 |
| 4 | 100 | 480 |
| 5 | 45 | 216 |
| 6 | 25 | 120 |
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
| № | S, кВА | |
| 1 | 0 | 0 |
| 2 | 1 | 50.63 |
| 3 | 5 | 83.66 |
| 4 | 10 | 91.05 |
| 5 | 20 | 95.22 |
| 6 | 30 | 96.64 |
| 7 | 40 | 97.34 |
| 8 | 50 | 97.73 |
| 9 | 60 | 97.97 |
| 10 | 70 | 98.12 |
| 11 | 80 | 98.22 |
| 12 | 90 | 98.28 |
| 13 | 100 | 98.31 |
| 14 | 110 | 98.33 |
| 15 | 114,75 | 98.33 |
| 16 | 120 | 98.33 |
| 17 | 130 | 98.32 |
| 18 | 140 | 98.30 |
| 19 | 150 | 98.27 |
| 20 | 160 | 98.24 |
| 21 | 170 | 98.20 |
| 22 | 180 | 98.16 |
| 23 | 190 | 98.12 |
| 24 | 200 | 98.07 |
| 25 | 210 | 98.02 |
| 26 | 220 | 97.97 |
| 27 | 230 | 97.92 |
| 28 | 240 | 97.86 |
| 29 | 250 | 97.81 |
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













