Розрахункова робота №6 «З’єднання фаз генератора та споживача зіркою, зіркою з нульовим проводом, трикутником»
Мета:систематизувати знання з теми «Трифазні електричні кола», навчитися розв’язувати задачі на обчислення струму і напруги в трифазному колі; пояснювати характер змін параметрів трифазного кола при несиметричному навантаженні та обриві лінійного проводу
Теоретичні відомості
З’єднання фаз генератора зіркою з нульовим проводом (Y0) виконується з’єднанням одних кінців трьох фаз (X,Y,Z) в одну точку (О), яка називається нейтральною, або нульовою. Від початків фаз (A,B,C) відводяться проводи (І, ІІ, ІІІ), що називаються лінійними, а від нульової точки відводиться провід (0-0), який називається нейтральним, або нульовим. Основні співвідношення між лінійними і фазними параметрами для з’єднання зірка:
; ІЛІН = ІФ
З’єднання фаз генератора трикутником виконується так: кінець першої фази з’єднується з початком другої, кінець другої – з початком третьої, а кінець третьої – з початком першої. Від точок усіх з’єднань відводяться проводи. Основні співвідношення між фазними і лінійними параметрами:
Uлін = Uф;
Фазні струми визначаються за формулами:
; ;
Коло споживає потужність:
активну P=3ּPф=3ּUфּІфּcos φф
реактивну Q=3ּQф=3ּUфּІфּsin φф
повну
Завдання
В трифазну чотирипровідну мережу з лінійною напругою увімкнули різні за характером опори. Визначити лінійні струми і накреслити в масштабі векторну діаграму кола. За векторною діаграмою визначити чисельне значення струму в нульовому проводі. Вихідні дані вибрати з таблиці 5 за варіантом, який відповідає номеру прізвища в навчальному журналі.
Таблиця5– Вихідні дані до розрахункової роботи №6
варіант
Номер схеми на рис.10
Uлін, В
варіант
Номер схеми на рис.10
Uлін, В
Схема 1
Схема 2
Схема 3
Схема 4
Схема 5
Схема 6
Схема 7
Схема 8
Схема 9
Схема 10
Рисунок 10 – Схеми до розрахункової роботи №6
САМОСТІЙНА РОБОТА №9
Тема 11. Трифазні трансформатори
Розрахункова робота №7 «Вибір трифазного трансформатора за технічними даними»
Мета:систематизувати знання з теми «Трансформатори», набути вмінь визначати основні параметри трифазного трансформатора і вибирати тип трансформатора за технічними даними.
Теоретичні відомості
Перетворення електричної енергії в трифазному ланцюзі здійснюють за допомогою трифазних трансформаторів. Вибір трансформатора здійснюється за потужністю та напругою первинної обмотки. При виборі трансформаторів необхідно забезпечити їх коефіцієнт навантаження kн, рівним 0,9…1,0.
В таблиці 6 наведені технічні дані деяких трифазних трансформаторів.
Таблиця 6 - Технічні дані трансформаторів
Тип
трансформатора
Sном,
кВА
Напруга обмоток, кВ
Втрати потужності, кВт
UК,
%
І1ХХ,
%
UH0M1
UНОМ2
РСТ
РО. НОМ
ТК-25/6; 10
0,23; 0,4
0,130
0,69
4,7
3,2
ТМ-40/6; 10
0,23, 0,4
0,175
1,00
4,7
3,0
ТМ-63/6; 10
0,23, 0,4
0,240
1,47
4,7
2,8
ТМ-100/6;10
0,23; 0,4
0,330
2,27
6,8
2,6
ТМ-160/6; 10
6,10
0,23; 0,4; 0,69
0,510
3,10
4,7
2,4
ТМ-250/6;10
0,23; 0,4; 0,69
0,740
4,20
4,7
2,3
ТМ-400/6;10
0,23; 0,4; 0,69
0,950
5,40
4,5
2,1
ТМ-630/6;10
0,23; 0,4; 0,69
1,310
7,60
5,5
2,0
ТМ-1000/6; 10
0,23; 0,4; 0,69
2.450
12,20
5,5
2,8
ТМ-1600/6; 10
0,23; 0,4; 0,69
3,300
18,00
5,5
2,6
ТМ-2500/6;10
0,4; 0,69; 1,0
4,300
24,00
5,5
1,0
Примітки: Трансформатор ТМ-630/10 – трифазний, з масляним охолоджуванням, номінальна потужність 630 кВА, номінальна первинна напруга 10 кВ. Вторинні напруги 0,23; 0,4 і 0,69 кВ. РСТ втрати потужності в сталі, Ро.ном - втрати потужності в обмотках в номінальному режимі, Uк, % - напруга короткого замикання: І1ХХ % - струм холостого ходу.
В таблиці 7 наведені технічні дані деяких комплектних конденсаторних установок
напругою 380 В.
Таблиця 7 - Технічні дані комплектних конденсаторних установок
напругою 380 В
Тип установки
Qб,
Тип установки
Qб,
Тип установки
Qб,
квар
квар
квар
УК-0,38-75
УК-0,38-220Н
УК-0,38-330Н
УК-0,38-78
УК-0,38-225
УК-0,38-430Н
УК-0,38-110Н
УК-0,38-300Н
УК-0,38-450H
УК-0,38-150Н
УК-0,38-320Н
УК-0,38-540Н
Завдання
Апаратний цех електротехнічного заводу споживає активну потужність Р2 при коефіцієнті потужності cos φ2. Для живлення споживачів цеху на підстанції встановили трифазні трансформатори з первинною напругою UHOM1. Однак енергосистема, обмеживши споживання реактивної потужності до QE, що називається оптимальною, зажадала встановити на нижчій напрузі підстанції 380 В конденсатори. Визначити: 1) необхідну потужність конденсаторної, батареї Q6 і вибрати її тип, користуючись таблицею 7; 2) номінальну потужність трансформатора на підстанції в двох випадках: а) до встановлення батареї, б) після встановлення батареї. На підставі таблиці 6 вибрати тип трансформатора; 3) в обох випадках визначити коефіцієнт корисної дії (ККД) трансформатора з урахуванням фактичного навантаження. Зробити висновки щодо доцільності компенсації реактивної потужності споживачів цеху. Вихідні дані вибрати з таблиці 8 за варіантом, який відповідає номеру прізвища в навчальному журналі.
Примітка 1. На підстанції можливе встановлення одного трансформатора або двох однакової потужності.
Примітка 2.Первинна напруга UHOM1 задана для вибору типа трансформатора.
Таблиця 8 – Вихідні дані для розрахункової роботи №7
Варіант
Р2,
кВт
cos φ2
QE,
квар
UHOM1,
кВ
Варіант
Р2,
кВт
cos φ2
QE,
квар
UHOM1,
кВ
0,75
0,85
0,8
0,65
0,7
0,8
0,79
0,75
0,8
0,87
0,75
0,75
0,76
0,84
0,75
0,75
0,77
0.70
0,8
0,75
0,69
0,86
0,75
0,72
0,83
0,85
0,93
0,65
0,65
0,83
Приклад
Підприємство споживає активну потужність Р2 =1550 кВт при коефіцієнті потужності cos φ = 0,72. Енергосистема призначила зменшити реактивну потужність, що споживається, до QЕ = 450 квар. Визначити: 1) необхідну потужність конденсаторної батареї та вибрати її тип; 2) необхідну трансформаторну потужність та коефіцієнт навантаження в двох випадках: а) до установки батареї; б) після установки батареї. Вибрати тип трансформатора. Номінальна напруга мережі 10 кВ.
Рішення.
1. Необхідна трансформаторна потужність до установки конденсаторів
За таблицею 6 вибираємо трансформатор типу ТМ-2500/10 з номінальною потужністю SНОМ = 2500 кВА, втратами потужності РСТ = 4,3 кВт, РО,НОМ = 24 кВт. Коефіцієнт завантаження
kЗ. = SТР / SНОМ = 2153 / 2500 = 0,86
2. Необхідна підприємству реактивна потужність
sin φ2 = sin (arccos 0,72) = 0,693
Q = STP sin φ2 = 2153 · 0,693 = 1492 квар
3. Необхідна потужність конденсаторної батареї
QБ = Q – QЕ = 1492 – 450 = 1042 квар
За таблицею 7 вибираємо комплектні конденсаторні установки типу
УК-0.38-540Н потужністю 540 квар в кількості 2 шт. Загальна реактивна потужність складе
Q/Б = 2 · 540 = 1080 квар,
що близько до необхідної потужності 1042 квар.
4. Нескомпенсована реактивна потужність
QНСК = Q – Q'Б = 1492 – 1080 = 412 квар
5. Необхідна трансформаторна потужність
Приймаємо до установки один трансформатор ТМ-1600/10 потужністю