Kolokwium poprawkowe Maszyny Elektryczne i Transformatory sem. III 2009/2010

Transformatory

Transformator trójfazowy ma następujące dane znamionowe: SN = 1600 kVA

fN = 50 Hz

U1N/U2N = 6300 ±5% / 400 V

PkN = 14 kW

poł. – Dy

uk%N = 6 %

Ponadto wiadomo, że:

napięcie zwojowe wynosi uphN ≈ 21 V/zw.

znamionowe parametry gałęzi poprzecznej schematu zastępczego typu Γ

wynoszą: RFeN = 41,6 kΩ., XmN = 4980 Ω

Obliczyć:

1. znamionowe prądy fazowe stron GN i DN

2. znamionowe napięcia fazowe stron GN i DN

3. znamionową liczbę zwojów uzwojenia DN

4. znamionowe straty stanu jałowego

5. napięcie po stronie DN transformatora pracującego na jałowo, zasilanego po stronie GN na zaczepie „+5%” napięciem U1 = 6,5 kV o częstotliwości znamionowej

6. znamionową, względną, procentową wartość rezystancji podłużnej schematu zastępczego typu Γ

7. napięcie po stronie DN transformatora, zasilanego po stronie GN na zaczepie „0”

napięciem U1 = U1N o znamionowej częstotliwości a obciążonego odbiornikiem o cosϕ2 = 0,8ind. i prądem I2 = 0,6·I2N

Rozwiązanie Transformatory

Ad. 1 znamionowy

prąd fazowy strony GN, połączenie Δ, więc: I

S

S

1600 ⋅103

I

1N

N

N

=

=

=

=

= ,

84 66 A

1phN

3

3 ⋅ 3 ⋅ U

3 ⋅ U

3 ⋅ 6300

1N

1N

znamionowy

prąd przewodowy strony DN, połączenie Y, więc: S

1600 ⋅103

I

= I

N

=

=

= 309

,

2

kA

1phN

1N

3 ⋅ U

3 ⋅ 400

1N

Ad. 2 znamionowe

napięcie fazowe strony GN, połączenie Δ, więc: U

= U = 6300 V

phN

1

1N

znamionowe napięcie fazowe strony DN, połączenie Y, więc: U

400

U

2N

=

=

=

9

,

230 V

2phN

3

3

Ad. 3 znamionowa liczba zwojów uzwojenia DN

U2phN

U

400

N

2 N

=

=

=

= 11 zw.

2 N

u

⋅

⋅

phN

3 u

3 21

phN

Ad. 4 znamionowe straty stanu jałowego U2phN

1

U2

63002

P

= 3⋅

= 3

1N

⋅

= 3⋅

= 862

,

2

kW

0 N

R

R

41600

FeN

FeN

Ad. 5 przekładnia napięciowa przy zasilaniu na zaczepie „+5%”

⎛

%

5

⎞

U

⋅ ⎜1+

⎟

1N

U

⎝

%

100

⎠

1 =

U

U

2

2 N

stąd:

U

6500

U = U

1

⋅

= 400⋅

= 393 V

2

2 N

U

⋅ 05

,

1

6300 ⋅ 05

,

1

1N

Ad. 6 znamionowa rezystancja podłużna schematu zastępczego typu Γ, liczona od strony GN

R

= PkN = Ω

kN

3 ⋅ 2

I phN

1

stąd względna, procentowa wartość rezystancji podłużnej schematu zastępczego typu Γ

R

R

⋅ I

P ⋅ I

r

kN

=

⋅100%

kN

1phN

=

⋅100%

kN

phN

1

=

⋅100%

k % N

Z

U

3⋅ I2

⋅ U

1N

phN

1

1phN

1N

P

P

14 ⋅103

r

kN

=

⋅100%

kN

=

⋅100% =

⋅100% = 875

,

0

%

k % N

3 ⋅ I

⋅ U

S

1600 ⋅103

1N

1N

N

Ad. 7 znamionowy procentowy czynny spadek napięcia (składowa czynna napięcia zwarcia) oraz znamionowy procentowy bierny spadek napięcia (składowa bierna napięcia zwarcia) odpowiadają wartościom względnym znamionowej rezystancji zwarcia i znamionowej reaktancji zwarcia wyrażonym w procentach u

= r

= 875

,

0

%

kR % N

k % N

stąd

u

= u2

− u2

= 62 − 875

,

0

2 = 94

,

5

%

kX % N

k % N

kR % N

procentowa zmiana napięcia przy obciążeniu indukcyjnym (przyjmujemy wzór uproszczony) Δu = β⋅

⋅

ϕ +

⋅

ϕ =

⋅

⋅

+

⋅

=

%

%

(u

cos

u

sin

kR % N

2

kX % N

2 )

,

0 6 ( 875

,

0

8

,

0

94

,

5

,

0 6)

56

,

2

I

gdzie:

2

β =

i cos ϕ - współczynnik mocy obciążenia 2

I2N

napięcie po stronie wtórnej

⎛

u

Δ

⎞

⎛

56

,

2

⎞

U = U

⋅⎜1

%

−

⎟ = 400⋅⎜1−

⎟ =

8

,

389 V

2

2 N

⎝

%

100

⎠

⎝

100 ⎠