Расчёт оптимальной загрузки трансформаторов (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство железнодорожного транспорта РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра: «Элетроснабжение железнодорожного транспорта »
Дисциплина: «Тяговые и трансформаторные подстанции»
Курсовая работа
«Расчёт оптимальной загрузки трансформаторов»
Выполнил:
студент группы ЭНС-04-2
Иванов А.К.
Проверил:
ст. преподаватель
Пузина Е.Ю.
Иркутск 2008
СОДЕРЖАНИЕ
1 Термины и определения …………..…………………………………….……4
2 Параметры и режимы работы трансформаторов ………………….……….6
3 Задание на расчёт …………...………………………………………………..16
4 Решение……….………………………………………………………………..17
5 Моделирование оптимального режима работы трансформаторов в среде MATHCAD…………………...…………………………………………………22
Библиографический список……………………………………………………..25
1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
График нагрузки (нагрузочная диаграмма) – кривая, показывающая изменение нагрузок за определенный промежуток времени.
Подстанция – электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобладания той или иной функции подстанций, они называются соответственно трансформаторными или преобразовательными.
Получасовой максимум – активная нагрузка, являющаяся максимальной из средних 30 – минутных нагрузок наиболее загруженной смены промышленного предприятия.
Потери активной мощности – активная мощность, расходуемая в элементах электрической сети.
Потери электрической энергии – электрическая энергия, расходуемая в элементах электрической сети.
Потребитель электрической энергии – группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещенных на определенной территории.
Приемник электрической энергии (электроприемник) – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
Расчетная нагрузка по допускаемому нагреву – неизменная во времени 30 – минутная нагрузка, которая вызывает такой же нагрев проводников сети или тепловой износ изоляции, как и реальная переменная во времени нагрузка.
Система электроснабжения – совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих электроснабжение района, города, предприятия.
Электрическая нагрузка – мощность, потребляемая электроустановкой в определенный момент времени.
Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
Электрическая энергия - форма энергии движущихся электронов или распределения электрического заряда в пространстве.
Электрооборудование – совокупность электротехнических устройств и (или) изделий.
Электроснабжение – обеспечение потребителей электрической энергией.
Электротехнические устройства – устройства, в которых при их работе производится, преобразуется, передается и распределяется электрическая энергия.
Электроустановка – энергоустановка, предназначенная для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии.
Энергопотребление - физическая величина, отражающая количество потребляемого хозяйственным субъектом энергоресурса определенного качества. Используется для расчета показателей энергоэффективности.
Энергосбережение - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
Эффективное использование ЭЭ - достижение технически возможной и экономически оправданной эффективности использования ЭЭ при существующем уровне развития технологии и одновременномснижении техногенного воздействия на окружающую среду.
2.ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформатором называют электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования одной системы переменного тока в другую. Наибольшее применение в электротехнических установках имеют силовые трансформаторы, посредством которых изменяют значения переменного напряжения и тока.
Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопровода, выполненного из листовой электротехнической стали, и двух обмоток, расположенных на его стержнях (рис. 1). Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока Г с напряжением
. К другой обмотке, называемой вторичной, подключен электроприемник, имеющий сопротивление 
.Первичная и вторичная обмотки не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на котором расположены обмотки, служит для усиления индуктивной связи между ними.
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в ее витках будет протекать переменный ток
, который создает переменный магнитный поток Ф. Замыкаясь в магнитопроводе, этот поток сцепляется с обеими обмотками и индуцирует в них ЭДС:в первичной обмотке ЭДС самоиндукции
, (1)во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции
, (2)где
-число витков в первичной и вторичной обмотках.При подключении нагрузки
к выводам вторичной обмотки под действием ЭДС 
создается ток 
и на ее выводах устанавливается напряжение 
. В повышающих трансформаторах 
, а в понижающих 
.Из выражений (1) и (2) видно, что ЭДС
и отличаются друг от друга из-за разного числа витков 
и 
, поэтому, применяя обмотки с требуемым соотношением витков, можно изготовить трансформатор на любое отношение напряжений. Отношение ЭДС обмоток, равное отношению числа их витков называется коэффициентом трансформации 
.Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой высшего напряжения (ВН); обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, - обмоткой низшего напряжения (НН).
На рис. 1б показано изображение однофазного трансформатора на принципиальных электрических схемах, а на рис. 1в и г приведена принципиальная схема трехфазного трансформатора и его условное графическое обозначение.
Трансформаторы обладают свойством обратимости, один и тот же трансформатор можно использовать в качестве повышающего и понижающего. Но обычно трансформатор имеет определенное назначение: либо он повышающий, либо - понижающий.
Трансформатор - это аппарат переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то магнитный поток в магнитопроводе трансформатора также будет постоянным как по величине, так и по направлению
, поэтому в обмотках не будет наводиться ЭДС, а следовательно, электроэнергия из первичной цепи не будет передаваться во вторичную.Силовой трансформатор состоит из следующих элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Магнитопровод с размещенными на его стержнях обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора являются неактивными (вспомогательными) частями.
Магнитопровод. Магнитопровод (рис.2) выполняет две функции:
· образует магнитную цепь, по которой замыкается поток Ф;
· является основой для крепления обмоток.
Магнитопровод состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм) стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующим лаком. Такая конструкция обеспечивает ослабление вихревых токов, наводимых в магнитопроводе переменным магнитным потоком, и следовательно, снижение потерь энергии в трансформаторе.
Обмотки силовых трансформаторов выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы, обеспечивающие механическую и электрическую прочность.