Розрахунок зміни вторинної напруги

ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ ПУСКУ ТА НОМІНАЛЬНОЇ

РОБОТИ АСИНХРОННОГО КОРОТКОЗАМКНЕНОГО

ЕЛЕКТРОДВИГУНА

Для схеми на рис.2 по даним табл. 2.1 – 2.3 розрахувати зміни вторинної напруги силового понижуючого трансформатора у випадках:

- номінального режиму роботи і пуску асинхронного короткозамкненого електродвигуна сумірною з трансформатором потужності; оцінити отримані результати; накреслити електричну схему завдання.

 

Рис.2. Однолінійна електрична схема включення трифазного
асинхронного короткозамкненого двигуна

Таблиця 2.1

Вихідні дані до задачі № 2

Факультет	«m»	Електродвигун	Трансформатор	Лінійна напруга мережі Uc, кВ
ІБІ ЕБ		4А280S8У3	ТМ-63
	4А250М4У3	ТМ-100
	4А250S2У3	ТМ-100
	4А280S4У3	ТМ-160
	4А315S6У3	ТМ-160
	4А280М6У3	ТМ-100
	4А315М6У3	ТМ-160
	4А200L4У3	ТМ-63
	4А315S8У3	ТМ-160
	4А280М6У3	ТМ-100
ІІЕС		А4-400-4У3	ТМ-1000
	А4-630-8У3	ТМ-1000
	4АН355S4У3	ТМ-400
	4A315S6У3	ТМ-160
	4АН355М8У3	ТМ-250
	4A355M8У3	ТМ-250
	4A250M6У3	ТМ-63
	4A280M8У3	ТМ-100
	ДА304-315-10У3	ТМ-1000
	ДА304-500-8У3	ТМ-1000
БТІ		А4-400-6У3	ТМ-1000
	А4-630-6У3	ТМ-1000
	4АМ250М2У3	ТМ-160
	АО3-400М-4У3	ТМ-630
	А4-800-4У3	ТМ-1000
	4АМ250М4У3	ТМ-160
	4АН355М4У3	ТМ-630
	АО3-355М-4У3	ТМ-400
	А4-500-8У3	ТМ-1000
	ДА304-630-6У3	ТМ-1000

Примітка: «m» - передостання цифра номера залікової книжки

Таблиця 2.2

Паспортні дані трифазних знижувальних силових трансформаторів

Трансформатор	Sн,, кВА	U1н, кВ	U2н, кВ	Uк, %	pк, кВт	Схема з’єднання обмоток
ТМ-63-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	4,5	1,28	Y / Yн - 0
ТМ-100-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	4,5	1,97	Y / Yн - 0
ТМ-160-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	4,5	2,65	Y / Yн - 0
ТМ-160-10(6)		10 (6)	0,69	4,5	2,65	Y / Δ - 11
ТМ-250-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	4,5	3,70	Y / Yн - 0
ТМ-250-10(6)		10 (6)	0,69	4,5	3,70	Y / Δ - 11
ТМ-400-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	4,5	5,50	Y / Yн - 0
ТМ-400-10(6)		10 (6)	0,69	4,5	5,50	Y / Δ - 11
ТМ-630-10(6)		10 (6)	0,23; 0,4	5,5	7,60	Y / Yн - 0
ТМ-630-10(6)		10 (6)	0,69	5,5	7,60	Y / Δ - 11
ТМ-1000 -35			6,3; 10,5	6,5	12,2	Y / Yн - 0

 

Таблиця 2.3

Основні паспортні дані трифазних асинхронних

короткозамкнених електродвигунів

Електродвигун	Рн, кВт	Лінійна напруга статора Uн, В	ηн, %	сosφн		сosφпуск	Схема з’єднання обмоток статора
4А200L4У3				0,90		0,22	Y
4А280S8У3				0,84	6,5	0,20	Δ
4А250М6У3				0,88		0,19	Y
4А250S2У3				0,89	7,5	0,25	Y
4А280М8У3			92,5	0,85	6,5	0,20	Δ
4А355М8У3			93,5	0,85	6,5	0,22	Y
4А250М4У3				0,91		0,25	Y
4А280М6У3			92,5	0,89		0,21	Y
4АМ250М2У3				0,90	7,5	0,26	Δ
4АМ250М4У3				0,91	6,5	0,22	Y
4А280S6У3			92,5	0,89		0,24	Y
4А280S4У3			92,5	0,90		0,25	Y
4А315S6У3				0,90		0,21	Δ
4А315S8У3			93,5	0,85	6,5	0,28	Y
4А315М6У3			93,5	0,90		0,22	Y
4А355М8У3			93,5	0,85	6,5	0,22	Y
4АН355М8У3				0,86	5,5	0,23	Y
4АН355S4У3			94,5	0,91		0,27	Δ
А4-800-4У3			95,2	0,88	5,5	0,30	Y
ДАЗО4-315-10У3				0,80		0,28	Y
АО3-355М-4У3			94,5	0,93		0,26	Y
А4-400-4У3			94,2	0,80	5,7	0,32	Y
А4-400-6У3				0,85	5,3	0,29	Y
АО3-400М-4У3				0,91		0,28	Δ
4АН355М4У3			94,5	0,91	6,5	0,30	Y
ДАЗО4-500-8У3			94,2	0,82		0,30	Y
А4-500-8У3			94,2	0,83	4,8	0,31	Y
А4-630-8У3			94,5	0,83	4,8	0,28	Y
А4-630-6У3			94,7	0,86	5,3	0,33	Y
ДАЗО4-630-6У3			94,7	0,85	6,5	0,32	Y
А4-800-4У3			95,2	0,88	5,5	0,30	Y

 

Загальні положення

Для багатьох споживачів електроенергії вторинна обмотка трансформатора є джерелом живлення. Однією з основних паспортних характеристик вторинної обмотки є напруга холостого ходу U₂₀. Режим холостого ходу передбачає вимірювання фазної напруги на вторинній обмотці при відсутності навантаження і визначення таким чином напруги холостого ходу U₂₀ (фазна напруга на первинній обмотці в цьому режимі дорівнює своєму номінальному значенню).

Як відомо, фазна напруга вторинної обмотки навантаженого трансформатора менше номінальної (паспортної) U₂₀, тобто при приєднанні навантаження має місце зміна вторинної фазної напруги (U₂₀ – ). Якісною характеристикою цього явища служить відсоткова зміна вторинної напруги, яка дорівнює вираженому у відсотках відношенню зміни вторинної напруги до напруги холостого ходу:

. (2.1)

Розрахункові формули

У даній задачі необхідно визначити цей параметр для понижуючого трифазного трансформатора, коли в якості навантаження до нього підключений асинхронний короткозамкнений електродвигун сумірної потужності.

Зміна вторинної фазної напруги (U₂₀ – ) трифазного трансформатора визначається за формулою:

, (2.2)

де - сила струму навантаження трансформатора (А);

- коефіцієнт потужності навантаження.

і - активний і реактивний (індуктивний) опори короткого замикання трансформатора (власні опори фази), приведені до числа витків вторинної обмотки. Значення і знаходяться за паспортними даними трансформатора:

, (2.3)

де номінальні втрати короткого замикання (електричні втрати потужності в обмотках трансформатора) ;

- номінальний струм вторинної обмотки трансформатора :

 

, (2.4)

де - номінальна потужність трансформатора (визначається за паспортними даними) (кВА);

- номінальна вторинна напруга трансформатора (кВ).

визначається за формулою:

, ( 2.5)

де повний опір короткого замикання (повний власний опір фази трансформатора), приведений до числа витків вторинної обмотки (Ом):

, (2.6)

де приведена до числа витків вторинної обмотки напруга короткого замикання трансформатора (В):

, (2.7)

де коефіцієнт трансформації заданого силового трансформатора; напруга короткого замикання (В), яка визначається через паспортну величину і фазну первинну номінальну напругу .

Після визначення паспортних характеристик трансформатора і , необхідно визначити струм навантаження трансформатора , який дорівнює струму, споживаному електродвигуном.

Асинхронний короткозамкнений електродвигун має два основні режими роботи: номінальний режим і пусковий. Номінальний режим характеризується тим, що двигун споживає з мережі номінальну потужність і тому сила струму, використовувана двигуном, дорівнює номінальній. Пусковий режим характерний тим, що під час пуску в обмотках двигуна виникають значні пускові струми, які в 5 – 7 разів перевищують номінальні.

Тому розрахунок струмів електродвигуна в різних режимах проводиться таким чином:

- при роботі двигуна в номінальному режимі:

, (2.8)

де , , , – паспортні характеристики заданого електродвигуна;

- при прямому пуску двигуна:

, (2.9)

де коефіцієнт, що попередньо враховує зменшення пускового струму електродвигуна через зниження вторинної напруги трансформатора (вибирається довільно студентом у вказаному інтервалі);

коефіцієнт потужності навантаження трансформатора:

- при номінальному навантаженні електродвигуна ;

- при прямому пуску двигуна .

ЗАДАЧА № 3

РОЗРАХУНОК ПОТУЖНОСТІ І ВИБІР УСТАНОВКИ ДЛЯ
ЕЛЕКТРОПРОГРІВАННЯ БЕТОНУ

 

За даними табл.3:

- розрахувати потужність, необхідну для електропрогрівання бетонної конструкції;

- вибрати потрібне електрообладнання;

- накреслити електричну схему установки; вказати послідовність включення її (по напрузі) при підйомі температури і прогріванні.

 

Таблиця 3

Вихідні дані до задачі № 3

Спеціальність	«n»	Розміри конструкції, м	t, ^0 C навк. серед.	t, ^0 C ізотерм. прогріву	Додатковий фактор	Електрична мережа	Використовуване електрообладнання
L	B	H
ПЦБ
			0,12	-20		закр.приміщен.	трифазна	спец. підстанція
	5,7	2,1	0,27	-20		сильний вітер	однофазна	автотрансформатор
	21,3	3,2	0,16	-10		слабкий вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
	11,5	4,5	0,36	-20		слабкий вітер	однофазна	автотрансформатор
		3,7	0,18	-10		слабкий вітер	однофазна	автотрансформатор
		3,4	0,20	-20		закр.приміщен	трифазна	спец. підстанція
		3,15	0,21	-10		сильний вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
			0,15	-20		сильний вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
		2,9	0,36	-10		закр.приміщен	трифазна	автотрансформатор
	14,2	2,5	0,20	-10		закр.приміщен	трифазна	автотрансформатор
КПЦБ			3,6	0,20	-10		закр.приміщен.	однофазна	автотрансформатор
		5,6	0,29	-20		закр.приміщен	трифазна	спец. підстанція
		6,5	0,11	-10		закр.приміщен	трифазна	спец. підстанція
	4,0	2,5	0,26	-20		сильний вітер	однофазна	автотрансформатор
		3,3	0,32	-20		слабкий вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
	6,7	5,5	0,12	-10		слабкий вітер	трифазна	спец. підстанція
		6,3	0,11	-20		закр.приміщен	трифазна	автотрансформатор
		5,5	0,20	-20		слабкий вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
		3,7	0,16	-10		сильний вітер	однофазна	автотрансформатор
	9,3	5,9	0,20	-10		сильний вітер	трифазна	спец. підстанція

Таблиця 3 (продовження)

 

ЕБ БТІ ІІЕС
	6,0	4,7	0,31	-10		сильний вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри
	9,4	6,3	0,32	-20		закр.приміщен	однофазна	автотрансформатор
	9,0	6,5	0,20	-10		слабкий вітер	трифазна	спец. підстанція
	4,0	3,0	0,31	-20		сильний вітер	трифазна	автотрансформатор
		4,7	0,10	-10		закр.приміщен	трифазна	зварюв. трансфор - ри
	9,0	4,9	0,11	-20		слабкий вітер	трифазна	спец. підстанція
		5,8	0,18	-20		слабкий вітер	однофазна	автотрансформатор
	7,0	3,2	0,40	-10		сильний вітер	трифазна	спец. підстанція
	6,0	5,2	0,10	-20		закр.приміщен	однофазна	автотрансформатор
	5,2	2,3	0,22	-10		сильний вітер	трифазна	зварюв. трансфор - ри

 

Примітка: «n» - остання цифра номера залікової книжки

Загальні положення

При заливанні бетонних конструкцій на будівельних об'єктах при значних мінусових температурах необхідно застосовувати електропрогрівання бетону. Завданням цього процесу є не дати можливості рідкому розчину заморозитися, оскільки при заморожуванні бетону втрачає свою міцність цемент.

Процес електропрогрівання бетону заснований на перетворенні електричної енергії в теплову безпосередньо всередині бетону шляхом пропускання через нього змінного струму за допомогою електродів (електродний прогрів). Застосування постійного струму при цьому неприпустимо через електроліз води, що міститься в бетоні.

При застосуванні електропрогрівання ретельно дотримується режим нагріву і охолодження конструкцій, що забезпечує досягнення бетоном необхідної міцності.

Рекомендується включати електропрогрів, коли покладений бетон охолоне до температури не нижче + 5 º С. Ця початкова температура, тривалість витримування бетону при заданій температурі (ізотермічний прогрів), а також швидкість прогрівання є основними факторами, що визначають наростання міцності бетону. Для витримування заданих параметрів необхідна певна електрична потужність.

На різних стадіях прогріву необхідна різна потужність: при розігріві бетону до найвищої температури вона більше, ніж для підтримки температури на заданому рівні. Інтенсивність підйому температури приймається звичайно 5ºС /год. В табл.3.1 наведені питомі потужності для різних стадій електропрогрівання бетону залежно від модуля поверхні і температури навколишнього середовища.

Модулем поверхні М_п називається відношення поверхні охолодження конструкції до її об'єму .

Виділення необхідної кількості тепла в бетоні можливо тільки
в тому випадку, якщо він має достатню електропровідність протягом усього часу електропрогрівання. При цьому на величину електричного опору бетону істотний вплив робить волога, що міститься в ньому.

Природно, в процесі прогріву і схоплювання бетону кількість вільної вологи в ньому зменшується, внаслідок чого опір збільшується, а струм зменшується, що тягне за собою зниження кількості тепла, що виділяється. Підтримання тепловиділення на необхідному рівні можна досягти зміною напруги, що підводиться. Таким чином, якщо розігрів бетону починається при напрузі джерела 50 В (або близькому), то в подальшому напругу необхідно збільшувати.

Таблиця 3.1

Питомі потужності p₁ i p₂ для прогріву бетону залежно від модуля
поверхні і температури навколишнього середовищ

 

Мп,	Температура навколишнього середовища
- 10^0С	- 20^0С
Температура ізотермічного прогріву
40^0С	60^0С	40^0 С	60^0С
р1, підйом температури	р2, ізотермічний прогрів	р1, підйом температури	р2, ізотермічний прогрів	р1, підйом температури	р2, ізотермічний прогрів	р1, підйом температури	р2, ізотермічний прогрів
	3,64	1,22	3,89	1,70	3,91	1,46	4,13	1,95
	3,97	1,63	4,29	2,28	4,29	1,95	4,62	2,60
	4,29	2,03	4,70	2,84	4,69	2,43	5,11	3,24
	4,61	2,44	5,10	3,40	5,09	2,92	5,60	3,89
	5,10	3,04	5,72	4,25	5,70	3,64	6,33	4,86
	5,91	4,06	6,73	5,68	6,73	4,86	7,55	6,48