Задача №1. Визначити параметри і характеристики трифазного силового трансформатора
Трифазний три стрижневий двох обмотковий трансформатор з масляним охолодженням має наступні номінальні данні: нормальна потужність Sном, первинна напруга U1н,вторинна напруга U2н, втрати холостого ходу P, втрати короткого замикання Uк, струм холостого ходу I0 ; частота мережі живлення f=50 Гц.
| Sном | U1н | U2н | P | Pк | ВН/НН | Uк | I0 |
| 63000 | 110 | 10.5 | 73000 | 245000 | Y/∆-11 | 10.5 | 0.6 |
По прийнятим даним трансформатора потрібно розрахувати:
Коефіцієнт трансформації трансформатора.
Номінальні струми і струми обмоток трансформатора.
Параметри заступної схеми трансформатора. Накреслити заступну схему трансформатора.
Номінальне і максимальне значення ККД трансформатора при активному (cos 
2=1,0) і активно-індуктивному (cos 2=0,8) навантаженнях.
Побудувати криві залежності ККД трансформатора від коефіцієнта навантаження η =f(β) при cos 2=1,0 і cos 2=0,8.
Побудувати зовнішні характеристики трансформатора, змінюючи струм I2 від нуля до 1,2I2 при cos 2=1,0 і cos 2=0,8.
Побудувати векторну діаграму трансформатора, навантаженого до номінальної потужності активно-індуктивним навантаженням (cos 2=0,8).
Проаналізувати виконану задачу і зробити висновки.
До пункту 1. Номінальні фазні напруги обмоток визначаються в залежності від схеми з’єднання:
При з’єднанні обмоток трикутником(∆) фазна напруга дорівнює лінійній,
U2ф=U2л=1.2
При з’єднанні обмоток зіркою (Y) фазна напруга:
U1ф=U1л/ 
=6/ =3.46
Слід зазначити, що при умовній позначці схеми з’єднання обмоток трансформатора над рисою прийнято позначати схему з’єднання обмотки вищої напруги і під рискою – нижчої напруги.
Коефіцієнт трансформації трансформатора:
K= 
= 
2.88
До пункту 2. Якщо знехтувати струмом холостого ходу і втратами в трансформаторі, споживана S1 і що віддається S2 трансформатором у номінальному режимі повні потужності дорівнюють номінальній потужності Sн , тобто S1= S2= Sн. Для трифазної мережі:
Sн= Ч Ui ЧIi .
Тоді:
I1л= 
=144.3
I2н= 
= 
Фазні струми визначаються через лінійні струми для заданої схеми з’єднання обмоток. При з’єднанні зіркою Iф=Iл, а трикутником Iф=Iл/ .
До пункту 3. Для трифазного трансформатора звичайно відображується заступна схема однієї фази. Повний опір короткого замикання трансформатора:
Zк= 
= 
Де: U1фк-напруга на первинній обмотці в досліді короткого замикання,
U1фк= 
= 
Активний опір короткого замикання трансформатора:
Rк= 
= 
Реактивний опір короткого замикання трансформатора:
Xк= 
=42.12
Для визначення опорівR1 і R/2, X1 і X/2 Т-подібної заступної схеми необхідно загальний опір Rк=R1+R/2 і Xк= X1+ X/2 розподілити між їх складовими. Звичайно трансформатори проектуються так, щоб R1=R/2 і X1=X/2.
З урахуванням цього:
R1=R/2= 
=0.6 X1=X/2= 
=21.06
Повний опір вітки намагнічування:
Zm= 
= 
Де: I0ф- струм холостого ходу первинної обмотки,
I0ф= 
=0.83
Активний опір вітки намагнічування:
Rm= 
= 
Реактивний опір вітки намагнічування:
Xm= 
=11840.8
До пункту 4.ККД трансформатора:
При 
=1
η= 1 – 
=1
де: β=I2/I2н – коефіцієнт навантаження трансформатора.
ККД трансформатора має максимальне значення при:
Β= 
0.43
При =0.8
η=0.99
При =1
| β | 0 | 0.1 | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.75 |
| η | 0 | 0.98 | 0.991 | 0.991 | 0.998 | 0.99 | 0.997 |
при =0.8
| β | 0 | 0.1 | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.25 |
| η | 0 | 0.98 | 0.99 | 0.99 | 0.997 | 0.996 | 0.993 |
До пункту 6. Зовнішня характеристика трансформатора U2=f(I2) дозволяє визначити, на скільки знижується напруга на виході трансформатора внаслідок спадання напруги ∆U на його внутрішньому опорі:
U2=U2н-∆U де
∆U= 
Де: 
∆U(%)- відносна змінна напруги на затискачах вторинної обмотки навантаженого трансформатора,(%)
∆U(%) = βЧ(UkaЧ 
+Ukp 
)
Uka=1%
Ukp=3%
При cos 
=1
sin 
β1=0 β2=1.2
∆U(%)=0
∆U(%)=1.2
∆U=4.8
U2=395.8
При cos =0.8 sin .6
Β1=0 β2=1.2
∆U(%)=0 ∆U(%)=26.2
∆U=0 ∆U=104.8
U2= U2н =40 U2= 295.2 В
Будується максимальне значення магнитного потоку
Фм=Е1/4.44w1