Пример 1. Использование программной анимации
Продольная ветвь схемы замещения содержит активное RТ и реактивное XТ сопротивления обмоток трансформатора (см. рис. 26). Эти сопротивления равны сумме соответственно активных и реактивных сопротивлений первичной и приведенной к ней вторичной обмоток. Обычно схема замещения приводится к высшему напряжению и при этом приведении сопротивление вторичной обмотки умножается на квадрат коэффициента трансформации kT.
В программе Lepsnv5.exe реализован развернутый вариант схемы замещения без приведения параметров к одному напряжению: в продольную ветвь дополнительно включен идеальный трансформатор, характеризуемый kT, а сопротивления разделены на составляющие первичной и вторичной обмоток (рис. 85). Меню Файл содержит пункт Схема замещения, выбор которого приводит к появлению одноименного окна (если оно было закрыто). Для выбора анимации режимов принципа действия двухобмоточного трансформатора и автотрасформатора, опытов холостого хода и короткого замыкания, используйте переключатели в нижней части окна Схема замещения (рис. 86). Кнопка Сброс используется для остановки программной анимации.
| Рис. 85 |
| Рис. 86 |
Для знакомства с физическим смыслом параметров схемы замещения необходимо активизировать окно Схема замещения щелчком курсора и подвести курсор к элементу схемы. Значок курсора изменит вид с 
на и появится всплывающая подсказка с наименованием элемента схемы замещения (рис. 87). Щелчок мыши приводит к показу соответствующей анимации, иллюстрирующей физический процесс, соответствующий выбранному элементу, и появление в нижней части окна Схема замещения описание физического смысла (рис. 88).
Важно! При выборе элемента схемы нужно учитывать, что точка вызова режима демонстрации физического смысла и всплывающей подсказки в продольной ветви расположена правее элементов. Следует ориентироваться по тексту всплывающей подсказки при изменении значка курсора на .
| Рис. 87 |
Важно! Обратите внимание: в программе Lepsnv5.exe для обозначения параметров схемы замещения используются обозначения, отличные от принятых в разделе 2.4.2: вместо RТ использовано r т, XТ – х т и т.д.
| Рис. 88 |
Пример 2. Расчет параметров схемы замещения
двухобмоточного трансформатора
Рассмотрим расчет параметров Г-образной схемы замещения (см. рис. 26– б) для трансформатора ТМН-2500/110. Расчетные параметры RT, XT, GT, BT определяют по паспортным данным трансформатора (для выполнения работы соответствующие данные приведены в таблице индивидуальных вариантов):
SТ ном – номинальная мощность трансформатора, SТ ном = 2500 кВА;
Uвн, Uнн – номинальные напряжения обмоток высшего и низшего напряжения трансформатора, Uвн = 110 кВ, Uнн = 6,6 (11,0) кВ;
D Pх – потери активной мощности при холостом ходе трансформатора, D Pх = 5,5 кВт;
Iх – ток холостого хода, % Iном (в приведении параметров схемы замещения к высшему напряжению Iном = Iвн), Iх = 1,5%;
uк – напряжение короткого замыкания, % Uном (в приведении параметров схемы замещения к высшему напряжению Uном = Uвн), uк = 10,5%;
D Pк – потери активной мощности при коротком замыкании трансформатора, D Pк = 22 кВт.
Рассчитаем активное сопротивление продольной ветви Г-образной схемы замещения трансформатора по формуле (22):
Ом.
Рассчитаем индуктивное сопротивление трансформатора продольной ветви Г-образной схемы замещения трансформатора по формуле (23):
Ом.
Рассчитаем активную проводимость поперечной ветви Г-образной схемы замещения трансформатора по формуле (25):
См.
Рассчитаем величину потерь реактивной мощности D Qх по формуле (28):
Рассчитаем реактивную проводимость поперечной ветви Г-образной схемы замещения трансформатора по формуле (26):
См.
Пример 3. Расчет параметров схемы замещения
автотрансформатора
Рассмотрим расчет параметров трехлучевой схемы замещения для автотрансформатора АТДЦТН-63000/220 (схема аналогична схеме замещения трехобмоточного трансформатора – см. рис. 29). Расчетные параметры RTв, RTс, RTн, XTв, XTс, XTн, GT, BT и D Qх определяют по паспортным данным автотрансформатора (для выполнения работы соответствующие данные приведены в таблице индивидуальных вариантов):
SАТ ном – номинальная мощность автотрансформатора (АТ),
SАТ ном = 63000 кВА;
Uвн, Uсн, Uнн – номинальные напряжения обмоток высшего, среднего и низшего напряжения АТ, Uвн = 230 кВ, Uсн = 131 кВ, Uнн = 6,6 (10,5; 38,5) кВ;
D Pх – потери активной мощности при холостом ходе АТ,
D Pх = 45 кВт;
Iх – ток холостого хода, % Iном (в приведении параметров схемы замещения к высшему напряжению Iном = Iвн), Iх = 0,6%;
uкв-с, uкв-н и uкс-н – напряжения короткого замыкания на каждую пару обмоток, % Uном (в приведении параметров схемы замещения к высшему напряжению Uном = Uвн), uкв-с = 11 кВ, uкв-н = 34 кВ, и uкс-н = 21 кВ;
D Pкв-с, D Pкв-н и D Pкс-н – потери активной мощности на каждую пару обмоток, при коротком замыкании АТ, кВт, или только одно значение потерь короткого замыкания ∆ Рк = ∆ Ркв-с = 215 кВт;
a нн – доля мощности обмотки низшего напряжения от номинальной мощности АТ (
), a нн = 0,5.
Рассчитаем активную проводимость поперечной ветви схемы замещения АТ по формуле (25):
См.
Рассчитаем величину потерь реактивной мощности АТ D Qх по формуле (28):
Рассчитаем реактивную проводимость поперечной ветви схемы замещения АТ по формуле (26):
См.
Если в исходных данных заданы потери активной мощности на каждую пару обмоток, то значения потерь активной мощности в каждой обмотке рассчитываются по формулам (32). После этого активные сопротивления обмоток АТ рассчитываются, как и для двухобмоточного трансформатора, по формуле (22), с подстановкой соответствующего значения потерь:
, Ом; 
, Ом; 
, Ом.
Если в исходных данных, как в рассматриваемом примере, задано только одно значение потерь короткого замыкания ∆ Рк = ∆ Ркв-с, то активные сопротивления обмоток высшего и среднего напряжений АТ равны между собой:
Ом.
Активное сопротивление обмотки низшего напряжения определяется ее мощностью и вычисляется по формуле:
Ом.
Индуктивные сопротивления обмоток АТ рассчитываются, как и для двухобмоточного трансформатора, по формуле (23), с подстановкой соответствующего значения напряжения короткого замыкания. Рассчитаем значения напряжений короткого замыкания для каждой обмотки по формулам (30):
Индуктивные сопротивления обмоток АТ рассчитываются, как и для двухобмоточного трансформатора, по формуле (23), с подстановкой соответствующего значения напряжения короткого замыкания. При этом одно из значений реактивных сопротивлений, значительно меньшее двух других по абсолютной величине, и принимается равным нулю [9, 10, 23, 26]:
Ом;
Ом;
.
Варианты индивидуальных заданий
Условные обозначения в таблице вариантов: ПДТ – принцип действия трансформатора; ПДА – принцип действия автотрансформатора; ОХХ – опыт холостого хода; ОКЗ – опыт короткого замыкания.
| № | Режим и параметр для п.1 хода работы | Исходные данные для п.2 хода работы (Трансформаторы трехфазные напряжением 110 кВ)[1] | ||||||
| Тип | Uвн, кВ | Uнн, кВ | D Pх, кВт | D Pк, кВт | uк, % | Iх, % | ||
| 1. | ПДА, x т1 | ТМН-6300/110 | 6,6; 11,0 | 10,0 | 10,5 | 1,0 | ||
| 2. | ОКЗ, x т2 | ТДН-10000/110 | 6,6; 11,0 | 14,0 | 10,5 | 0,9 | ||
| 3. | ОХХ, r т2 | ТДН-16000/110 | 6,6; 11,0 | 21,0 | 10,5 | 0,85 | ||
| 4. | ОХХ, g т | ТРДН-25000/110 | 6,3; 10,5 | 25,0 | 10,5 | 0,75 | ||
| 5. | ОКЗ, x т2 | ТРДН-32000/110 | 6,3; 10,5 | 32,0 | 10,5 | 0,75 | ||
| 6. | ПДТ, r т1 | ТРДН-40000/110 | 6,3; 10,5 | 42,0 | 10,5 | 0,70 | ||
| 7. | ОХХ, b т | ТРДЦН-63000/110 | 6,3; 10,5 | 59,0 | 10,5 | 0,65 | ||
| 8. | ПДТ, b т | ТРДЦН-80000/110 | 6,3; 10,5 | 70,0 | 10,5 | 0,60 | ||
| 9. | ОКЗ, g т | ТРДЦН-125000/110 | 10,5 | 10,5 | 0,55 | |||
| 10. | ПДТ, r т1 | ТД(ТДЦ)-80000/110 | 3,15–13,8 | 10,5 | 0,60 | |||
| 11. | ПДА, r т2 | ТДЦ-125000/110 | 10,5;13,8 | 10,5 | 0,55 | |||
| 12. | ПДА, x т1 | ТДЦ-200000/110 | 13,8;15, 75;18,0 | 10,5 | 0,50 | |||
| 13. | ПДА, r т1 | ТДЦ-250000/110 | 15,75 | 10,5 | 0,50 | |||
| 14. | ПДТ, r т2 | ТДЦ-400000/110 | 10,5 | 0,45 |
| № | Режим и параметр для п.1 хода работы | Исходные данные для п.2 хода работы (Автотрансформаторы трехфазные и однофазные напряжением 150,220, 330, 500, 750 и 1150 кВ)[2] | ||||||||||||
| Тип | Uвн, кВ | Uсн, кВ | Uнн, кВ | D Pх, кВт | D Pк, кВт | uк, % | Iх, % | a нн | ||||||
| в–с | в–н | с–н | в–с | в–н | с–н | |||||||||
| 15. | ПДТ, r т1 | АТДЦТН-125000/220 | 6,3;10,5;38,5 | – | – | 0,5 | 0,5 | |||||||
| 16. | ОКЗ, b т | АТДЦТН-200000/220 | 6,3;10,5;38,5 | – | – | 0,5 | 0,4 | |||||||
| 17. | ПДТ, r т2 | АТДЦТН-250000/220 | 11;13,8; 15,75; 38,5 | – | – | 0,5 | 0,4 | |||||||
| 18. | ОКЗ, r т1 | АОДЦТН-267000/750 | 750/ 
| 230/
| 10,5 | – | – | 0,4 | 0,3 | |||||
| 19. | ОХХ, x т2 | АОДЦТН-333000/750 | 750/
| 230/
| 15,75 | – | – | 0,35 | 0,36 | |||||
| 20. | ОХХ, b т | АОДЦТ-667000/1150 | 1150/
| 500/
| – | – | 11,5 | 0,35 | 0,27 | |||||
| 21. | ПДА, x т2 | АТДТНГ-100000/150 | 6,6 | 5,3 | 1,5 | – | ||||||||
| 22. | ОХХ, r т1 | АТДЦТН-125000/330 | 6,6; 11;15,75 38,5 | – | – | 0,5 | 0,5 | |||||||
| 23. | ПДТ, x т1 | АТДЦТН-200000/330 | 6,6 | – | – | 22,5 | 0,5 | 0,4 | ||||||
| 24. | ОКЗ, b т | АТДЦТН-250000/330 | 10,5;38,5 | 10,5 | 0,5 | – | ||||||||
| 25. | ОКЗ, r т1 | АТДЦТН-240000/330 | 11; 38,5 | 9,6 | 0,5 | – | ||||||||
| 26. | ПДА, b т | АТДЦТН-250000/500 | 11; 38,5 | – | – | 18,5 | 0,5 | 0,4 | ||||||
| 27. | ПДТ, r т2 | АОДЦТН-133000/330 | 330/
| 230/
| 10,5; 38,5 | 60,4 | 48,5 | 0,15 | – | |||||
| 28. | ПДТ, g т | АОДЦТН-167000/500 | 500/
| 230/
| 10,5; 38,5 | – | – | 9,5 | 0,3 | 0,2 |
Задания на защиту работы
Целью защиты лабораторной работы является проверка самостоятельности ее выполнения и понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя продемонстрировать умения:
- понимать разницу между типовой Г-образной схемой замещения трансформатора (см. рис. 26) и схемой замещения, реализованной в программе Lepsnv5.exe;
- понимать принцип действия трансформатора и автотрансформатора и демонстрировать принцип действия с использованием программной анимации Lepsnv5.exe;
- понимать назначение опытов короткого замыкания и холостого хода с точки зрения расчета схемы замещения трансформатора и демонстрировать опыты с использованием анимации Lepsnv5.exe;
- понимать физический смысл параметров схем замещения трансформатора и автотрансформатора и демонстрировать физический смысл с использованием программной анимации Lepsnv5.exe;
- понимать физический смысл исходных данных для расчета параметров схем замещения трансформаторов и автотрансформаторов и владеть навыками расчета параметров;
- выполнять любой расчет п.2 хода выполнения работы для измененных исходных данных.
