В этой схеме фазное напряжение в раз больше напряжений полуфаз.
5. Параллельная работа трансформаторов
Рассмотрим на примере работы однофазных трансформаторов.
Рисунок 5.1
5.1 Условия параллельной работы
Необходимо обеспечить равенство первичных и вторичных напряжений, как следствие – равенство коэффициентов трансформации – КТр1=Ктр2±0,5%.
Трансформаторы должны иметь равные напряжения короткого замыкания UкТр1%=U ктр2|% ±10%. Это означает, что различие номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не должно превышать предела соотношения 3:1.
Трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединения обмоток.
5.2 Порядок включения трансформаторов на параллельную работу
Включить первичные обмотки обоих трансформаторов в сеть (S1 и S2).
При равенстве напряжений V1=V2 включить S3.
Включить S4 и при V3=0 включить S5.
Подключить нагрузку (S6).
5.3 Параллельная работа трансформаторов при несоблюдении условий параллельной работы
5.3.1
Параллельная работа при разных
коэффициентах трансформации
КТр1≠КТр2
(
)
Рисунок 5.2
В этом случае в трансформаторах протекают уравнительные токи (смотри рисунок 5.1), которые могут перегружать их.
5.3.2
Параллельная работа трансформаторов
при неравенстве напряжений короткого
замыкания (
)
Схема замещения при параллельной работе трансформаторов может быть представлена в виде (рисунок 5.3).
Рисунок 5.3
По схеме
, (5.1)
где
β
– относительные значения токов,
- отношение напряжений короткого
замыкания трансформаторов.
Внешние характеристика параллельно работающих трансформаторов имеют вид.
Рисунок 5.4
Вывод: трансформатор Тр1 - недогружен, Тр2 - перегружен за счет уравнительных токов.
5.3.3 Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам соединения обмоток
В этом случае параллельная работа трансформаторов невозможна. Если параллельно работающие трансформаторы имеют группы 0 и 6, то
Рисунок 5.5
Даже при группах соединения обмоток 0, 11 уравнительный ток превышает номинальный в несколько раз.
Рисунок 5.6
;
,
(5.2)
Т.е. здесь уравнительный ток может достигать пятикратного значения от номинального тока.
Лекция №4
6. Специальные трансформаторы
К специальным трансформаторам можно отнести:
Автотрансформаторы;
Многообмоточные трансформаторы;
Трансформаторы напряжения и тока;
Трансформаторы – делители частоты и фазопреобразователи;
Сварочные трансформаторы;
Импульсные и частотные трансформаторы и другие.
6.1 Автотрансформаторы (атр)
Автотрансформатором называется такой трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. На рисунке 6.1 показан понижающий трансформатор. Как и у однофазного двухобмоточного трансформатора (ОТ):
=
(без
учёта потерь)
, (6.1)
Рисунок 6.1
Преимущество АТР по сравнению с соответствующей мощности однофазным трансформатором.
Размеры и масса АТР при малых коэффициентах трансформации меньше, чем у аналогичного по мощности однофазного двухобмоточного трансформатора. В двухобмоточном трансформаторе расчётная мощность обоих обмоток
,
(6.2)
В АТР расчётную мощность можно представить в виде суммы мощностей обмоток на участках Аа и ax, т.е.:
,
(6.3)
,
(6.4)
На участке ax через обмотку проходит ток, равный векторной сумме токов.
Следовательно, расчётная мощность обмотки на участке:
,
(6.6)
Расчётная мощность всех участков обмоток АТР:
,
(6.7)
Таким образом, расчётная мощность АТР меньше, чем мощность обмоток двухобмоточного трансформатора при той же самой проходной мощности S = I1E1 ≈ I2 E2, передаваемой из первичной цепи во вторичную.
Потери в обмотках АТР меньше, чем в соответствующей мощности двухобмоточного трансформатора.
В АТР электрические потери определяются суммой потерь на участках Аа и ax.
∆Pэл. АТР = ∆PAa + ∆Pax, (6.8)
или
∆Pэл. АТР = I2AarAa + I2axrax = I21rAa + I212rax, (6.9)
rAa
r1
r1
r1
,
(6.10)
где r1 – сопротивления обмотки Ax АТР, равное сопротивлению первичной обмотки двухобмоточного трансформатора соответствующей мощности.
На участке ax АТР проходит ток:
,
(6.11)
Таким образом из (6.10) и (6.11) потери в АТР определяются:
∆P
АТР=I12r1(1-
)+
I22r12(1-
)2=[(
I12r1+
I22r2)
(1-
)](1-
),(6.12)
Формула
(6.12) показывает, что потери мощности в
АТР меньше, чем в двухобмоточном
трансформаторе на (1-
)
и незначительны при К→1.
Недостатки АТР.
Малое сопротивление к.з., а следовательно большие токи к.з.
Возможен переход первичного высокого напряжения в цепь обмотки низкого напряжения.
Рисунок 6.2
Многообмоточные трансформаторы
В силовых передачах электроэнергии довольно широко применяются трёхобмоточные трансформаторы, в радиотехники и автоматике – многообмоточные.
Рассмотрим работу многообмоточных трансформаторов на примере трёхобмоточных (рисунок 6.3).
Коэффициенты
трансформации:
.
Рисунок 6.3
Установившиеся процессы в обмотках описываются следующими основными уравнениями.
Схема замещения с приведенными параметрами основных уравнений трансформатора имеет вид (рисунок 6.4):
Рисунок 6.4
Векторная диаграмма показана на рисунке 6.5:
Рисунок 6.5
Параметры схемы замещения и векторной диаграммы можно определить расчётным или опытным путём. Параметры контура намагничивания определяют опытом холостого хода как и у обычного трансформатора. Параметры Z1, Z’2, Z’3определяют тремя опытами короткого замыкания (рисунок 6.6).
Рисунок 6.6
Решая, три уравнения получаем:
Z1
=
ZK12
-
Z2’
=
;Z3’
=
,
(6.14)
где
a
=
Согласно ГОСТ силовые трёхобмоточные трансформаторы выполняются на одну номинальную мощность для всех трёх обмоток.
Схемы и группы соединений силовых трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов ограничена в соответствии с ГОСТ только двумя вариантами.
Трансформаторы для преобразования числа фаз
Схема преобразования трёхфазного напряжения в двухфазное (схема Скотта).
Рисунок 6.7
Необходимо
при этом согласовать коэффициенты
трансформации Тр1 и Тр2 так чтобы U2Тр1=
U2Тр2.
Для этого KТр1=
KТр2.
Схема преобразования трёхфазного напряжения в шестифазное (рисунок 6.8)
Рисунок 6.8
Трансформаторы для преобразования частоты
Рассмотрим схему удвоителя частоты на примере использования двух однофазных трёхобмоточных трансформаторов (рисунок 6.9).
Рисунок 6.9
i11=i12
При Iу=0 диаграмма напряжений имеет вид.
Рисунок 6.10
При Iу=пост диаграмма имеет вид.
Рисунок 6.11
Рисунок 6.11