Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

3_modul_kruglikov

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
1.92 Mб
Скачать

3 модуль.

1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформатор статический электромагнитный аппарат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, той же частоты. Трансформаторы применяют в электрических цепях при передаче и распределении электрической энергии, а также в сварочных, нагревательных, выпрямительных электроустановках и многом другом.

Трансформаторы различают по числу фаз, числу обмоток, способу охлаждения. В основном используются силовые трансформаторы, предназначенные для повышения или понижения напряжения в электрических цепях.

Устройство и принцип работы

Схема однофазного двухобмоточного трансформатора представлена ниже.

На схеме изображены основные части: ферромагнитный сердечник, две обмотки на сердечнике. Первая обмотка и все величины которые к ней относятся (i1-ток, u1-напряжение, n1-число витков,Ф1

магнитный поток) называют первичными, вторую обмотку и соответствующие величины - вторичными.

Первичную обмотку включают в сеть с переменным напряжением, её намагничивающая сила i1n1 создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, который сцеплен с обеими обмотками и в них индуцирует ЭДС e1= -n1 dФ/dt, e2= -n2dФ/dt. При синусоидальном изменении магнитного потока Ф = Фm sinωt , ЭДС равно e = Em sin (ωt-π/2). Для того чтобы посчитать действующее значение ЭДС нужно воспользоваться формулой E=4.44 f n Фm,

где f- циклическая частота, n – количество витков, Фm – амплитуда магнитного потока. Причем если вы хотите посчитать величину ЭДС в какой либо из обмоток, нужно вместо n подставить число витков в данной обмотке.

Из приведенных выше формул можно сделать вывод о том, что ЭДС отстает от магнитного потока на четверть периода и отношение ЭДС в обмотках трансформатора равно отношению чисел витков E1/E2=n1/n2.

Если вторая обмотка не находится под нагрузкой, значит трансформатор находится в режиме холостого хода. В этом случае i2 = 0, а u2=E2, ток i1 мал и мало падение напряжения в первичной обмотке, поэтому u1≈E1 и отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений u1/u2 = n1/n2 = E1/E2 = k. Из этого можно сделать вывод, что вторичное напряжение может быть меньше или больше первичного, в зависимости от отношения чисел витков обмоток. Отношение первичного напряжения ко вторичному при холостом ходе трансформатора называется коэффициентом трансформации k.

Как только вторичная обмотка подключается к нагрузке, в цепи возникает ток i2, то есть совершается передача энергии от трансформатора, который получает ее из сети, к нагрузке. Передача энергии в самом трансформаторе происходит благодаря магнитному потоку Ф.

Обычно мощность на выходе и мощность на входе приблизительно равны, так как трансформаторы являются электрическими машинами с довольно высоким КПД, но если требуется произвести более точный расчет, то КПД находиться как отношение активной мощности на выходе к активной мощности на входе η = P2/P1.

Магнитопровод трансформатора представляет собой закрытый сердечник собранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 или 0,35мм.

Перед сборкой листы с обеих сторон изолируют лаком.

По типу конструкции различают стержневой (Г-образный) и броневой (Ш-образный) магнитопроводы. Рассмотрим их структуру.

Стержневой трансформатор состоит из двух стержней, на которых находятся обмотки и ярма, которое соединяет стержни, собственно, поэтому он и получил свое название. Трансформаторы этого типа применяются значительно чаще, чем броневые трансформаторы.

Броневой трансформатор представляет собой ярмо внутри которого заключается стержень с обмоткой. Ярмо как бы защищает стержень, поэтому трансформатор называется броневым.

2 ВОПРОС. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ.

Рисунок с тетради.

Схема замещения трансформатора представляет собой сочетание двух схем замещения — первичной и вторичной обмоток, которые соединены между собой в точка. В цепи первичной обмотки включены сопротивления R1 и Х1 , а в цепи вторичной обмотки — сопротивления R'2 в Х'2.Участок схемы замещения между точками а и б, по которому проходит ток I0, называют намагничивающим контуром. На вход схемы замещения подают напряжение Ú1, к выходу ее подключают переменное сопротивление нагрузкиZ'н, к которому приложено напряжение — Ú'2.

Еще один вариант этого вопроса.

Режим холостого хода. В этом режиме сопротивление нагрузки равно бесконечности, в результате чего трансформатор эквивалентен обычной катушке индуктивности с ферромагнитным сердечником. В режиме холостого хода трансформатор можно представить схемой замещения, приведенной рисунке 2.

Рисунок 2 Схема замещения трансформатора для режима холостого хода (а — последовательная, б — параллельная) В эквивалентной схеме трансформатора, приведенной на рисунке 2:

r1 — активное сопротивление первичной обмотки

LS1 — индуктивность, характеризующая поток рассеяния первичной обмотки r0 — сопротивление активных потерь в магнитопроводе

L0 — основная индуктивность первичной обмотки

(1)

Iμ – ток, создающий основной магнитный поток (ток намагничивания) Ia – ток активных потерь в сердечнике

I10 = Ia + Iμ — ток холостого хода трансформатора.

Параллельная эквивалентная схема трансформатора удобна для построения векторной диаграммы напряжений и токов для реальной катушки индуктив ности. Векторная диаграмма приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 Векторная диаграмма напряжений и токов трансформатора в режиме холостого хода Здесь δ — угол потерь в магнитопроводе

X1 — сопротивление индуктивности рассеяния LS1.

При этом вектор ЭДС индуцированный в обмотке W2 (напряжение во вторичной обмотке) совпадает по фазе с eL, а напряжение U1 является суммой

;

(2)

Потери на омическом сопротивлении обмотки малы, поскольку ток холостого хода много меньше номинального и угол сдвига между током и напряжением (I10 и U1) определяется потерями в магнитопроводе. Из опыта холостого хода и находят угол потерьδ и рассчитывают потери в сердечнике.

Трансформатор является обращаемым устройством (первичную и вторичную обмотки можно поменять местами!), поэтому для каждой из обмоток записываем основную формулу трансформаторной ЭДС.

(3)

(4)

Разделив уравнение (3) на (4), получим выражение для коэффициента трансформации:

(5)

В режиме холостого хода трансформатора как раз и определяют его коэффициент трансформации.

3 ВОПРОС. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА.

Векторная диаграмма холостого хода трансформатора

Векторная диаграмма холостого хода трансформатора приведена на рис. 14.4.

Порядок построения диаграммы:

проводится произвольно вектор магнитного потока Ф;

с ним по фазе совпадает реактивная составляющая тока , создающая этот поток;

под углом 90° из вершины тока проводится вектор , в результате получаем .

От магнитного потока Ф эдс отстают на 90° , а вектор повернут на 180° относительно вектора .

Чтобы выполнялось условие уравнения напряжений для первичной обмотки , надо к вектору прибавить вектор падения напряжения , проведя его параллельно току , и вектор под углом 90° к вектору тока .

4 CХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Составление схемы замещения. Систему уравнений (2.23) — (2.25), описывающую электромагнитные процессы в трансформаторе, можно свести к

одному уравнению, если учесть, что E1 = kE2, и положить

 

É1 = ÍoZm = Í0 (Rm + jXm).

(2.29)

При этом параметры Rm и Хт следует выбрать так, чтобы в режиме холостого хода, когда ЭДС E1 практически равна номинальному напряжению U1, ток

 

 

 

Íо = É1/(Rm + jXm) = É1/Zm

 

 

 

 

 

(2.30)

 

 

по модулю равнялся бы действующему значению тока холостого хода, а мощностью I0E1 cosφ0 =I0R2m мощности, забираемой трансформатором из

сети при холостом ходе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решим систему уравнений (2.23)—(2.25) относительно первичного тока

 

 

Í =

 

 

Ú1

 

 

=

 

Ú1

.

(2.31)

 

2

2

2

2

 

 

1

 

 

 

Zэкв

 

 

 

 

 

 

Z1 + [Zm(k Zн

+ k Z2]/[Zm + (k Zн + k Z2)]

 

 

 

 

 

В соответствии с

 

 

уравнением

(2.31)

трансформатор

 

можно

заменить

электрической схемой, по которой можно

определить

токи Í1 и Í2, мощность Р1

забираемую

из сети,

мощность потерь

Р и т. п.

Такую электрическую схему называют схемой

замещения

трансформатора (рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.28).

Эквивалентное сопротивление этой схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zэкв = Z1 + [Zm (Z'n + Z'2)]/[Zm+ (Z'н+ Z'2)],

(2.32)

 

2.28. Схема замещения транс форматора

где Z1 = R1 + jX1; Zm = Rm + jXm; Z'2 = k2Z2 = k2(R2 + jX2); Z'н = k2Zн.

Схема замещения трансформатора представляет собой сочетание двух схем замещения — первичной и вторичной обмоток, которые соединены

между

собой в точках а и б. В цепи

первичной

обмотки

включены

сопротивления R1 и Х1 , а в

цепи вторичной

обмотки

сопротивления R'2 в Х'2.Участок схемы замещения между точками а и б, по которому проходит ток I0,

называютнамагничивающим контуром. На вход

схемы замещения подают напряжение Ú1, к выходу ее подключают переменное сопротивление нагрузкиZ'н, к которому приложено напряжение — Ú'2.

Сопротивления Z'н (и его составляющие R'2 = R2k2 и Х'2 = Х2k2), а также Z'н, называют соответственно сопротивлениями вторичной обмотки и нагрузки,

приведенными к первичной обмотке. Аналогично

приведенными называют значения ЭДС и

тока: Е'2 =

kE2 = E1;

I'2=

I2/k.

Полная

мощность приведенного контура

вторичной

обмотки в

схеме

замещения равна

мощности

вторичной

обмотки реального

трансформатора: I'2Е'2 = (I2/k)E2k = I2E2, а мощность электрических потерь в приведенном вторичном контуре этой схемы равна мощности потерь во

вторичной

обмотке

реального

трансформатора: I'22R'2 =

(I2/k)2R2k2 = I22R2.

Относительные падения напряжений в активном и индуктивном сопротивлениях приведенного вторичного контура также остаются неизменными, как и в реальном трансформаторе:

I'2R'2/E'2 = (I2/k)k2R2/(kE2) = I2R2/E2;

I'2X'2/E'2=(I2/k)k2X2/(kE2) = I2X2/E2.

Физически переход от реального трансформатора к имитирующей его электрической схеме замещения можно наглядно представить состоящим из четырех этапов (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Эквивалентные схемы для приведения вторичной обмотки к первичной

1-й этап. Реальный трансформатор заменяют идеализированным трансформатором Тр, в цепь первичной обмотки которого включают сопротивления R1 и Х1 а в цепь вторичной обмотки - R2 и Х2 (рис. 2.29,а).

2-й этап. Параметры вторичной обмотки приводят к параметрам первичной, в результате чего ЭДС обмоток оказываются равными: E1 =E'2. 3-й этап. Соединяют эквипотенциальные точки а и а'; б и б' (рис. 2.29,6).

4-й этап. Включают дополнительный намагничивающий контур, по которому проходит составляющая Í0 первичного тока.

На практике приводят как вторичную обмотку к первичной, так и первичную ко вторичной, в зависимости от того, какие процессы интересуют инженера. Отметим, что параметры схемы замещения можно считать постоянными только при небольших изменениях первичного напряжения, т. е. в пределах ±10%. Это в первую очередь относится к намагничивающему контуру с сопротивлением Zm = Rm+ jXm, параметры которого определяют ток Í0. С увеличением напряжения происходит насыщение стали магнитопровода, вследствие чего уменьшается величина Хт (намагничивающий ток резко возрастает).

Определение параметров схемы замещения. Параметры (Схемы замещения для любого трансформатора можно определить по данным опытов

холостого хода и короткого замыкания (рис. 2.30).

 

 

 

Опыт холостого хода. К зажимам

одной из обмоток посредством регулятора напряжения (РН)(рис. 2.30, а) подводят номинальное

напряжение U0 = U1ном; к другой обмотке

подключают

вольтметр (ее можно считать разомкнутой). Измерив

ток холостого хода 10 и

мощность Р0,потребляемую трансформатором, согласно схеме замещения (рис. 2.31,a) находим

 

Z1+ Zm = U0/I0; R1 + Rm = P0/I02;

}

 

 

 

 

 

 

(2.33)

 

 

 

 

 

 

 

X1 + Xm = √(Z1 + Zm)2 - (R1 + Rm)2

 

 

 

Так как ток холостого хода мал по сравнению с номинальным током трансформатора, электрическими потерями

Pэл1 = I02R1 пренебрегают и

считают, что вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на компенсацию магнитных потерь в стали магнитопровода. При этом

Р0 = I02(R1 + Rm) ≈ I02Rm

 

(2.34)

 

откуда Rm = P0/I02.

 

 

 

 

 

Рис. 2.30. Схемы проведения опытов холостого хода и короткого замыкания

Аналогично считают, что X1 + Хт ≈ Хт, так как сопротивление Хт определяется основным потоком трансформатора Ф (потоком взаимоиндукции), а Х1 — потоком рассеяния Фσ1, который во много раз меньше Ф. Поэтому с большой степенью точности полагают, что

 

 

 

 

Zm = U0/I0;

Xm = √Zm2 - Rm2.

(2.35)

Измерив напряжения U0 и U20 первичной и вторичной обмоток, определяют коэффициент трансформации

k = U0/U20.

(2.36)

Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода, построенная исходя из указанных выше допущений, изображена на рис. 2.31,6. В действительности ток Í0 создает в первичной обмотке падения напряжения Í0R1 и 0X1 поэтому Ú0 = - É10 + Í0R1+ jÍ0X1.

Соответствующая векторная диаграмма показана на рис. 2.31, в.

Опыт короткого замыкания. Вторичную обмотку замыкают накоротко (сопротивление Zн = 0), а к первичной посредством регулятора напряжения РН подводят пониженное напряжение Uк(см. рис. 2.30,6) такого значения, при котором по обмоткам проходит номинальный ток Iном. В мощных силовых трансформаторах напряжение Uк при коротком замыкании обычно составляет 5 — 15% от номинального. В трансформаторах малой мощности напряжение Uк может достигать 25-50% от Uном.

Так как поток, замыкающийся по стальному магнитопроводу, зависит от напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора, а магнитные потери в стали пропорциональны квадрату индукции, т.е. квадрату магнитного потока, то ввиду малости Uкпренебрегают магнитными потерями в стали и током холостого хода. При этом из общей схемы замещения трансформатора исключают сопротивления Rm и Хт и преобразуют ее в схему, показанную на рис. 2.32, а. Параметры этой схемы определяют из следующих соотношений:

Zк = Z1 + Z'2 = Uк/Iном;

 

Rк = R1 + R'2 = Pк/I2ном; }

(2.37)

 

 

 

 

Xк = X1 + X'2 + √Zк2 - Rк2

 

Разделить Zк на составляющие Z1 и Z'2 довольно трудно. Обычно принимают схему замещения симметричной, полагая Z1 = Z'2 = 0,5Zк. Это допущение близко к действительности и не вносит ощутимых погрешностей в расчеты. Векторная диаграмма трансформатора при коротком замыкании показана на рис. 2.32,6.

Треугольник ABC, образуемый векторами активного, реактивного и полного падений напряжения, называют треугольником короткого замыкания или характеристическим треугольником.

При изменении режима работы трансформатора (тока нагрузки) катеты характеристического треугольника изменяются пропорционально изменению тока. Это позволяет, как показано ниже, очень просто перестраивать векторные диаграммы для упрощенной схемы замещения трансформатора и производить количественные расчеты. Катеты ВС и АС называют соответственно реактивной и активной составляющими напряжения короткого замыкания.

Рис. 2,32. Схема замещения трансформатора и его векторная диаграмма для режима короткого замыкания

В ГОСТах и паспортах трансформаторов указывают относительное напряжение короткого замыкания при номинальном токе в процентах от

номинального напряжения:

 

uк = (IномZк/Uном)100.

(2.38)

Аналогично можно выразить относительные значения его активной и реактивной составляющих (в %):

uк.а = (IномRк/Uном)100;

uк.p = (IномXк/Uном)100.

(2.39)

При этом

 

 

uк.а = uкcosφк;

ик.р = ик sin φк;

 

(2.40)

uк = √u2к.а + u2к.р.

При расчете параметров трансформатора по (2.37) не имеет значения, на какой из обмоток проводится опыт короткого замыкания. Обычно его удобнее проводить, замыкая накоротко обмотку с меньшим числом витков, но вообще следует исходить из удобства подбора приборов и обеспечения условий техники безопасности.

По известному значению ик можно определить установившийся ток короткого замыкания в реальных условиях эксплуатации (при номинальном напряжении):

Iк = Uном/Zк = Uном/[uкUном/(100Iном)] = 100Iном/uк.

(2.41)

Обычно в силовых трансформаторах большой и средней мощности значение uк составляет 5—15%. Поэтому ток короткого замыкания в них в 7—20 раз превышает номинальный. Как правило, чем больше мощность и напряжение силового трансформатора, тем выше напряжение короткого замыкания ик (%).

5 ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА ТРАНСФОРМАТОРА ПРИ НАГРУЗКЕ

Векторные диаграммы. Процессы трансформатора при нагрузке определяются системами уравнений (3.8, а) и (3.9, а) и схемами за-

На рис. 3.18, а представлена совмещенная векторная диаграмма при нагрузке трансформатора, построенная по схеме замещения

Рис. 3.18. Упрощенная совмещенная векторная диаграмма трансформатора: а — диаграмма при нагрузке; б — определение изменения напряжения Δu (см. рис. 3.10, в) без учета намагничивающего контура. Поэтому все векторы, относящиеся ко вторичной обмотке, имеют обратное направление. Характер нагрузки определяется углом φ между током и напряжением вторичной обмотки.

Все параметры схемы замещения работающего трансформатора, за исключением , являются постоянными величинами и могут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.

По основным уравнениям эдс и токов можно построить векторную диаграмму, которая наглядно показывает соотношения между токами, эдс и напряжениями.

Она является графическим выражением основных уравнений приведенного трансформатора. Векторная диаграмма трансформатора при активно-индуктивной нагрузке приведена на рис. 15.1.

Рис. 15.1. Векторная диаграмма трансформатора при активно-индуктивной нагрузке Порядок построения векторной диаграммы:

проводится произвольно вектор магнитного потока ;

построение векторов и аналогично диаграмме холостого хода;

– эдс

от магнитного потока Фm;

 

– определив величину тока

, откладываем вектор

под углом 2, который находим по

формуле

;

 

согласно уравнению (13.13) строим вектор ;

по формуле (13.14) находим вектор ;

по формуле (13.15) получаем вектор .

По полученным данным можно построить внешнюю характеристику U2 = f(I2

1 = f(I2).

В случае активно-емкостной нагрузки вид диаграммы изменится при прежнем порядке построений. Ток опережает эдс по фазе на

угол .

6 ВОПРОС СХЕМЫ И ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

Трехфазный трансформатор имеет две трехфазные обмотки - высшего (ВН) и низшего (НН) напряжения, в каждую из которых входят по три фазные обмотки, или фазы. Таким образом, трехфазный трансформатор имеет шесть независимых фазных обмоток и 12 выводов с соответствующими зажимами, причем начальные выводы фаз обмотки высшего напряжения обозначают буквами A, B, С, конечные выводы - X, Y, Z, а для аналогичных выводов фаз обмотки низшего напряжения применяют такие обозначения: a,b,c,x,y,z.

В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяют либо в звезду -Y, либо в треугольник - (рис. 1). Выбор схемы соединений зависит от условий работы трансформатора. Например, в сетях с напряжением 35 кВ и более выгодно соединять обмотки в звезду и заземлять нулевую точку, так как при этом напряжение проводов линии передачи будет в √3 раз меньше линейного, что приводит к снижению стоимости изоляции.

Рис.1 Осветительные сети выгодно строить на высокое напряжение, но лампы накаливания с большим номинальным напряжением имеют малую

световую отдачу. Поэтому их целесообразно питать от пониженного напряжения. В этих случаях обмотки трансформатора также выгодно соединять в звезду (Y), включая лампы на фазное напряжение.

С другой стороны, с точки зрения условий работы самого трансформатора, одну из его обмоток целесообразно включать в треугольник (Δ ). Фазный коэффициент трансформации трехфазного трансформатора находят, как соотношение фазных напряжений при холостом ходе:

nф = Uфвнх / Uфннх,

а линейный коэффициент трансформации, зависящий от фазного коэффициента трансформации и типа соединения фазных обмоток высшего и низшего напряжений трансформатора, по формуле:

nл = Uлвнх / Uлннх.

Если соединений фазных обмоток выполнено по схемам "звезда-звезда" (Y/Y) или "треугольник-треугольник" (Δ/Δ), то оба коэффициента трансформации одинаковы, т.е. nф = nл.

При соединении фаз обмоток трансформатора по схеме "звезда - треугольник" (Y/Δ) - nл = nф√3, а по схеме "треугольник-звезда" (Δ / Y) - nл = nф /√3

Группы соединений обмоток трансформатора Группа соединений обмоток трансформатора характеризует взаимную ориентацию напряжений первичной и вторичной

обмоток.Изменение взаимной ориентации этих напряжений осуществляется соответствующей перемаркировкой начал и концов обмоток. Стандартные обозначения начал и концов обмоток высокого и низкого напряжения показаны на рис.1.

Рассмотрим вначале влияние маркировки на фазу вторичного напряжения по отношению к первичному на примере однофазного трансформатора

(рис. 2 а).

Рис.2 Обе обмотки расположены на одном стержне и имеют одинаковое направление намотки. Будем считать верхние клеммы началами, а нижние -

концами обмоток. Тогда ЭДС Ё1 и E2 будут совпадать по фазе и соответственно будут совпадать напряжение сети U1 и напряжение на нагрузке U2 (рис. 2 б). Если теперь во вторичной обмотке принять обратную маркировку зажимов (рис. 2 в), то по отношению к нагрузке ЭДС Е2 меняет фазу на 180°. Следовательно, и фаза напряжения U2 меняется на 180°.

Таким образом, в однофазных трансформаторах возможны две группы соединений, соответствующих углам сдвига 0 и 180°. На практике для удобства обозначения групп используют циферблат часов. Напряжение первичной обмотки U1 изображают минутной стрелкой, установленной постоянно на цифре 12, а часовая стрелка занимает различные положения в зависимости от угла сдвига между U1 и U2. Сдвиг 0° соответствует группе 0, а сдвиг 180° - группе 6 (рис. 3).

Рис.3 В трехфазных трансформаторах можно получить 12 различных групп соединений обмоток. Рассмотрим несколько примеров.

Пусть обмотки трансформатора соединены по схеме Y/Y (рис. 4). Обмотки, расположенные на одном стержне, будем располагать одну под другой. Зажимы А и а соединим для совмещения потенциальных диаграмм. Зададим положение векторов напряжений первичной обмотки треугольником АВС. Положение векторов напряжений вторичной обмотки будет зависеть от маркировки зажимов. Для маркировки на рис. 4а, ЭДС соответствующих фаз первичной и вторичной обмоток совпадают, поэтому будут совпадать линейные и фазные напряжения первичной и вторичной обмоток (рис. 4, б). Схема имеет группу Y/Y - О.

Рис. 4 Изменим маркировку зажимов вторичной обмотки на противоположную (рис. 5. а). При перемаркировке концов и начал вторичной обмотки фаза

ЭДС меняется на 180°. Следовательно, номер группы меняется на 6. Данная схема имеет группу Y/Y - б.

Рис. 5

На рис. 6 представлена схема, в которой по сравнению со схемой рис 4 выполнена круговая перемаркировка зажимов вторичной обмотки (а→b , b→c, с→a). При этом фазы соответствующих ЭДС вторичной обмотки сдвигаются на 120° и, следовательно, номер группы меняется на 4.

Рис. 6

Рис. 7

Схемы соединений Y/Y позволяют получить четные номера групп, при соединении обмоток по схеме Y/Δ номера групп получаются нечетными. В качестве примера рассмотрим схему, представленную на рис. 7. В этой схеме фазные ЭДС вторичной обмотки совпадают с линейными, поэтому треугольник аbс поворачивается на 30° против часовой стрелки по отношению к треугольнику АВС. Но так как угол между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток отсчитывается по часовой стрелке, то группа будет иметь номер 11.

Из двенадцати возможных групп соединений обмоток трехфазных трансформаторов стандартизованы две: Y/Y - 0 и Y/Δ-11. Они, как правило, и применяются на практике.

7 УСЛОВИЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ

При параллельном включении трансформаторов их первичные и вторичные обмотки раздельно присоединяются параллельно к общим шинам (рис. 12). На схеме изображены два трансформатора, включенные на параллельную работу, но их число может быть и большим. Для нормальной работы трансформаторов при их параллельном включении должны быть выполнены условия:

1.равенство номинальных первичных и вторичных напряжений трансформаторов;

2.принадлежность трансформаторов к одинаковым группам;

3.равенство напряжений коротких замыканий, их активных и реактивных составляющих

Условия равенства первичных й вторичных напряжений

Это условие сводится к условию равенства коэффициентов трансформации параллельно работающих трансформаторов. При включении на параллельную работу обмотки трансформаторов должны быть соединены одноименными зажимами: чтобы индуктируемые во вторичных обмотках э. д. с. находились в противофазе и их геометрическая сумма была равна нулю, тогда при включении тpaнcфoрмaтopoв не возникает никaкиx уравнительных токов.

Если коэффициенты трансформации не равны, то не равны н э д. с. вторичных обмоток, значит и их геометрическая сумма не равна нулю:

E2i+E2ii=E

Где E2i и E2ii — э. д. с. вторичных обмоток соответственно первого и ; второго трансформаторов.

Под действием результирующей э. д. с. АЕ по обмоткам трансформаторов циркулируют уравнительные токи Iур. Суммарное напряжение вторичных обмоток £ уравновешивается падением напряжения в сопротивлениях коротких замыканий трансформаторов, приведенных ко вторичным обмоткам

В мощных трансформаторах индуктивные сопротивления, обмоток больше, чем активные сопротивления, так что уравнительный ток почти чисто реактивный. Уравнительный ток для трансформатора с большей величиной э. д. с. — индуктивный и уменьшает вторичное напряжение этого трансформатора до напряжения вторичной сети U2. Для трансформатора с меньшей вторичной э. д. с. уравнительный ток — емкостный и повышает вторичное напряжение до напряжения вторичной сети U2.

Сопротивления коротких замыканий трансформаторов малы и при небольшом неравенстве коэффициентов трансформации уравнительный ток может оказаться значительно большим номинального; параллельное включение трансформаторов будет недопустимым. Относительное значение уравнительного тока определим на примере параллельной работы двух одинаковых однофазных трансформаторов с одинаковыми напряжениями короткого замыкания Uk=5%, вторичные э. д. с. которых отличаются на E5%. Таким образом, при отсутствии нагрузки трансформаторы оказались нагруженными токами, равными половине номинальных. Совершенно очевидно, что при таких условиях использовать полную мощность трансформаторов нельзя, так как при полной нагрузке они окажутся перегруженными и в случае продолжительной работы выйдут из строя. Если бы коэффициенты трансформации были отличными в большей мере, уравнительный ток оказался бы еще большим. На практике допускается разница в коэффициентах трансформации не более 1%

Условие принадлежности трансформаторов к одинаковым группам

Как было установлено выше, в зависимости от группы соединения обмоток трехфазного трансформатора вектор вторичной линейной э. д. с. может быть сдвинут относительно вектора первичной линейной э. д. с. на любой угол, кратный 30°. Первичные обмотки трансформаторов при их параллельной работе включены в общую сеть источника тока и вне зависимости от групп соединения обмоток векторы линейных э. д. с. первичных обмоток совпадают по фазе.

Если трансформаторы, включаемые на параллельную работу, принадлежат к одинаковым группам, то векторы линейных э. д. с. вторичных обмоток совпадают по фазе при включении трансформаторов нет уравнительных токов. Если же трансформаторы принадлежат к различным группам, то при совпадении векторов линейных э. д. с. первичных обмоток вторичные, линейные э. д. с. не совпадают по фазе и геометрическая сумма э. д. с. вторичных обмоток не равна нулю. В этом случае при включении трансформаторов на параллельную работу появляются уравнительные токи, значительно большие номинальных, и трансформаторы могут выйти из строя Если трансформаторы • имели бы одинаковую номинальную мощность, уравнительный ток при их включении на параллельную работу оказался бы равным 0,26 установившегося значения тока короткого замыкания, т. е. примерно в 5 раз больше номинального. Такой бросок тока может привести к аварии и вызвать выход трансформаторов из строя.

Условие равенства напряжений коротких замыканий, их активных и реактивных составляющих

Напряжения короткого замыкания, их активные и реактивные составляющие определяют распределение нагрузки между трансформаторами при

.их параллельной работе. При неравенстве напряжений короткого замыкания нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределяется неравномерно и трансформатор с меньшим напряжением короткого замыкания нагружается в большей мере, чем трансформатор с большим напряжением короткого замыкания

На параллельную работу трансформаторов оказывает влияние соотношение активных и реактивных составляющих напряжений коротких замыканий. Если составляющие напряжений коротких замыканий не равны, трансформаторы будут недоиспользованы.

При неравенстве активных и реактивных составляющих напряжения короткого замыкания токи параллельно работающих трансформаторов не будут совпадать по фазе и ток, отдаваемый ими приемнику электрической энергии, будет равен геометрической сумме токов трансформаторов, т. е.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]