Исследование схем и групп соединений трехфазных трансформаторов

Исследование схем и групп соединений трехфазных трансформаторов

Устройство трехфазных трансформаторов и их особенность

Трехфазный трансформатор представляет собой соединение трех однофазных трансформаторов. Поэтому вся теория, рассмотренная для однофазного трансформатора относится и к трехфазному применительно к одной фазе. Но в трехфазных трансформаторах есть свои особенности, которые мы рассмотрим ниже.

По конструкции трехфазные трансформаторы бывают в двух основных видах.

трансформаторы с независимой магнитной системой (групповые), где каждая фаза трансформируется своим трансформатором, рис. 26

Трансформаторы трехстержневые, где существует магнитная связь между фазами, рис. 27.

Недостатки группового трансформатора:

занимает большую площадь;

резерв достаточен на 1/3 установленной мощности;

транспортный габарит меньше чем у трехстержневого трансформатора.

Групповой трансформатор используется на большие мощности на тепловых станциях.

Трехстержневые трансформаторы используется в распределительных сетях на предприятиях.

Эта особенность относится к трехстержневому трансформатору (рис.2). Поток в среднем стержне при холостом ходе проходит путь меньше, чем в крайних стержнях, а это приводит к тому, что токи в крайних стержнях на 40-50% больше, чем в среднем при симметричном потоке. Т.е. при холостом ходе токи представляют несимметричную систему. Модули не равны и угол не равен 120°, рис. 28.

При нагрузке система токов по фазам принимает симметричную систему.

Связана со способом соединения обмоток. Гостом предусмотрены следующие способы соединения обмоток: , D, Z. Обозначение фаз.

Начало концы
Обмотка В.Н. A, B, C X, Y, Z
Обмотка Н.Н. a, b, c x, y, z

При изготовлении трансформаторов, гостом предусматриваются следующие способы соединения:

/ для мелких распределительных трансформаторов (на предприятиях);

/D для трансформаторов средней и большой мощности;

0/D для трансформаторов большой мощности при повышенном напряжении.

Соединение в зигзаг делается на стороне низкого напряжения, рис. 29

Соединение делается так, чтобы ЭДС этих полуобмоток вычитались, для этого необходимо конец одной части фазы соединить с концом второй части обмотки другого стержня.

Рис.29

Такой способ применяется там, где существует резкая не симметрия (печные трансформаторы, трансформаторы для выпрямительных устройств). При таком способе соединения выравнивается магнитная не симметрия по стержням.

2-6-2. Группы соединения трехфазных трансформаторов

Группой соединения трансформатора называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток трансформатора. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения.

Группа соединения зависит от:

от направления намотки;

маркировки концов обмотки;

схемы соединения обмоток.

Группы соединения трехфазных трансформаторов:


1) соединение /D, рис 30.

2) соединение / , рис. 31.

Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу.

9.Трансформаторы измерительные: устройство, назначение, типы.

Измерительный трансформатор — электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения пропорции ифазы измеряемого сигнала в измерительной (вторичной) цепи.

По виду измеряемого значения:

трансформаторы тока (переменного);

трансформаторы постоянного тока.

По количеству коэффициентов трансформации:

По способу установки:

По материалу диэлектрика:

Назначение измерительных токовых трансформаторов заключается, прежде всего, в трансформации (пропорциональном понижении) измеряемой силы электрического тока до величин, которые наиболее безопасных и допустимы для его непосредственного измерения. Иными словами говоря, измерительные трансформаторы тока в значительной мере расширяют рабочие пределы измерения электроизмерительных устройств (счётчиков).
Наиболее подходящий пример необходимости применения измерительных трансформаторов тока – случай, когда в силу определённой потребляемой электрической мощности, действующая величина измеряемой силы тока значительно превышает предельно допустимое значение, которое безопасно для самого электрического прибора учёта. То есть, в случае прямого включения электрической нагрузки с чрезмерной потребляемой мощностью, при которой измерительные катушки электросчётчика просто сгорят. Это в итоге приведёт к его поломке. В данном случае электрический счётчик необходимо обязательно включать через измерительный трансформатор тока.

Конструктивно трансформатор напряжения изготовляется и как самостоятельный аппарат однофазного или трехфазного исполнения, и как встраиваемый в конструкции выключателей, комплектных экранированных токопроводов, комплектных распределительных устройств или пристраиваемый к ним.

Рис. 6-4. трансформатор напряжения типа НОМ-10: а — общий вид; б — выемная часть

1 — зажимы для присоединения шин ВН; 2 — изоляторы вводов ВН; 3 — выводы НН; 4 — болт для заземления; 5 — изоляторы выводов НН; 6 — пробка отверстия для залива масла; 7 — обмотка ВН;
8 — сердечник; 9 — бак с маслом
Изготовляемые в виде самостоятельной конструкции трансформаторы напряжения показаны на рис. 6-4—6-7.
В зависимости от напряжения, назначения, схемы конструкции, способа охлаждения, места установки трансформаторы напряжения различаются маркой.
Типы HOC, HOCK, НТС, НТСК. — это однофазные (О) или трехфазные (Т), сухие (С), компенсированные (К) трансформаторы напряжения; они предназначены для внутренних установок напряжением до 6 кВа Типы НОМ, ЗНОМ (с заземлением внутреннего конца обмотки высокого напряжения), НТМК, НТМИ, выполненные в баке с маслом, с естественным масляным охлаждением применяются для внутренних установок напряжением до 18 кВ; однофазные трансформаторы напряжения — до 35 кВ.
Типы НКФ (напряжения, каскадный, фарфоровый) для напряжения до 500 кВ изготовляются однофазными в фарфоровом кожухе, заполненном маслом, с металлической головкой — расширителем.

10.Сварочные трансформаторы: устройство, принцип действия, назначение. Внешние характеристики сварочных трансформаторов

Сварочный трансформатор – это аппарат, преобразующий переменное напряжение сети в переменное напряжение для сварки (как правило, понижает переменное напряжение до значения менее 141 В).т.е увеличивает ток понижает напряжение.

Рисунок. Устройство сварочного трансформатора (с подвижными обмотками)

Регулирование силы тока в таком сварочном трансформаторе осуществляется с помощью подвижной обмотки.

Рисунок. Схема регулирования тока в сварочном трансформаторе с подвижными обмотками

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Сварочный трансформатор (рис. 6) имеет стержневой сердечник 2 и смонтированные на нем первичную 1 и вторичную 3 обмотки.

Режим холостого хода трансформатора (рис. 6, а) устанавливают (при разомкнутой цепи вторичной обмотки) в момент подключения первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением U1. При этом в первичной обмотке проходит ток I1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот поток создает во вторичной обмотке переменное напряжение U2. Поскольку цепь вторичной обмотки разомкнута, ток в ней не проходит, и никаких затрат энергии во вторичной цепи нет. Поэтому вторичное напряжение при холостом ходе максимально. Эта величина — напряжение холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе (коэффициент трансформации k) равно отношению количества витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток. В сварочных трансформаторах сетевое напряжение 220 или 380 В преобразуется в более низкое — 60. 90 В. Такие трансформаторы называются понижающими.

Внешняя характеристика источников питания (сварочного трансформатора, выпрямителя и генератора) — это зависимость напряжения на выходных зажимах от величины тока нагрузки. Зависимость между напряжением и током дуги в установившемся (статическом) режиме называется вольт-амперной характеристикойдуги.

Внешние характеристики источников питания сварочной дуги показаны на рис. 90.

Рис. 90. Внешние характеристики источников питания:

1 — крутопадающая, 2 — пологопадающая, 3 — жесткая, 4 — пологовозрастающая

Длина дуги связана с ее напряжением: чем длиннее сварочная дуга, тем выше напряжение. Чем круче характеристика, тем меньше влияет длина сварочной дуги на сварочный ток. При изменении напряжения на величину δ при крутопадающей характеристике изменение тока равно а1, при пологопадающей — а2.

Для обеспечения стабильного горения дуги необходимо, чтобы характеристика сварочной дуги пересекалась с характеристикой источника питания (рис. 91).

Рис. 91. Внешние характеристики источников питания (а) и сварочной дуги (б) (сплошная линия — генератора, штриховая — дуги в момент возбуждения, штрихпунктирная — дуги при горении)

В момент зажигания дуги (рис. 91, а) напряжение падает по кривой от точки 1 до точки 2 — до пересечения с характеристикой генератора, т. е. до положения, когда электрод отводится от поверхности основного металла. При удлинении дуги до 3-5 мм напряжение возрастает по кривой 2-3 (в точке 3 осуществляется устойчивое горение дуги). Обычно ток короткого замыкания превышает рабочий ток, но не более чем в 1,5 раза. Время восстановления напряжения после короткого замыкания до напряжения дуги не должно превышать 0,05 с.

Дата добавления: 2015-06-10 ; просмотров: 6713 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Для электрификации сельского хозяйства применяют трехфазные трехстержневые трансформаторы. Трехфаз­ный трансформатор, образованный из трех однофазных, называется групповым. Групповые трансформаторы до­роже, занимают больше места, имеют более низкий к. п. д., но их применяют при боль­ших мощностях, так как трансформатор, собранный из трех однофазных, более удобен для перевозки, резерв стоит де­шевле (для резерва достаточно иметь одну фазу трансформатора). В групповом транс­форматоре токи холостого хода я магнит­ные потоки во всех фазах одинаковы, а в трехстержневом намагничивающие токи крайних фаз больше, чем в средней фазе, так как сопротивление участка магнитной цепи для магнитных потоков, создаваемых обмотками крайних фаз, больше, чем для средней. Эта несимметрия незначитель­ная и существенного значения не имеет, так как уже при небольшой нагрузке она сглажи­вается.

Читайте также:  Домик из дерева для декора

В советских трансформаторах обмотки соединяют в звезду или в треугольник. За границей, кроме того, при­меняют соединение обмоток в зигзаг, при котором ка­ждую фазу вторичной обмотки делят пополам и распо­лагают на двух различных стержнях (рис. 124). При сое­динении обмоток в зигзаг сглаживается несимметрия намагничивающих токов, но провода расходуется больше. В СССР "соединение обмоток в зигзаг не применяют, но в последнее время выпущена опытная партия трансформа­торов с соединением обмоток в зигзаг.

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформа­торов, принятые в СССР, приведены на рисунке 125. В условном обозначении над чертой показано соединение обмоток высшего напряжения, под чертой — низшего напряжения, индекс 0 обозначает выведенную нулевую точку, а цифра показывает группу соединений обмоток. При соединении обмоток в звезду, которое обозначают знаком Y, концы обмоток соединяют вместе, а начала присоединяют к выводам. При соединении обмоток в треу­гольник, которое обозначают знаком Δ, начало первой фазной обмотки соединяют с концом второй, начало второй — с концом третьей и начало третьей — с концом первой. Точки обмоток а, в, с присоединяют к выводам.

Начала фазных обмоток высшего напряжения обо­значают буквами А, В, С, а концы их — буквами X, У, Z. Начала и концы обмоток низшего напряжения обозна­чают соответственно буквами а, в, с и х, у, z.

При включении трансформаторов на параллельную работу большое значение имеет способ соединения обмоток трансформатора, который определяется группой соеди­нения. Цифрой обозначают угол между векторами линей­ных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений, отсчитанный в единицах углового смещения по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения. За единицу углового смещения принят угол в 30°.

Необходимо отметить, что понятия начала и конца обмоток условны, но они необходимы для правильного соединения обмоток.

Первичная и вторичная обмотки намотаны на одном стержне и пронизываются одним и тем же магнитным потоком. Если обе обмотки намотаны в одну и ту же сто­рону и верхние зажимы обмоток принять за их начала, а нижние — за концы, то э. д. с, индуктируемые в обмотках, будут одинаково направлены, допустим, в данный момент от конца к началу (рис. 126, а), т. е э. д. с. направ­лены согласно и совпадают по фазе.

Если обмотки намотать в разные стороны, сохранив то же обозначение зажимов, то векторы э. д. с. будут направ­лены встречно (рис. 126, б). Встречно будут направлены векторы э д. с. и в том случае, когда поменять местами обозначения зажимов, верхний зажим вторичной обмотки обозначить буквой х, а нижний — буквой а (рис. 126, в).

Рассмотрим методику построения векторных диаграмм для определения группы соединения обмоток трансфор­маторов. При построении векторных диаграмм исходят из следующих соображений:

а) векторы фазных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений одной фазы всегда параллельны, так как индуктируются одним и тем же магнитным потоком и могут быть направлены согласно или встречно в зави­симости от способа выполнения обмотки и обозначения зажимов;

б) если на схеме концы обмоток соединены в одной точке, то и на векторной диаграмме соответствующие точки векторов фазных напряжений, обозначенных теми же бук­вами, также соединены вместе.

Построим векторную диаграмму напряжений для группы соединения обмоток Y/Y — 12.

Векторная диаграмма фазных и линейных напряжений обмотки высшего напряжения, подключенной в данном случае к сети, определяется напряжением сети (рис. 127, а). Построим векторную диаграмму напряжений для обмотки низшего напряжения и определим группу соединений обмоток.

Так как векторы .фазных напряжений обмоток парал­лельны и направлены согласно, то вектор ха фазного напряжения фазы а проводим параллельно вектору фаз­ного напряжения ХА фазы А (рис. 127, а).

Так как на схеме точки х, у, z соединены вместе, то и соответствующие точки векторов будут соединены в одной точке.

Проводим из точки х вектор фазного напряжения ув, параллельно вектору УВ и далее проводим из той же точки вектор zc, параллельный вектору ZC. Соединяя точки а, в, с, получаем векторы линейных напряжений вторичной обмотки.

Для определения группы соединения обмоток перене­сем параллельно самому себе вектор линейного напряже­ния ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Как видно из рисунка 127, а, угол между векторами равен 360°, или 360 : 30 = 12 единиц углового смещения, т. е. группа соединений обмоток 12. При встречном направлении векторов э. д. с. получим группу Y/Y — 6 (рис. 127, б).

Построим векторную диаграмму для группы Y/Δ — 11.

Векторная диаграмма напряжений обмотки высшего напряжения определяется напряжением сети (рис. 127, в). Строим векторную диаграмму для обмотки низшего напряжения. Вектор ха проводим параллельно вектору ХА. Так как на схеме точки а и у соединены вместе, то и на векторной диаграмме точки векторов a и y соеди­няем вместе. Из точки а проводим вектор ув параллельно вектору УВ. Так как на схеме точки в и z соединены вме­сте, то из точки в проводим вектор zc параллельно век­тору ZC.

В результате построения мы получили треугольник фазных и линейных напряжений обмотки низшего напря­жения авс. Для определения группы соединения пере­носим параллельно самому себе вектор линейного напря­жения ав к вектору линейного напряжения АВ так, чтобы точки А и а совпали. Угол между векторами линейных напряжений, отсчитанный по часовой стрелке от вектора линейного напряжения обмотки высшего напряжения, равен 330°, или 330 : 30 = 11 единиц углового смещения, т. е. группа соединения обмоток 11.

Если векторы э. д. с. обеих обмоток направлены встреч­но, то мы получим 5 группу (рис. 127, г).

Для выражения угла сдвига между векторами линей­ных напряжений используют циферблат часов. Вектор линейного напряжения обмотки высшего напряжения принимают за минутную стрелку и устанавливают на цифру 12, а вектор линейного напряжения обмотки низ­шего напряжения принимают за часовую стрелку и уста­навливают на цифру, соответствующую положению этого вектора на векторной диаграмме. Цифра, на которую ука­зывает часовая стрелка, определяет группу соединений обмоток трансформатора. В первом случае при соедине­нии обмоток Y/Y — 12 обе стрелки будут установлены на цифре 12, а при соединении обмоток Y/Δ — 11 — минутная стрелка на цифре 12, а часовая на цифре 11.

Группу соединений Y/Y — 12 применяют для транс­форматоров небольшой мощности напряжением 10/0,4 кв или 6/0,4 кв с выведенной нулевой точкой при смешанной осветительной и силовой нагрузке и напряжении с низ­кой стороны до 400 в.

Группу соединений Y/ Δ —11 применяют для транс­форматоров при напряжении больше 400 в на обмотке низшего напряжения, например в трансформаторах 6/0,525 кв; 10/0,525 кв; 35/10 кв; 35/6 кв.

Группу соединений Y/ Δ — 11 применяют при напря­жении обмоток с высшей стороны 110 кв и выше.

Соединять обмотки в звезду выгодно при высших на­пряжениях, так как тогда на фазу подводится фазное напряжение, которое в раза меньше линейного, что дает возможность удешевить изоляцию обмотки.

Соединение треугольником обычно применяют при низких напряжениях и больших токах, что дает возмож­ность уменьшить сечение проводов обмоток, так как в этом случае фазный ток в проводах обмотки меньше раза линейного тока (рис. 128).

Если при соединении обмоток Y/Y отношение линей­ных напряжений на первичной и вторичной обмотках при холостом ходе равно коэффициенту трансформации k, то при соединении обмоток Y/Δ отношение линейных

напряжений равно k, а при соединении обмоток Δ /Y это отношение равно , где k—отношение фазных напряжений на первичной и вторичной обмотках трансфор­матора при холостом ходе.

На щитке трансформатора всегда указывают линейные напряжения и токи.

В современных трансформаторах сталь сердечника насыщена вследствие того, что допускают большие значе­ния магнитной индукции (свыше 1,4 тл), поэтому форма кривой тока холостого хода несинусоидальна (см § 1, гл. XII). Как известно из теоретической электротехники, несинусоидальную кривую тока можно разложить на ряд синусоидальных кривых — основную, третью гармони­ческую, пятую гармоническую и т. д. Значительную

величину имеет третья гармоническая тока, которую необходимо учитывать, рассматривая работу трансфор­матора. Например, при индукции в стали трансформа­тора 1,4 тл третья гармоника равна примерно 30% основ­ной составляющей намагничивающего тока (рис. 129). Из теоретической электротехника известно, что токи третьей гармоники во всех фазах одинаково направлены, т. е. во всех фазах они текут или от конца к началу обмотки фазы, или наоборот (рис. 129, б, в). Так как при соедине­нии обмотки трансформатора в звезду токи третьей гар­моники взаимно уравновешиваются, то отсутствие тока третьей гармоники в кривой тока

Читайте также:  1 Комнатная угловая хрущевка с двумя окнами

холостого хода делает ее синусоидальной, что приводит к искажению кривой магнитного потока: магнитный поток в магнитопроводе становится несинусоидальным и содержит третью гармо­нику. На рисунке 130, а показано построение кривой маг­нитного потока при синусоидальной форме намагничиваю­щего тока. В IV квадранте изображена синусоидальная кривая тока, а в I квадранте кривая зависимости маг­нитного потока Ф от величины намагничивающего тока с учетом насыщения стали. Построенная с помощью этой кривой кривая магнитного потока во II квадранте неси­нусоидальна, но ее можно разложить на две синусои­дальные гармонические составляющие — первую (основ­ную) Ф1 и третью Ф3.

Отсюда видно, что в трехстержневых трансформаторах, кроме основной составляющей магнитного потока Ф1, соз­даются третьи гармонические составляющие магнитных потоков, направленные во всех трех стержнях в одну и ту же сторону, поэтому они должны замыкаться по маслу, воздуху и стали бака трансформатора (рис. 130, б). Этот путь магнитного потока обладает очень малой магнитной приводимостью, вследствие чего третья гармоническая потока выражена слабо и практически не искажает кривой э. д. с. Но магнитные потоки третьей гармоники, замыкаясь по стали бака, стяжным болтам и другим стальным дета­лям, создают в стали вихревые токи, что повышает нагрев этих деталей и понижает к. п. д. трансформатора.

При магнитной индукции около 1,4 тл эти добавочные потери составляют около 10% основных потерь холостого хода, но при увеличении индукции эти потери быстро растут. Вследствие этого соединение обмоток Y/Y имеет ограниченное применение. Его применяют в трансформа­торах мощностью не более 1800 ква.

При соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Δ или Δ/Y токи третьей гармоники, протекая во всех обмотках в одном направлении, замыкаются по контуру, образуемому обмотками, соединенными в треугольник (рис. 129, в). При наличии токов третьей гармоники в токе холостого хода кривая тока холостого хода будет пико-образной, форма кривой магнитного потока и э. д. б. — синусоидальны, поэтому магнитных потоков третьей гар­моники не будет и не будет тех вредных воздействий маг­нитных потоков третьей гармоники, как при соединении обмоток Y/Y- Поэтому предпочтение отдается схемам соединения обмоток Y/Δ и Δ/Y-

Определить для этого трансформатора r1, r2, х1, х2 и к. п. д. при номинальной нагрузке и cos ф2 = 0,8. Найти ΔU% при номинальной нагрузке и cosф2 = 0,8. Вычис­лить наивыгоднейший kнг.

Решение. При решении задач с трехфазными транс­форматорами сопротивления обмоток определяем для одной фазы. Находим zK:

Здесь UK делится на для того, чтобы найти UK фазное. Находим rк:

Здесь Рк делится на 3 для того, чтобы узнать мощность короткого замыкания на одну фазу. Находим хк:

Но так как rк = r1 + r’2, а xк = x1 + x’2 и по условию r1 = r2 и х1 = х’2, находим сопротивления обмоток:

Найдены действительные сопротивления первичной обмотки r1 и х1, а для вторичной обмотки подсчитаны при­веденные сопротивления. Для того чтобы определить действительные сопротивления вторичной обмотки, находим коэффициент трансформации k:

Находим действительные сопротивления вторичной обмотки:

]

Находим изменение напряжения ΔU% при номинальной нагрузке трансформатора и cosф2=0,8:

БИЛЕТ 26

Дата добавления: 2016-11-18 ; просмотров: 3018 | Нарушение авторских прав

Тема: Электрические станции и подстанции

Лекция 5.СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ.

5.1 Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов. 1

5.2 Системы охлаждения силовых трансформаторов. 7

5.3 Системы регулирования напряжения в силовых трансформаторах. 10

5.4 Параллельное включение трансформаторов. 11

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов

Обмотки трансформаторов имеют обычно соединения: звезда — Y, звезда с выведенной нейтралью — Y и треугольник — Δ. Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток (Е1и Е2) принято выражать условно группой соединений.

В трёхфазном трансформаторе применением разных способов соединений обмоток можно образовать двенадцать различных групп соединений, причём при схемах соединения обмоток звезда — звезда мы можем получить любую чётную группу (2, 4, 6, 8, 10, 0), а при схеме звезда—треугольник или треугольник—звезда — любую нечётную группу (1, 3, 5, 7, 9, 11).

Группы соединений указываются справа от знаков схем соединения обмоток. Трансформаторы по рис. 5.2 имеют схемы и группы соединения обмоток: Y/Δ-11; Y/Ύ/Δ-0-11; Y/Δ/Δ — 11 — 11.

Соединение в звезду обмотки ВН позволяет выполнить внутреннюю изоляцию из расчёта фазной ЭДС, т.е. в раз меньше линейной. Обмотки НН преимущественно соединяются в треугольник, что позволяет уменьшить сечение обмотки, рассчитав ее на фазный ток . Кроме того, при соединении обмотки трансформатора в треугольник создаётся замкнутый контур для токов высших гармоник, кратных трём, которые при этом не выходят во внешнюю сеть, вследствие чего улучшается симметрия напряжения на нагрузке.

Соединение обмоток в звезду с выведенной нулевой точкой применяется в том случае, когда нейтраль обмотки должна быть заземлена. Эффективное заземление нейтрали обмоток ВН обязательно в трансформаторах 330 кВ и выше и во всех автотрансформаторах (подробнее ниже). Системы 110, 150 и 220 кВ также работают с эффективно заземлённой нейтралью, однако для уменьшения токов однофазного КЗ нейтрали части трансформаторов могут быть разземлены. Так как изоляция нулевых выводов обычно не рассчитывается на полное напряжение, то в режиме разземления нейтрали необходимо снизить возможные перенапряжения путем присоединения ограничителей перенапряжений к нулевой точке трансформатора (рис. 5.1).

Рис.5.1 . Схемы заземления трансформаторов и автотрансформаторов:

а – трансформаторов 110 – 220 кВ без РПН; б – трансформаторов 330 – 750 кВ без РПН; в – трансформаторов 110 кВ с РПН; г – автотрансформаторов всех напряжений; д — трансформаторов 150 – 220 кВ с РПН; е – трансформаторов 330 – 500 кВ с РПН.

Нейтраль заземляется также на вторичных обмотках трансформаторов, питающих четырёхпроводные сети 380/220 и 220/127 В. Нейтрали обмоток при напряжении 10—35 кВ не заземляются или заземляются через дугогасящий реактор для компенсации емкостных токов. Технические данные силовых трансформаторов и автотрансформаторов, их схемы и группы соединений определяются действующими ГОСТ и приводятся в каталогах и справочниках.

К основным параметрам трансформатора относятся: номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток холостого хода; потери холостого хода и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Рис. 5.2 Условное обозначение и схемы соединения обмоток трансформаторов: а – двухобмоточного; б – трехобмоточного; г — с расщепленной обмоткой низкого напряжения

Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номинальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность каждой из сторон (ВН или СН), имеющих между собой автотрансформаторную связь («проходная мощность»).

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трехфазного трансформатора — это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трёхфазную группу, соединённую в звезду, — это .При работе трансформатора под нагрузкой и подведении к зажимам его первичной обмотки номинального напряжения на вторичной обмотке напряжение меньше номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора nопределяется отношением номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений

В трехобмоточных трансформаторах определяется коэффициент трансформации каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и СН; СН и НН.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания uк— это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформаторе, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

Читайте также:  Автоматическая кормушка для щенков

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке. Таким образом, в каталогах приводятся три значения напряжения КЗ: uк ВН – НН , uк ВН – СН, uк СН — НН.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно выше активного (у небольших трансформаторов в 2 — 3 раза, а у крупных в 15 — 20 раз), то uкв основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. взаимного расположения обмоток, ширины канала между ними, высоты обмоток. Величина uкрегламентируется ГОСТ в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем больше высшее напряжение и мощность трансформатора, тем больше напряжение КЗ. Так, трансформатор мощностью 630 кВ*А с высшим напряжением 10 кВ имеет uK=5,5%, с высшим напряжением 35 кВ — uк= 6,5 %; трансформатор мощностью 80000 кВ-А с высшим напряжением 35 кВ имеет uK=9%, a с высшим напряжением110кВ — uк= 10,5%.

Увеличивая значение uк, можно уменьшить токи КЗ на вторичной стороне трансформатора, но при этом значительно увеличивается потребляемая реактивная мощность и увеличивается стоимость трансформаторов. Если трансформатор 110 кВ мощностью 25 MB•А выполнить с uK= 20% вместо 10%, то расчетные затраты на него возрастут на 15,7 %, а потребляемая реактивная мощность возрастёт вдвое (с 2,5 до 5,0 МВАр).

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь два исполнения по значению икв зависимости от взаимного расположения обмоток. Если обмотка НН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка СН — между ними, то наибольшее значение имеет uк ВН – НН, а меньшее значение —uк ВН – СН. В этом случае потери напряжения по отношению к выводам СН уменьшатся, а ток КЗ в сети НН будет ограничен благодаря повышенному значению uкВН-НН. Это понижающий трансформатор на подстанциях.

Если обмотка СН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка НН — между ними, то наибольшее значение имеет uк ВН – СН, а меньшее —uк ВН – НН. Значение uк СН — ННостанется одинаковым в обоих исполнениях. Это повышающий трансформатор на станциях.

Ток холостого хода IХхарактеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Рхи короткого замыкания Ркопределяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для их уменьшения применяются электротехническая сталь с малым содержанием углерода и специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и других с жаростойким изоляционным покрытием. В справочниках и каталогах приводятся значения Рхдля уровней А и Б. Уровень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б — с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В= 1,5 Тл, f= 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе мощностью 250000 кВ-А при U=110кВ (Рх=200 кВт, Рк=790 кВт), работающем круглый год (Ттах=6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43% электроэнергии, пропущенной через трансформатор. Чем меньше мощность трансформатора, тем больше относительные потери в нем.

В сетях энергосистем установлено большое количество трансформаторов малой и средней мощности, поэтому общие потери электроэнергии во всех трансформаторах страны значительны, и очень важно для экономии электроэнергии совершенствовать конструкции трансформаторов с целью дальнейшего уменьшения значений Рхи Рк.

Особенности автотрансформаторов. В установках 110 кВ и выше широкое применение находят автотрансформаторы (AT) большой мощности. Объясняется это рядом преимуществ, которые они имеют по сравнению с трансформаторами той – же мощности:

· меньший расход меди, стали, изоляционных материалов;

· меньшая масса, а, следовательно, меньшие габариты;

· меньшие потери и больший КПД;

· более лёгкие условия охлаждения.

Однофазный автотрансформатор имеет электрически связанные обмотки ОВ и ОС (рис. 5.3). Часть обмотки, заключённая между выводами В и С, называется последовательной, а между С и О — общей.

При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток Iв, который, создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток I. Ток нагрузки вторичной обмотки IСскладывается из тока Iв, проходящего благодаря гальванической (электрической) связи обмоток, и тока I, созданного магнитной связью этих обмоток: Ic= Iв+I, откудаI=IC -IВ.

Полная мощность, передаваемая автотрансформатором из первичной сети во вторичную, называется проходной.

Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатора, можно записать следующее выражение:

UCIC. Преобразуя правую часть выражения, получаем

где (UB— UC)IB= ST — трансформаторная мощность, передаваемая магнитным путем из первичной обмотки во вторичую; UCIB=SЭ— электрическая мощность, передаваемая из первичной

Рис.5.3 . Схема однофазного трансформатора.

обмотки во вторичную за счет их гальванической связи, без трансформации.

Эта мощность не нагружает общей обмотки, потому что ток IВиз последовательной обмотки проходит на вывод С, минуя обмотку ОС.

В номинальном режиме проходная мощность является номинальной мощностью автотрансформатора S= Sном, а трансформаторная мощность — типовой мощностью SТ= Sтип.

Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса определяются трансформаторной (типовой) мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:

где nВС= UB/UC — коэффициент трансформации; Кт — коэффициент выгодности или коэффициент типовой мощности.

Из формулы для Кт следует, что чем ближе UBк UС, тем меньше Кт и меньшую долю номинальной составляет типовая мощность. Это означает, что размеры автотрансформатора, его масса, расход активных материалов уменьшаются по сравнению с трансформатором одинаковой номинальной мощности.

Например, при UВ= 330 кВ и UС=110 кВ КТ=0,667, а при UВ= 550 кВ и UС= 330 кВ КТ= 0,34.

Наиболее целесообразно применение автотрансформаторов при сочетании напряжений 220/110; 330/150; 500/220; 750/330.

Из схемы (см. рис. 5.3) видно, что мощность последовательной обмотки:

;

мощность общей обмотки:

.

Таким образом, еще раз можно подчеркнуть, что обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчетной мощностью. Какая бы мощность ни подводилась к зажимам В или С, последовательную и общую обмотки загружать больше чем на SТИП нельзя. Этот вывод особенно важен при рассмотрении комбинированных режимов работы автотрансформатора. Такие режимы возникают, если имеется третья обмотка, связанная с автотрансформаторными обмотками только магнитным путем.

Третья обмотка автотрансформатора (обмотка НН) используется для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности (генераторов и синхронных компенсаторов), а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН SHHне может быть больше SТИП, так как иначе размеры автотрансформатора будут определяться мощностью этой обмотки. Номинальная мощность обмотки НН указывается в паспортных данных автотрансформатора.

В автотрансформаторах с обмоткой НН возможны различные режимы работы: передача мощности из обмотки ВН в обмотку СН при отключенной обмотке НН; передача мощности из обмотки НН в СН или ВН; передача из обмотки ВН и НН в обмотку СН и другие режимы Во всех случаях необходимо контролировать загрузку общей, последовательной обмоток и вывода СН. К особенностям следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали у автотрансформаторов, общей для ВН и СН.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8458 — | 7348 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector