 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
т.е. первичное и вторичное напряжения прямопропорциональны, а первичный и вторичный токи обратнопропорциональны числам витков соответствующих обмоток. 4 страница
|
|
После несложных выкладок в относительных единицах получим (см. Вольдек стр.315):
т.е. относительные нагрузки трансформаторов обратнопропорциональны их напряжениям короткого замыкания.
Если Uк% не равны, то при повышении нагрузки номинальной мощности прежде всего достигнет трансформатор с наименьшим Uк%. Другие трансформаторы будут еще не догружены, но дальнейшее увеличение общей нагрузки недопустимо, так как первый будет перегружаться. Поэтому общая установленная мощность будет недоиспользованной.
Рекомендуется включать на параллельную работу трансформаторы для каждого из которых значение Uк% отличается от арифметического среднего значения Uк% всех трансформаторов не более, чем на 10% и отношение номинальных мощностей находится в пределах 3:1.
Глава 16. Несимметричная нагрузка трансформаторов.
На практике часто встречаются случаи, когда отдельные фазы нагружены несимметрично (неравномерное распределение осветительной нагрузки по фазам, подключение мощных однофазных приемников и т.д.). Случаются несимметричные короткие замыкания (однофазные на землю или на нулевой провод, и двухфазные).
При анализе будем полагать, что трансформатор имеет симметричное устройство.
Общим методом анализа несимметричных режимов является метод симметричных составляющих: трехфазная несимметричная система токов трех фаз İa, İb, İc разлагается на системы токов прямой (İa1, İb1, İc1), обратной (İa2, İb2, İc2) и нулевой последовательности (İa0, İb0, İc0). Векторы токов прямой последовательности равны по величине и чередуются со сдвигом по фазе на 120˚ в направлении движения часовой стрелки. Векторы токов обратной последовательности равны по значению, но чередуются по фазе со сдвигом по фазе на 120˚ против часовой стрелки. Векторы нулевой последовательности также равны по величине, но совпадают по фазе. При этом:
İa = İа1 + İа2 + İа0
İb = İb1 + İb2 + İb0 (16-1)
İc = İc1 + İc2 + İc0
Рис. 16-1. Симметричные составляющие трехфазных токов.
После алгебраических вычислений комплексных значений приведенных токов (подробно см. А. И. Вольдек):
İа + İb + İc = 3İao, (16-6)
т.е. при наличии токов нулевой последовательности сумма токов трех фаз отлична от нуля.
Глава 17. переходные процессы в трансформаторах.
§17.1 Включение трансформатора под напряжение
Переходные процессы в трансформаторах и электрических машинах возникают при резком изменении режима их работы (подключение к сети, изменение нагрузки, короткое замыкание и т.д.)
Пусть магнитопровод трансформатора не насыщен и поэтому индуктивность L11 = const. Тогда возникающий при включении переходный процесс описывается уравнением:
(17-1)
Из курса ТОЭ известно, что при переходном процессе ток i 1 можно представить в виде суммы двух составляющих
i = i´ 1 + i´´2; (17-2)
из которых первая:
i´ 1 = I1m × sin(ωt + ψ - φo), (17-3)
где
(17-4) представляет собой установившийся режим, или вынужденный, синусоидальный ток, обусловленный действием приложенного напряжения u1, а вторая составляющая:
(17-5)
- так называемый свободный ток апериодического характера, не поддерживаемый внешним источником э.д.с. и затухающий поэтому до нуля с постоянной времени
Таким образом, свободный ток возникает тогда, когда установившийся ток в момент включения t = 0 не проходит через нуль и имеет некоторое конечное значение i´ 10. При этом начальное значение свободного тока 
, так что полный ток при t = 0 равен нулю (i 10 = 0) в соответствии с начальным условием включения
. 
Рис. 17-2. Ток включения в ненасыщенном трансформаторе.
При всех нарушениях режима цепи и наступлении в связи с этим переходного процесса возникает свободный апериодический ток, затухающий вследствие рассеяния энергии в активных сопротивлениях.
В реальном насыщенном трансформаторе L11 ≠ const; поэтому поток Ф можно представить в виде двух составляющих
Ф = Ф´ + Ф´´,
где Ф´ - мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф´´ - мгновенное значение свободного потока.
В момент включения магнитопровод может иметь некоторый остаточный поток ± Фост остаточного намагничивания и поэтому Фмакс более, чем в два раза превышает нормальное значение потока, что приводит к сильному насыщению и возникновению весьма больших намагничивающих токов, толчки включения которых могут превышать в 100 ÷ 150 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно в несколько раз амплитуду номинального тока. Такие толчки включения вызывают осложнения при конструировании и настройке защитных токовых реле, т.к. могут быть причиной ложных срабатываний этих реле при включении трансформатора на холостом ходу.
Рис.17-3. Изменение магнитного потока при неблагоприятном моменте включения трансформатора.
Рис. 17-4. Построение кривой тока включения.
При отсутствии насыщения максимальный ток включения Iмакс может превышать амплитудное значение установившегося тока холостого хода только в два раза.
§17-2. Внезапное короткое замыкание.
Действие токов короткого замыкания выражается в усиленном нагреве обмоток и возникновении значительных электродинамических сил, действующих на обмотки. При этом следует учитывать, кроме произведения взаимодействующих токов (или квадрата тока), внезапность приложения нагрузки, коэффициент динамичности которой может достигать 2.
При внезапных коротких замыканиях обмотки трансформаторов обычно не успевают нагреваться до опасной температуры, из-за наличия различных видов устройств защиты, отключающих трансформатор от сети. Однако, при внутренних коротких замыканиях проводники замкнутых витков обычно частично расплавляются (местные выгорания) и трансформатор сильно повреждается.
§17-3. Перенапряжения.
При работе электрических сетей в них возникают кратковременные импульсы напряжений, обусловленные резкими изменениями тока
,
которые могут во много раз превышать нормальные рабочие напряжения:
1) коммутационные операции (включение и выключение линий, трансформаторов и вращающихся электрических машин);
2) замыканиями на землю через электрическую дугу;
3) грозовыми разрядами непосредственно в линиях электропередач или вблизи от них, в последнем случае индуктируемые токами молнии.
Наиболее опасными являются атмосферные перенапряжения, амплитудные значения, которых достигают нескольких миллионов вольт. (Более подробно А. И. Вольдек стр. 338 - 343).
Глава 18. Разновидности трансформаторов.
1. Трехобмоточные трансформаторы, у которых имеется одна первичная и две вторичные обмотки. Они используются на электрических станциях и подстанциях для питания распределительных сетей с различными номинальными напряжениями и позволяют достичь экономии в капитальных затратах за счет установки меньшего числа трансформаторов. (Подробно см. А. И. Вольдек).
2. Автотрансформаторы. Принцип действия.
В обычных трансформаторах первичные и вторичные обмотки имеют только магнитную связь. В автотрансформаторах первичные и вторичные обмотки имеют магнитную и электрическую связь, что экономически выгодно. При этом первичная обмотка w 1 включена в сеть параллельно, а вторичная w 2 – последовательно.
Рис. 18-6. Схемы однофазных автотрансформаторов.
Ввиду электрической связи обмоток изоляция каждой из них относительно корпуса должна выдерживать напряжение сети Uвн.
На рисунке 18-6 (а) первичная обмотка включена в сеть низшего напряжения, а на рис. (б) – в сеть высшего напряжения. В обоих случаях напряжение вторичной обмотки U2 складывается с напряжением Uнн и, пренебрегая падением напряжения,
USH = UHH + U2.
Автотрансформатор может служить как для повышения, так и для понижения напряжения.
Применение автотрансформаторов тем выгоднее, чем коэффициент трансформации kтр ближе к единице 1. Обычно они используются при kтр ≤ 2,5. Они находят широкое применение для соединения высоковольтных сетей разных напряжений (110, 154, 220, 330, 500, кВ) энергетических систем.
Внутренняя, или расчетная, мощность автотрансформатора, передаваемая посредством магнитного поля из первичной обмотки во вторичную, как и в обычных трансформаторах, равна
Sp = E1I1 = E2I2.
Внешняя, или проходная, мощность автотрансформатора, передаваемая из одной сети в другую и равная
Sпр = UннIнн = UвнIвн,
больше Sp, так как часть мощности передается из одной сети в другую непосредственно электрическим путем.
3. Особенности сварочных трансформаторов. Для электрической дуговой сварки применяются трансформаторы с вторичным напряжением, обеспечивающим надежное зажигание и устойчивое горение дуги. Для ручной сварки используются трансформаторы с напряжением при холостом ходе 60 ÷ 75 В и при номинальной нагрузке – 30В. Для определения сварочного тока при коротком замыкании и устойчивого горения дуги трансформатор должен иметь круто падающую внешнюю характеристику U = ƒ(I2), а сварочная цепь – значительную индуктивность
(cosφ 0,4 ÷ 0,5). Для регулирования сварочного тока значение (величина) этой индуктивности должно быть регулируемым.
Рис. 18-12. Сварочный трансформатор с реактивной катушкой.
Широко используются сварочные трансформаторы с дополнительной регулируемой реактивной катушкой. При уменьшении зазора δ ее индуктивность возрастает.
Одномостовые трансформаторы для ручной дуговой сварки изготавливаются мощностью до 30 кВ×А, а для автоматической – 100 кВ×А и более. Для контактной электросварки выпускаются трансформаторы мощностью до 1000 кВ×А при напряжении холостого хода Uxx < 36 В.
4. Печные трансформаторы. Для дуговых сталеплавильных печей применяются трехфазные трансформаторы мощностью до 25 МВ×А со ступенчатым регулированием вторичного напряжения в пределах 110-420 В. Регулирование напряжения осуществляется комбинированием следующих приемов:
1) переключения первичной обмотки со Y на Δ.
2) устройства отводов в первичной обмотке.
3) переключения отдельных групп вторичных витков с параллельного соединения на последовательное.
Другие разновидности трансформаторов.
5. Трансформаторы последовательного включения, у которых вторичная обмотка включается в сеть последовательно, а первичная питается от специального трансформатора, регулируемого под нагрузкой. Они необходимы для дополнительного регулирования напряжения отдельных ветвей замкнутых высоковольтных сетей с целью перераспределения потоков мощности между отдельными ветвями сети.
6. Трансформаторы с плавным регулированием напряжения: с контактными щетками на витках; с подвижными обмотками и магнитопроводами; с элементами, подмагничиваемыми постоянным током с помощью м
Дата публикования: 2014-11-18; Прочитано: 401 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
