Преобразователь трехфазной системы питания в двухфазную 5 страница

ТН на напряжение 220 кВ собирается из двух ТН на 110 кВ. Ана­логично выполняются ТН на напряжения до 500 кВ. Для выравнивания напряжения между каскадами применяют охранные кольца. Изоляция верхних элементов, подвергающихся большей электрической нагрузке, соответственно усиливается.

Результирующее активное и индуктивное сопротивление обмоток каскадных ТН значительно больше, чем у ТН нормального исполнения. Поэтому для получения высокого класса точности приходится снижать нагрузку.

Как указывалось, для ТН характерна малая плотность тока в об­мотках. В том случае, когда ТН используется как источник мощности и погрешность не играет особой роли, нагрузку обмоток можно значи­тельно увеличить. Так, например, для ТН типа НОМ-10 при классе точности 0,5 допустима нагрузка 80 В-А, хотя максимальная мощность, которая может быть снята со вторичной обмотки, равна 720 В-А.

3.3.4. Емкостные делители напряжения

Помимо электромагнитных ТН, для понижения высокого напряжения могут быть использованы емкостные делители. Принципиальная схема подобного устройства, понижающе­го напряжение сети 500 кВ, приведена на рис. 3.19. Дели­тель Д состоит из конденсаторной батареи С1 и конденса­тора С2. В чисто емкостной цепочке (цепь ТН разомкнута) напряжение делится обратно пропорционально значе­ниям емкостей. Емкость С2 на порядок больше С2, и ток це­почки определяется конденса­тором С1. Емкость С2 выбира­ется так, чтобы напряжение на ней U_c2 находилось в пределах 4-12 кВ. Для дальнейшего понижения напряжение через реактор Р подается на ТН нор­мального исполнения и низкой стоимости. Нагрузка, имею­щая номинальное напряжение 100 В, включается на вторич­ную обмотку этого ТН.

Если в схеме отсутствует ре­актор Р, то с ростом нагрузки уменьшается входное сопротивление ТН и выходное на­пряжение начинает падать. Если реактор настроен в резо­нанс с емкостью при частоте сети f =50 Гц, то вы­ходное напряжение мало зависит от нагрузки.

Для выявления основных свойств делителя примем, что ТН – идеальный и погрешности не вносит. Если пренебречь током холостого хода ТН, то схема рис. 3.19 может быть преобразована в схему рис. 3.20. Трансформатор и на­грузку можно заменить сопротивлением нагрузки Z₂, при­веденным к первичной обмотке ТН.

Воспользуемся методом наложения и, разомкнув цепь в точке А, определим напряжение на разрыве:

.

Теперь замкнем накоротко источник питания, а в раз­рыве включим напряжение (рис. 3.19, б).

Поскольку реактор настроен в резонанс с емкостью , то

тогда

Р и с. 3.19. Емкостной делитель

Таким образом, при наличии реактора, настроенного в резонанс, напряжение на нагрузке определяется только отношением и не зависит от . При сделанных допущениях погрешности определяются транс­форматором ТН.

С ростом тока напряжение U'₂ практически остается постоянным, в то время как напряжение на реакторе ) пропорционально растет. В ре­зультате на конденсаторе С2 возможно появление опасных для его работы напряжений. При КЗ на вторичной сторо­не появятся перенапряжения на конденсаторе С2, которые могут привести к его пробою. Для ограничения этих пере­напряжений параллельно конденсатору С2 ставится раз­рядник или используется аппарат защиты от КЗ в цепи нагрузки.

При использовании в качестве конденсатора С1 кон­денсаторной бумагомасляной изоляции проходных изоля­торов мощность полезной нагрузки ограничивается из-за малости емкости С1. Так, при номинальном напряжении кВ мощность нагрузки составляет 15 В-А. Погрешность по напряжению достигает 5%, а угловая погрешность доходит до 5°. В настоящее время в релейной защите высоковольтных линий широко используются сиг­налы высокой частоты. Релейная защита, работающая на высокой частоте (блок ВЧ, рис. 3.19), связана с линией высокого напряжения через конденсатор С1

.

Р и с. 3.20. Упрощенная расчетная схема емкостного делителя

Сигналы высо­кой частоты подаются в линию высокого напряжения и вос­принимаются устройством, расположенным в другой точке линии. Для таких защит разработаны специальные кон­денсаторы большой емкости. Эти конденсаторы использу­ются в емкостном делителе и дают возможность увеличить мощность нагрузки до 1000 В-А. Для того чтобы не про­пускать токи высокой частоты, в цепь ТН устанавливается высокочастотный заградитель 3, играющий роль фильтра. Емкостный делитель может быть использован также для отбора больших мощностей (многих киловольт-ампер) вме­сто понижающих силовых трансформаторов.

Выпускаются емкостные делители мощностью до 300 В-А первого класса точности. Исследования пока­зали возможность создания делителей класса точности 0,2.

В конструкции реакторов и ТН предусмотрена возмож­ность регулирования параметров для компенсации техно­логических разбросов по емкости конденсаторов делителя.

Индуктивность реактора регулируется изменением воз­душного зазора в магнитопроводе и с помощью отводов об­мотки. В ТН с помощью отводов обмотки регулируется коэффициент трансформации.

Сравнение стоимости емкостного делителя и каскадных ТН показывает, что делители целесообразно применять при напряжениях выше 110 кВ. При напряжениях 400 кВ и вы­ше стоимость емкостного делителя примерно в 2 раза ниже стоимости каскадного ТН. При напряжении ниже 110 кВ использование делителя не дает ощутимого экономическо­го эффекта.

Наличие конденсаторов делителя и нелинейных индуктивностей создает возможность феррорезонансных явлений не только на основной, но и на низших частотах (субгар­мониках).

В результате таких явлений могут возникать перена­пряжения, опасные для изоляции, а также ложные сраба­тывания защиты. Возможно даже повреждение присоеди­няемых приборов. В настоящее время разработано много схем, эффективно ограничивающих эти перенапряжения.

Работа делителя зависит также от изменения частоты измеряемого напряжения, так как при этом возможны на­рушения условия резонанса между реактором и конденса­торами.

3.3.5. Выбор ТН

Номинальное напряжение первичной обмотки ТН должно соответствовать номинальному напряжению сети, в которую он включается, а если ТН включается между фа­зой и землей – то номинальному фазному напряжению.

Номинальное вторичное напряжение ТН должно соот­ветствовать номинальному напряжению нагрузки.

Нагрузка должна быть равномерно распределена по фазам ТН. Суммарная нагрузка на фазу ТН должна быть меньше допустимой при заданных классе точности и коэф­фициенте мощности.

Сечение проводников, соединяющих ТН с нагрузкой, должно быть таким, чтобы падение напряжения на них со­ставляло доли процента номинального вторичного напря­жения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развитие науки и техники, научно-технические исследования предполагают развитие и совершенствование методов проектирования и расчета существующих, а также разработку новых специальных электромеханических преобразователей. Поэтому соотношения и методы, приведенные в данном пособии, не являются неизменными и установившимися.

Данный курс лекций охватывает часть специальных электромеханических преобразователей и предназначендля изучения основ теории, конструкции, принципа действия, принципиальных схем и основных характеристик, проведения практических занятий по дисциплине и может быть использовано для самостоятельной работы студентов дневной и заочной форм обучения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Проектирование электрических машин: Уч. для вузов / И.П. Копылов и др. 3-е изд. М: Высш. шк., 2002. 757 с.

2. Копылов И. П. Электрические машины. М.: Высш. шк., 2000. 607 с.

3. Проектирование электрических машин. Под ред. Гольдберга О.Д. 2-е изд. М.: Высш.шк., 2001. 430 с.

4. Чунихин А.А. Электрические аппараты. М.: Энергоатомиздат, CD-ROM, 2005.

5. Алиев И.И. Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах. М.: РадиоСофт, 2004. 190 с.

6. Лихачев В.Л. Справочник обмотчика. М.: СЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 3

1. Специальные трансформаторы.. 4

1.1. Общие сведения. 4

1.2. Автотрансформатор. 4

1.3. Трансформаторы для преобразования числа фаз. 9

1.3.1. Преобразователь трехфазной системы питания в двухфазную.. 9

1.3.2. Преобразователь трехфазной системы питания в шести- и двенадцатифазную.. 10

1.4. Особенности трансформаторов, применяемых в радио
и телевизионных устройствах. 12

1.5. Пик-трансформатор. 14

1.6. Электромагнитный стабилизатор напряжения. 17

1.7. Электромагнитные преобразователи частоты.. 19

Контрольные вопросы.. 22

2. Сварочные трансформаторы.. 23

2.1. Общие сведения об электросварке. 23

2.2. Характеристики сварочной дуги. 28

2.2.1. Требования к источникам питания сварочной дуги. 30

2.3.Основы теории и конструкции сварочных трансформаторов. 32

2.4. Осциллятор. 35

3. Измерительные трансформаторы.. 36

3.1. Измерительные трансформаторы напряжения и тока (общие сведения) 36

3.2. Трансформаторы тока. 39

3.2.1. Общие сведения. 39

3.2.2. Погрешности ТТ, зависимость погрешностей от различных
факторов. 42

3.2.2.1. Зависимость погрешности от первичного тока. 42

3.2.2.2. Влияние сопротивления нагрузки. 44

3.2.2.3. Влияние конструктивных параметров. 45

3.2.3. Компенсация погрешности. 45

3.2.4. Режимы работы ТТ. 48

3.2.4.1. Работа ТТ при КЗ в контролируемой сети. 48

3.2.4.2. Работа ТТ при наличии в токе КЗ апериодической составляющей. 49

3.2.4.3. Работа ТТ при разомкнутой вторичной обмотке. 51

3.2.5. Конструкция ТТ. 52

3.2.6. Выбор ТТ. 58

3.3. Трансформаторы напряжения. 59

3.3.1. Назначение и основные параметры.. 59

3.3.2. Погрешности ТН.. 61

3.3.3. Конструкция ТН.. 65

3.3.4. Емкостные делители напряжения. 71

3.3.5. Выбор ТН.. 75

Заключение. 75

Библиографический список. 76

Учебное издание

ЧЕБОТКОВ Эдуард Галактионович