НЕФТЬ-ГАЗ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
На главную >>


Теперь на нашем сайте можно за 5 минут создать свежий реферат или доклад

Скачать книгу целиком можно на сайте: www.nglib.ru.

Предложения в тексте с термином "Ток"

Электрические потери, включая добавочные, обычно выражают через потери короткого замыкания Рк при номинальных токах в обмотках трансформатора.

Однофазные понижающий (а) и повышающий (б) автотрансформаторы форматоре соотношения между напряжениями и токами получаются такими же, как и в обычном трансформаторе:

Ток /и, протекающий по обмотке а — х, равен геометрической сумме первичного и вторичного токов: /12= — Л+/2

Пренебрегая током холостого хода, можно считать, что токи /1 и /г находятся в противофазе и их геометрическая сумма равна арифметической разности.

32, а) обмотку, обтекаемую током первичной сети, а в повышающем (рис.

32, б) обмотку, обтекаемую током вторичной сети, рассчитывают на разностное напряжение первичной и вторичной сети, а не на полное напряжение, как в обычном трансформаторе.

Соответственно обмотка, к которой приложено входное или выходное напряжение, обтекается разностным током первичной и вторичной сети, а не полным током, как в обычном трансформаторе.

В связи с этим электропечные трансформаторы, особенно при мощности 50—100 MB-А, проектируют на большие токи вторичных обмоток, достигающие сотен килоампер.

Измерительные трансформаторы используются для включения электроизмерительных приборов и аппаратов защиты в электрические цепи высокого напряжения или цепи, по которым проходят большие токи, для расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности.

разделение обмотки на две электрически не связанные об* мотки, питающие две независимые сети, используется для уменьшения токов короткого замыкания.

Параллельная работа трансформаторов с различными группами соединений не допускается, так как в этом случае по обмоткам трансформатора будут протекать уравнительные токи, которые могут достигать значения тока короткого замыкания.

Пренебрегая токами холостого хода трансформаторов и используя упрощенную схему замещения, в которой первичная обмотка приведена ко вторичной, запишем -?

При этом уравнительные токи протекают по обмоткам трансформаторов и при токе нагрузки /2 = 0.

вторичных линейных и фазных напряжений и токов, первичных фазных напряжений и линейных и фазных токов.

Токи, образующие систему прямой последовательности, достигают максимумов последовательно в фазах а, Ь, с.

Токи, образующие систему обратной последовательности, достигают максимумов последовательно в фазах а, с Ь.

Токи же нулевой последовательности во всех трех фазах имеют одно направление (нулевой сдвиг).

85) токи прямой, обратной и нулевой последовательностей могут быть выражены через несимметричные в следующем виде: /1=—

Z0 = const, либо к пренебрежению током холостого хода, т.

Следовательно, токи обратной последовательности трансформируются из вторичной обмотки в первичную так же, как и токи прямой последовательности и имеют одни и те же схемы замещения (см.

Сопротивления нулевой последовательности отличаются от сопротивлений прямой и обратной последовательностей как по значению, так и по характеру, поскольку токи нулевой последовательности во всех трех фазах равны между собой, имеют одинаковое направление и их сумма Л,о + /ьо + Л?

Как будет показано далее, сопротивление нулевой последовательности, а также схемы замещения для токов нулевой последовательности зависят как от схемы соединения обмоток, так и от конструкции магнитной системы трансформатора.

При исследовании работы трансформатора при всех случаях несимметричной нагрузки и при всех соединениях его обмоток током холостого хода пренебрегаем и считаем, что нам известны линейные первичные напряжения, для которых всегда справедливо равенство Олв+Овс+ОсА^О, и сопротивления нагрузки Za, %ъ, Zc.

41) первичная и вторичная обмотки не имеют нулевого провода и для линейных первичных и вторичных токов можно записать: /А + Л» + /с=0, (1.

88) в данной схеме токи нулевой последовательности отсутствуют, поскольку, согласно (1.

При отсутствии токов нулевой последовательности, как указывалось, системы прямой и обратной последовательности имеют одни и те же схемы замещения, применяемые при анализе симметричных режимов работы трансформатора, и, следовательно, одни и те же сопротивления короткого замыкания.

Следовательно, при соединении обмоток трансформатора У/У в отсутствие токов нулевой последовательности первичные и вторичные токи равны и противоположны по фазе как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке.

Этот вывод, как будет показано далее, распространяется на все случаи несимметричной работы трансформаторов, когда отсутствуют токи нулевой последовательности, т.

Для определения первичных и вторичных токов, согласно рис.

Эти трансформаторы с расщепленными обмотками применяют для укрупненных блоков мощных ТЭС или ГЭС, когда для упрощения главной схемы и уменьшения токов короткого замыкания к одному трансформатору присоединяют несколько генераторов.

91) — первичные и вторичные токи, а уравнения (1.

В этом случае вторичные токи

Первичные токи в соответствии с (1.

Отметим, что трехфазная система токов или напряжений считается практически симметричной, если отношение тока или напряжения обратной последовательности соответственно к току или напряжению прямой последовательности не превышает 5%.

102) видно, что двухфазные нагрузки трансформаторов при токах, не превышающих номинальные, искажают симметрию вторичных напряжений практически в пределах значений напряжения короткого замыкания.

В данном случае, как и при соединении обмоток У/У, первичные токи содержат составляющие только прямой и обратной последовательностей, так как /АО=/во==7со==1/з(/А+/в+/с)==0, т.

К числу недостатков автотрансформатора относят некоторое усложнение релейной защиты и регулирования напряжения из-за наличия в них не только электромагнитной, но и электрической связи между обмотками, а также необходимость глухого заземления нейтрали, что приводит к увеличению токов короткого замыкания.

Вторичные же токи содержат составляющие всех последовательностей: /о = /ol 4" /а2 + /вО = /в 4" /вО.

104), токи нулевой последовательности /аО = уГ60 = /сО==/Оп:=-Г~ (/о "Т"/* "Г /с) = Т" /нп

Токи прямой и обратной последовательностей вторичной обмотки трансформатора уравновешиваются соответствующими токами первичной обмотки и свободно трансформируются в нее, т.

Токи нулевой последовательности вторичной обмотки не уравновешиваются токами нулевой последовательности первичной обмотки, так как /Ao==/Bo=7co==V3(/A + /B + /c)=0, и, следовательно, не трансформируются в первичную обмотку.

Поэтому токи нулевой последовательности, протекая только по вторичным обмоткам трансформатора, являются намагничивающими и создают в каждом стержне магнитной системы трехфазного трансформатора потоки нулевой последовательности Фоп, равные и одинаково направленные, поскольку!

Замыкание потока Фоп через крепежные детали и стенки кожуха или бака трансформатора вызывает в них дополнительные потери на вихревые токи.

Поток Ф0п, созданный переменным током /Оп, наводит в обмотках каждой фазы одинаковую ЭДС нулевой последовательности Е0.

Картина поля, созданного током нулевой последовательности: / — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка

43 построена векторная диаграмма первичных напряжений, из которой видно, что потенциал нулевой точки первичной обмотки из-за наличия токов нулевой последовательности сместился из центра тяжести треугольника линейных напряжений на /on-Zon.

112) видно, что на значения вторичных линейных напряжений токи нулевой последовательности не влияют.

на значения вторичных линейных напряжений оказывают влияние только токи прямой и обратной последовательностей.

114) первичные токи • _

Вторичные токи в обмотках трансформатора: /а — /а 4~ /оО = — / А ~Г / Оп> Л, = /* 4" /to = — /В 4~ /Оп>

Для этого необходимо так включить обмотки трансформатора, чтобы в них протекали одинаковые по значению и направлению токи, что обеспечит появление в каждом стержне одинаковых по величине и направлению магнитных потоков.

103) первичные токи

47) токи нулевой последовательности отсутствуют.

JA— 'аф> *В— ' b«)i 'С——•'сф' где /оф, /ьф, /сф фазные токи вторичной обмотки.

Вторичные линейные токи при соединении обмотки в треугольник равны геометрическим разностям фазных токов, т.

23) следует, что центр звезды фазных вторичных токов совпадает с центром тяжести треугольника, образованного линейными вторичными токами.

122) линейные вторичные токи

Линейные первичные токи определяются как разность фазных токов: ' В = * В'$ ' Дф> где фазные первичные токи 1Ал,, 7вф и /с* можно определить по (1.

50) для первичных линейных и вторичных токов, как и в схеме соединения обмоток У/УЯ (см.

104) и, следовательно, вторичные токи содержат составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей и для них также справедливы уравнения (1.

Но в отличие от схемы соединения обмоток У/УН в схеме соединения Д/УН в первичную обмотку из вторичной трансформируются не только токи прямой и обратной последовательностей, но и токи нулевой последовательности.

В соответствии с изложенным для первичных фазных токов можно записать:

Линейные первичные токи не имеют составляющих нулевой последовательности, поскольку г — ^С 1в = I с~Т 'Ь

Данная схема замещения аналогична схеме замещения трансформатора при коротком замыкании, в которой Zon соответствует _Zo, поскольку в схеме соединения Д/УН первичная обмотка трансформатора, замкнутая в треугольник, по отношению к токам нулевой последовательности является короткозамк-нутой.

133) вторичные токи первичными, взятыми, согласно (1.

На рисунке Ze=0; Zb*=Zc=oo и токи, протекающие по обмоткам трансформатора, в соответствии с (1.

130), линейные первичные токи

Таким образом, при однофазном коротком замыкании в схеме Д/УВ в первичной и вторичной обмотках токи протекают только в одной (короткозамкну-той) фазе трансформатора, тогда как при аналогичном случае однофазного короткого замыкания в схеме соединения У/УВ токи протекают по всем трем фазам.

Для токов, протекающих по обмоткам трансформатора, запишем: откуда • • • • •

139) видно, что токи прямой и обратной последовательностей вторичной обмотки трансформируются в первичную.

Таким образом, при схеме соединения У/Д/УЯ по всем трем обмоткам трансформатора протекают токи.

141) относительно первичных токов и тока нулевой последовательности получим уравнения, аналогичные уравнениям (1.

В результате этого при несимметричной нагрузке токи нулевой последовательности протекают по обеим частям вторичной обмотки в противоположных направлениях (рис.

В этом случае токи нулевой последовательности создают только поля рассеяния и сопротивление нулевой последовательности ZOHOM численно равно сопротивлению короткого замыкания между двумя половинами вторичной обмотки, расположенными на одном стержне магнитопровода трансформатора.

В этом отношении схема соединения У/7Н выгодно отличается от схемы соединения У/УН, где токи нулевой последовательности вызывают значительное смещение нейтрали фазных напряжений.

В трансформаторах со схемами соединения обмоток без нулевого провода составляющие нулевой последовательности в токах, напряжениях и ЭДС первичных и вторичных обмоток отсутствуют и несимметрия вторичных напряжений при симметричных первичных зависит только от сопротивления короткого замыкания.

Что называется током холостого хода и потерями холостого хода трансформатора?

Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов.

Они позволяют обеспечить необходимое значение и фазность напряжения на входе преобразователя, заданный уровень пульсаций выпрямленного напряжения и тока, аварийных токов, а в некоторых установках выполняют функции делителей тока и напряжения.

При использовании горячекатаной стали, обладающей практически изотропностью магнитных свойств, несовпадение направлений прокатки и магнитного потока на потерях и токе холостого хода трансформатора практически не сказывается.

При соединении обмоток У/У или Z/У в намагничивающем токе третья гармоника отсутствует, так как для нее нет проводящего контура.

Построение кривой магнитного потока при синусоидальной намагничивающем токе

Однако, пульсируя с частотой 3/i и замыкаясь через стенки бака и другие стальные детали, поток Фз вызывает в них вихревые токи, что может заметно увеличить потери холостого хода трансформатора и вызвать дополнительный нагрев отдельных его частей.

При соединении обмоток по схеме Д/У и Д/Z в намагничивающем токе каждой фазы имеется третья гармоника и магнитный поток и ЭДС практически синусоидальны.

При соединении обмоток по схеме У/Д или Z/Д в намагничивающем токе отсутствует третья гармоника, но магнитный поток и фазные ЭДС, как и при соединении обмоток по схеме Д/У или Д/Z, практически синусоидальны.

При включении трехфазных трансформаторов следует всегда ожидать бросков намагничивающих токов, так как всегда будет фаза, напряжение которой в момент включения близко к нулю.

При проектировании трансформатора для определения тока холостого хода и параметров намагничивающего контура схемы замещения приходится производить расчет его магнитной цепи, что позволяет найти зависимость между основным магнитным потоком и намагничивающим током трансформатора.

3) применяют в качестве обмоток НН при номинальных токах до 800 А.

При больших токах наматывают обмотку из транспонированного провода (см.

Винтовые обмотки применяют в качестве обмоток НН при токе более 300 А, они могут иметь от 4 до 20 (и более) параллельных проводов.

Создана новая серия быстродействующих переключающих устройств с активными токоограничивающими сопротивлениями на напряжения до 500 кВ и токи до 2 кА.

Значение диэлектрических потерь пропорционально значению приложенного напряжения и тангенсу угла диэлектрических потерь, равному отношению активного и реактивного токов в изоляции: tg б=/а//р.

Не оказывая существенного воздействия на обмотки и изоляцию при номинальных токах, механические силы в аварийных случаях (короткое замыкание) достигают существенных значений, способных вызвать разрушающие деформации в обмотках и изоляции.

В этом случае можно считать, что токи не протекают по виткам катушек обмотки вследствие их большого индуктивного сопротивления (conL), а протекают только по продольным l/((j)nCd) и поперечным 1/(сопСд) емкостным сопротивлениям.

Это связано с тем, что поперечные емкости (емкости на землю) такой обмотки относительно велики, а зарядные токи подходят к ним через продольные емкости обмотки.

Для удобства выполнения отводов обмотки НН, рассчитанной на большие рабочие токи, эту обмотку размещают снаружи.

Толщину листов выбирают из условия получения приемлемого уровня потерь от индуцированных в них вихревых токов при заданной частоте питающего трансформатор источника переменного тока.

Обусловленная током i'0 магнитодвижущая сила (МДС) первичной обмотки i^w\ создает в магнито-проводе трансформатора переменный магнитный поток Ф, который будет сцеплен почти полностью со всеми витками первичной и вторичной обмоток.

Поле рассеяния индуцирует в проводах обмоток'ЭДС, под действием которых протекают токи.

Эти токи замыкаются внутри отдельных проводов и между параллельными ветвями обмотки и не выходят за ее пределы.

Вихревые и циркулирующие токи вызывают в токоведущих частях добавочные потери, которые зависят от частоты тока, размеров поперечного сечения проводников обмотки, их удельного электрического сопротивления и расположения по отношению к полю рассеяния.

При работе трансформатора в режиме нагрузки в обмотках, отводах и элементах конструкции под воздействием токов обмоток и созданного ими поля рассеяния возникают потери, называемые электрическими.

Основные потери определяются током данной обмотки и ее электрическим сопротивлением, измеренным на постоянном токе.

Добавочными потерями называют разность потерь короткого замыкания трансформатора и его основных потерь в токоведущих частях при тех же токах.

Поле рассеяния трансформатора индуцирует в проводниках обмоток ЭДС, под действием которых протекают токи.

Эти токи замыкаются внутри отдельных проводников и между параллельными ветвями, не выходя за пределы обмотки.

Наличие в проводниках обмоток кроме токов нагрузки еще и токов, вызванных полем рассеяния, приводит к неравномерному распределению плотности тока по сечению проводника и неравномерному распределению тока между параллельными ветвями.

При этом сумма потерь от указанных токов равна потерям от реального тока.

Поле рассеяния обмоток и отводов, возникающее в пространстве, окружающем эти части, проходит также и по ферромагнитным деталям конструкции трансформатора, вызывая в них потери от вихревых токов и гистерезиса.

Кроме того, к добавочным относят потери в крайних пакетах магнитопровода от вихревых токов, наведенных полем рассеяния трансформатора.

Пренебрегая незначительным намагничивающим током, запишем уравнение МДС: i\w\ +izW2=b.

В соответствии с законом полного тока напряженность достигает наибольшего значения в канале между обмотками, где линии поля сцеплены со всем током обмотки:

Реальное поле в этом случае в упрощенном виде можно представить в виде двух составляющих: продольного (направленного вдоль оси обмоток) и поперечного (радиального) поля, вызванного током витков, нескомпенсированных вследствие разности высот обмоток.

Обусловленная током /2 МДС вторичной обмотки, согласно закону Ленца, направлена встречно МДС первичной обмотки и, следовательно, стремится изменить созданный этой МДС поток Ф.

ПОТЕРИ В ОБМОТКАХ ОТ ВИХРЕВЫХ ТОКОВ

Полем рассеяния в проводнике индуцируется ЭДС, вызывающая вихревые токи.

Собственное магнитное поле вихревых токов и размагничивающее действие этого поля не учитываем.

при нагрузках, близких к номинальной, токи i\ и 12 сдвинуты между собой на угол примерно 180° и в магнитном отношении МДС первичной и вторичной обмоток трансформатора уравновешивают друг друга в той мере, в какой это небходимо для сохранения магнитного потока Ф.

Потери от вихревых токов в проводниках прямоугольного (а) и круг-лого (б) сечений в РавномеР"ом Ma""«-ном

Допущение ioWi — Q позволяет также сделать вывод, что в трансформаторе токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков: ii/i2=w2/Wi.

Расчет потерь в обмотке от вихревых токов: а — сечение обмотки из прямоугольного провода; 6, в — треугольная и трапецеидальная эпюры осевой индукции; г — близкая к параболе эпюра радиальной индукции в пределах высоты обмотки

I\u\ = i2u2, откуда i\ji2=u2lu\ и, следовательно, токи при трансформировании изменяются обратно пропорционально напряжениям.

Для определения добавочных потерь от вихревых токов в долях основных выразим основные потери из соотношения pocH=/2p/Y-Тогда из (5.

Ток нагрузки, создающий поле рассеяния, опережает ЭДС в контурах вихревых токов на угол л/2.

Пренебрегая магнитным полем, созданным самими вихревыми токами, рассматриваем их как чисто активные токи, совпадающие с ЭДС по фазе.

Добавочные потери от вихревых токов, вызванные магнитным полем рассеяния обмоток, неодинаковы для отдельных проводников, различным образом расположенных в обмотке по отношению к полю рассеяния.

Во всех проводниках ряда, параллельного осевому полю, распределение вихревых токов оди

К расчету потерь от вихревых токов в обмотке каково.

Коэффициент добавочных потерь от вихревых токов для обмотки из круглых проводников можно определить по формуле, аналогичной (5.

При оценке значения добавочных потерь в обмотках предполагалось, что поле рассеяния создается только токами нагрузки.

Магнитное поле вихревых и циркулирующих токов не учитывалось.

В действительности эти токи могут существенно ослабить поле рассеяния в -пространстве, занятом обмотками.

Рассмотрим влияние только вихревых токов, так как циркулирующие токи сводятся к минимуму применением транспозиций (см.

Известно, что переменное электромагнитное поле вызывает в массивном проводящем теле вихревые токи, противодействующие распространению поля в глубь тела.

ПОТЕРИ В ОБМОТКАХ ОТ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ТОКОВ

Потерями в обмотках трансформатора от циркулирующих токов называют потери от токов, наведенным полем рассеяния и замыкающихся в параллельных ветвях обмоток трансформаторов.

Это связано с тем, что потоки рассеяния, сцепляющиеся с отдельными ветвями, могут быть различными, вызывая неравенство индуктивных сопротивлений ветвей и приводя к неравномерному распределению токов между ними.

Только полная равномерно распределенная транспозиция обеспечивает выравнивание сопротивлений при любом числе параллельных ветвей » отсутствие циркулирующих токов между ними, т.

Уравнительные (циркулирующие) токи создают при этом добавочные потери от несовершенства транспозиции.

Различные типы транспозиций в обмотках: а — транспозиция проводов отсутствует; б — одна общая транспозиция; в — одна общая и две групповые транспозиции; г — полная распределенная транспозиция щих токов во всех п ветвях равна нулю: 192 (=0.

'• Потери от циркулирующих токов в обмотке г~активное со" / z

Циркулирующие токи при этом вызываются только осевой составляющей поля рассеяния.

Магнитное поле, созданное циркулирующими токами, не учитываем.

Для расчета циркулирующих токов можно использовать метод узловых потенциалов.

ТУ потерь от цир-щены, так как ЭДС рассеяния всех п ветвей курирующих токов совпадают по фазе.

Так как поток в канале между обмотками одинаково сцеплен со всеми ветвями и циркулирующих токов не вызывает, будем учитывать только поток в зоне, занятой обмоткой.

Определим потери от циркулирующих токов для простейшего вида транспозиции — в середине высоты обмотки выполнена одна общая транспозиция (рис.

Трансформация трехфазных токов: а — группой однофазных трансформаторов; б — трехфазным трансформатором « <Р=о <Р=0

Опустим довольно громоздкие выкладки и запишем окончательное выражение для расчета потерь от циркулирующих токов: ;(5.

5) и учитывая, что Jw=Jmanb и р = -^L/fep) а также то, что для винтовой обмотки w=m, получим относительное значение потерь от циркулирующих токов при одной общей транспозиции:

При расчете потерь от циркулирующих токов для транспозиции по рис.

Для этого случая относительное значение потерь от циркулирующих токов

31), видим, что при достаточно большом числе параллельных проводов применение одной общей и двух групповых транспозиций позволяет снизить потери от циркулирующих токов в 16 раз по сравнению с одной общей транспозицией.

Потери от циркулирующих токов в ряде случаев удобно относить к средним потерям от вихревых токов в проводах этой же обмотки, которые в соответствии с (5.

Во всех массивных стальных деталях поток рассеяния вызывает потери от гистерезиса и вихревых токов.

Вместе с ростом мощности увеличиваются и потери от гистерезиса и вихревых токов в ферромагнитных деталях конструкции.

Возникающие в листах вихревые токи экранируют бак от полей рассеяния и этим снижают потери.

Напомним, что индуктивность элемента электрической цепи есть отношение потокосцепления, обусловленного током элемента, к этому току: L=r|)/t.

Протекающий в этом случае по первичной обмотке ток t'0 называют током холостого хода.

Однако наличие у трансформатора двух (или более) обмоток приводит к тому, что линии магнитного поля, созданного током /о, не одинаково сцеплены с витками первичной и вторичной обмоток.

Если пренебречь намагничивающим током и считать ii = — i'z, то переходный процесс при коротком замыкании можно исследовать с помощью схемы замещения при коротком замыкании.

В соответствии с теорией переходных процессов ток короткого замыкания можно представить как сумму установившегося и свободного токов: ii = iic-M'iy.

Какие факторы определяют добавочные потери в обмотках от вихревых токов, вызванных полем рассеяния?

Назовите причины возникновения потерь от циркулирующих токов и укажите меры, позволяющие снизить эти потери.

Электродинамические силы в трансформаторах обусловлены тем, что по проводникам обмоток, находящихся в магнитном поле, протекают токи, взаимодействие которых с магнитным полем создает соответствующие электромагнитные силы.

Как известно, сила, действующая на единицу длины каждого из двух параллельных проводов, обтекаемых токами i\ и t'z, /=lW'2/(4*a), (6.

Так как проводники с током при одинаковых направлениях токов притягиваются, а при разных направлениях — отталкиваются, то витки одной обмотки притягиваются друг к другу, а витки первичной и вторичной обмоток отталкиваются.

В переходном процессе при коротком замыкании в линии электропередачи или трансформаторе токи обмоток и обусловленная ими индукция поля рассеяния являются сложными функциями времени I, B=f (0.

Кроме магнитного насыщения переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора вызовет появление вихревых токов и явление гистерезиса, которые в основном и определяют потребление электрической энергии трансформатором на холостом ходу.

Если найдена пространственная диаграмма распределения вектора индукции В, то при известном токе элементов обмотки определяются действующие на них электромагнитные силы.

Расчет поля рассеяния производится в предположении бесконечно большого радиуса кривизны обмоток, предполагается также равенство первичного и приведенного вторичного токов.

Поле индукции В, созданное током обмотки, имеет составляющие (рис.

Поэтому наибольшее значение имеет точный расчет поперечной составляющей индукции поля рассеяния в пределах сечения обмоток Вх, взаимодействие которой с током короткого замыкания создает осевые электромагнитные силы.

Обычно при вычислении сил, действующих на обмотки трансформатора, предполагают, что обмотки неподвижны, а токи неизменны и равны максимальным амплитудным значениям.

После этого при установившемся токе короткого замыкания электромагнитная сила имеет двойную частоту по сравнению с частотой сети.

Пр=1ч-2 значительно возрастают, превышая на 20—30% усилия при ударном токе к.

могут превышать при резонансе максимальные динамические усилия при ударном токе на 25—30%.

2) параметры короткого замыкания трансформатора — токи обмоток, их кратности и ударные коэффициенты, распределение токов в параллельных ветвях, отключение витков ПБВ или РПН;

Разрабатываются более совершенные программы расчета токов короткого замыкания, динамического расчета осевых сил, радиальной прочности и устойчивости обмоток трансформаторов.

Распределение температуры по высоте и направление конвекционных токов масла в трансформаторе с трубчатым баком: / — наружная поверхность бака; 2 — масло; 3 — маг-нитопровод; 4 — обиотки

При определении опытным путем зависимость Ф=/(гор) снимают на постоянном токе.

Преобразовательные трансформаторы работают, как правило, при несинусоидальных токах обмоток.

Многие трансформаторы при относительно небольших выходных напряжениях имеют чрезвычайно большие токи, достигающие сотен килоампер.

Эти трансформаторы предназначены для питания преобразовательных установок с токами до 50 кА.

Разрабатываются преобразовательные трансформаторы мощностью до 200 MB-А на токи до 200 кА.

Выпрямленный ток при этом становится равным сумме токов двух фаз или вентилей, а ЭДС вентильных обмоток прикладывается через вентили к индуктивностям рассеяния вторичных обмоток.

Продолжительность перекрытия зависит от времени, необходимого для того, чтобы произошел обмен токами между коммутируемыми обмотками, соответственно время и угол перекрытия зависят прежде всего от индуктивностей рассеяния обмоток трансформатора и тока нагрузки преобразователя.

В этом случае, перед тем как исследовать работу трансформатора на холостом ходу аналитически с помощью уравнений в комплексной форме, в которой могут быть представлены уравнения, связывающие только гармонически изменяющиеся во времени напряжения, ЭДС и токи, необходимо несинусоидальный намагничивающий ток трансформатора заменить эквивалентным синусоидальным, имеющим то же действующее значение, т.

5), скос сторон которых соответствует коммутационным интервалам, и каждая из них обтекается током поочередно в положительные и отрицательные полупериоды переменного напряжения, т.

Диаграммы напряжений и токов однофазной двухполупериодной схемы выпрямления

Действующее значение тока первичной обмотки определяют, пренебрегая током холостого хода:

Реальный же трансформатор потребляет из сети активную мощность РО, поскольку при переменном магнитном потоке возникают потери энергии в магнитопроводе от гистерезиса и вихревых токов, а также потери энергии в активном сопротивлении первичной обмотки.

В данной схеме действующее значение тока в вентильной обмотке равно выпрямленному току и l\ = ldlk\i.

Трехфазная схема выпрямления со средней точкой угольник для ослабления воздействия на трансформатор постоянных составляющих токов вентильных обмоток, соответствующих временным диаграммам токов вентильных обмоток (рис.

Л/о=1,17 Е2, а действующее значение тока вентильной обмотки, — исходя из временных диаграмм токов (рис.

7 является наличие постоянных составляющих в токах вентильных обмоток отдельных фаз, при которых возникают МДС небаланса, равные '/з МДС вентильных обмоток, создающие в магнитопроводе трансформатора постоянный по направлению избыточный поток вынужденного намагничивания.

Диаграммы напряжений и токов трехфазной схемы выпрямления со средней точкой

При соединении сетевых обмоток в треугольник большая часть потока вынужденного намагничивания компенсируется МДС, создаваемой током в контуре треугольника первичных обмоток.

В то же время индуктивное сопротивление ветвей обмоток реактора для токов, разветвляющихся в точке О к точкам Oi и 02, незначительно, так как МДС, создаваемые каждым из этих токов, равных половине тока нагрузки преобразователя, взаимно компенсируются.

Для устранения значительного увеличения выпрямленного напряжения при малых нагрузках, когда ток нагрузки становится меньше критического, вводят небольшую балластную нагрузку или осуществляют подпитку уравнительного реактора током тройной частоты от специального преобразователя.

Сетевые и вентильные обмотки преобразовательного трансформатора, как следует из диаграмм токов вентильных обмоток (рис.

Шестифазную схему с уравнительным реактором применяют в преобразовательных агрегатах с относительно низким выпрямленным напряжением и большим током, поскольку ток нагрузки разветвляется по двум параллельным ветвям, состоящим из вентильных обмоток, вентилей и секций обмотки уравнительного реактора.

Диаграммы напряжений к токов трехфазной мостовой схемы выпрямления контуре неразветвляющегося тока нагрузки двух последовательно включенных вентилей выпрямительного моста.

Современные серии преобразовательных агрегатов выполняются на выпрямленные токи 12 — 300 кА при выпрямленном напряжении 75—850 В.

К настоящему времени единичные мощности агрегатов составляют 100 MB-А и более, а токи — 50—100 кА при напряжениях до 1250 В.

Так как поток Ф„о замыкается главным образом в немагнитной среде, имеющей постоянную магнитную проницаемость, и пропорционален вызывающему его току, то можно считать, что индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора

Уже в режиме холостого хода трансформатора в таких обмотках появляются уравнительные токи из-за различия в потоко-сцеплениях отдельных катушек с основным магнитным потоком.

Вследствие рассеяния часть магнитного потока замыкается по воздуху, не достигая ярма, что уменьшает потокосцепление крайних катушек, вызывая уравнительные токи, достигающие в режимах работы с наибольшими индукциями 15—2Q% от номинального значения.

Трансформаторы новой серии ТМПУ — трехфазные масляные для полупроводниковых преобразователей с уравнительным реактором — выпускаются на выпрямленные напряжения 3300 и 1650 В и токи 1250 и 2500 А.

Номинальная первичная мощность составляет 13220 кВ-А при выпрямленном токе 3000 А и выпрямленном напряжении 3700 В.

Мощность обмоток подмагничивания дросселей насыщения составляет 10 кВт при номинальном токе управления 45 А.

15), в которой используется трехобмоточный трансформатор ТОТ, осуществляющий электромагнитное суммирование на двух первичных обмотках составляющих напряжения, пропорциональных напряжению и току статора возбуждаемой синхронной машины, таким образом, чтобы ток вентильных обмоток, питающих через вентили обмотку возбуждения синхронной машины, обеспечивал заданный режим работы синхронной машины.

16 с возбуждающим трансформатором ВТ и последовательным трансформатором ПТ работает по принципу последовательного фазового компаундирования с электрическим суммированием составляющих напряжения, пропорциональных напряжению и току нагрузки генератора.

18) используются два последовательно соединенных трехобмоточных трансформатора, один из которых выполнен с замкнутым, а другой — с разомкнутым магнитопроводом для подбора нужного соотношения при сложении напряжений, пропорциональных напряжению и току генератора.

Для обеспечения надежной работы систем возбуждения не только в нормальных, но и в аварийных режимах необходим особый выбор электромагнитных нагрузок трансформаторов статических возбудителей с учетом возможного диапазона изменения напряжений и токов генератора.

В номинальных режимах последовательный трансформатор работает при ненасыщенной магнитной системе с индукцией 0,6—0,8 Тл, и для практических расчетов его можно заменить источником ЭДС, соответствующей ЭДС вторичной обмотки при номинальном токе возбуждения синхронного генератора, с внутренним сопротивлением, равным полному индуктивному сопротивлению той же обмотки.

Выбор сниженного значения индукции при номинальном токе обеспечивает необходимый запас для удовлетворительной работы последовательного трансформатора в аварийных режимах.

Первичную обмотку на токи 10—15 кА выполняют с естественным воздушным охлаждением, обмотка имеет небольшое число витков при большом числе параллельно включенных катушек.

При открытии транзистора Т\ током, протекающим по цепи база— эмиттер, напряжение источника питания постоянного тока Uy практически полностью прикладывается к первичной обмотке трансформатора ИТр1, поскольку базовый ток транзистора Т\ выбирают достаточным для создания надежного ключевого режима работы этого транзистора.

При передаче «коротких» импульсов в микросекундном диапазоне происходит многократное увеличение вихревых токов, в связи с чем магнитопроводы импульсных трансформаторов должны иметь толщину листов порядка 0,1—0,05 мм или выполняться из ферри-товых материалов.

Более удобно переключение числа витков обмотки ВН, так как при меньшем токе, несмотря на большое напряжение, устройство регулирования получается намного экономичнее по сравнению с устройством переключения на стороне НН.

2) контактор, осуществляющий переключение между собой двух смежных регулировочных ответвлений под полным током нагрузки;

В резисторных ограничителях контурных токов, возникающих при переключениях, резисторы по условиям нагрева допускают только кратковременное прохождение тока, в то время как индуктивные ограничители могут быть относительно просто выполнены на непрерывное обтекание током нагрузки.

Наличие резисторов, выдерживающих только кратковременное обтекание токами, большие скорости движения контактных элементов в сочетании с мощными аккумулирующими пружинами, значительные ударные нагрузки предъявляют весьма жесткие требования к надежности конструкции, качеству материалов и точности изготовления.

При относительно больших напряжениях ступени регулирования и токах нагрузки тиристоры приходится включать последовательно исходя из значения напряжения и параллельно в соответствии с током нагрузки и рабочими токами тиристоров, принимая специальные меры для равномерного деления напряжений и токов.

Весьма трудной при малых ступенях регулирования является защита от контурных токов короткого замыкания, обусловленных повреждениями тиристоров, которые с определенной степенью вероятности неизбежны.

Без специальных мер по ограничению эти токи вызывают повреждения регулировочных секций и последовательно с каждой тиристорной цепью необходимо включать токоог-' раничивающий реактор, рассчитываемый на длительный режим работы.

Токи tj и la создают первичную и вторичную МДС Fi—iiWi и t, совместным действием которых создается магнитное поле

Векторные диаграмма напряжений и токов

Алгоритм работы ТПУ с ВДТ при переводе из одного режима в другой строится таким образом, чтобы обеспечить надежную естественную коммутацию 77С независимо от характера и значения нагрузки без возбуждения уравнительных контурных токов.

Моменты начала каждого из промежуточных режимов благодаря соответствующему программированию схемы управления выбирают из расчета минимальных переходных токов, дополнительное демпфирование которых осуществляется реакторами 21, введенными в схему также для ограничения ударных токов, возможных при повреждениях тиристоров или сбоях системы управления.

Возможность одновременной трансформации напряжения обмотками стержней аир исключается, так как мгновенные значения намагничивающих токов для стержней аир где ka—w2alwia, kt=Wj»lwit различны, поскольку

Теоретические кривые напряжений, токов и магнитных потоков ТРПН при активной нагрузке

Теоретические кривые напряжений токов и магнитных потоков, характеризующие процесс трансформации для случая активной нагрузки, показаны на рис.

oo, foi и фо2 пропорциональны соответственно образующим их токам t0, t'i—io, ia.

В силовых трансформаторах при номинальном токе нагрузки падение напряжения в первичной обмотке не превышает 2—5% от UIHOM.

ЭДС еа\ и е„2 индуцируются потоками рассеяния Ф„1 и Ф„2, которые пропорциональны соответственно токам первичной t'i и вторичной t'2 обмоток: dt dt df dt dt dt

Рассмотренный принцип регулирования реализуется в этом случае 314 с уменьшением коммутируемых токов пропорционально частичным коэффициентам трансформации k = W/W2 И?

Уровень заряда конденсатора С, сглаживающего форму кривой выходного напряжения, увеличивается при этом до значения что вместе с уменьшением коммутируемых токов облегчает комплектацию конденсаторных сборок для регуляторов напряжения

В частности, измеряют электрическое сопротивление обмоток постоянному току и сопротивление изоляции обмоток.

При синусоидальных напряжениях и токах, учитывая равенства!

Назначение этого вида испытания — проверка надежности механического крепления обмоток, выводов и других деталей трансформатора, а также нагревостойкости изоляции обмоток при воздействии токов короткого замыкания, которые значительно больше номинального.

Как указывалось, для предохранения трансформатора от разрушения при токах короткого замыкания принимаются определенные меры при разработке конструкции.

Механические воздействия, возникающие в трансформаторе, пропорциональны квадрату тока короткого замыкания и могут значительно деформировать и даже разрушить обмотки, а в результате чрезмерного нагрева, вызванного токами короткого замыкания, может быть разрушена изоляция.

Для исключения возможности разрушения температура обмоток при установившемся токе короткого замыкания и заданной длительности не должна превышать следующих температур, °С:

Испытание обычно проводится при включении номинального напряжения со стороны ВН и при замкнутой накоротко стороне НН, чтобы при испытании оперировать с меньшими токами в пи

с установившимся током к.

Как и при исследовании холостого хода, несинусоидальный ток io может быть заменен эквивалентным синусоидальным намагничивающим током с действующим значением /0 = 1/ /оа'г-'ор' активная составляющая которого связана с потерями в стали магнитопровода.

При наличии дефекта в межсетевой изоляции возможны перегревы, вызываемые вихревыми токами или токами в коротко-замкнутых контурах, образованных в результате нарушения изоляции массивных деталей состава от активной стали.

33)а ЭДС первичной и вторичной обмоток — в видегде Zo~r0+jXQ — комплексный коэффициент пропорциональности между током и ЭДС (см.

Признаками повреждения являются работа газовой защиты, ненормальный нагрев, разные сопротивления фаз постоянному току и т.

Выявление места повреждения также возможно при внешнем осмотре активной части, с помощью измерения сопротивления обмоток постоянному току, а также специальных измерений.

Если через Р„ обозначить магнитные потери в стали магнитопровода от вихревых токов и гистерезиса, то откуда Го=Рм//2о — коэффициент пропорциональности между потерями р стали магнитопровода и квадратом намагничивающего тока (см.

Однако так как числовые значения первичных и вторичных напряжений и токов сильно отличаются друг от друга, то изображение их на векторной диаграмме в одном масштабе весьма неудобно.

При этом трансформаторы должны изготовляться для преобразователей с номинальными выпрямленными токами, соответствующими следующему ряду

Для первого уровня значение потерь и токи холостого хода соответствует дан

4) равенство углов между токами и ЭДС \

5 должны быть не более 15% по потерям холостого хода и +30% по току холостого хода.

Для второго уровня значение потерь и тока холостого хода несколько выше, но не более чем на 10% по потерям холостого хода и 30% по току холостого хода от данных, приведенных в табл.

Потери в обмотках от вихревых токов.

Потери в обмотках от циркулирующих токов.

Пои опыте короткого замыкания вторичная обмотка замкнута накоротко, а к первичной через регулятор подводится понижешюе напряжение, при котором токи в обмотках не превышают (1~Если пТи замкнутой накоротко вторичной °б«отке * "^но™ подвести номинальное напряжение, то токи в обмотках во много раз превысят номинальные значения, резко возрастут де«спуюпще на обмотки электродинамические силы, а также потери в оомотках, "результ™чегообмотки трансформатора могут быть разрушены.

Его изменяют от нуля до значения, при котором токи в обмотках становятся равными номинальным.

одну из обмоток трансформатора при замкнутой другой, чтобы по обмоткам протекали номинальные токи.

6), определяет значение ударного и установившегося токов при коротком замыкании трансформатора при номинальном напряжении (см.

Большее ик вызывает большие колебания вторичного напряжения, но сильнее ограничивает токи короткого замыкания.

При номинальном токе гипотенузой этого треугольника является напряжение короткого замыкания UK, а катетами — активная и реактивная составляющие этого напряжения.

48) нетрудно заметить, что по «ка можно судить о процентном значении электрических потерь в обмотках трансформатора или потерь короткого замыкания при номинальных токах.

При соединении обмотки зигзагом соотношения между напряжениями и токами получаются такими же, как и при соединении обмотки звездой.

При /о=0 первичный ток трансформатора равен приведенному вторичному току /1 = = —/'г, а уравнения напряжений для первичной и вторичной обмоток (1.




Главный редактор проекта: Мавлютов Р.Р.
oglib@mail.ru