3.Группы соединения трансформаторов. Группы соединений трансформаторов3. Что такое группа соединения трансформаторов и от чего она зависти? Покажите 12 и 11 группу трансформаторов. Возможна ли параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения?1. Какие потери покрываются мощностью холостого хода P0 и мощностью к.з. Pк. Для чего производят опыт холостого хода и короткого замыкания трансформатора? Что такое КПД трансф-ра и как его определить, используя данные опыта ХХ и К.З.? Мощность, потребляемая трансф-ром при ХХ идет на покрытие потерь в обмотках и стали (магнитные потери): P0 = p эл1 + Pмагн ; , pэл1 = 1 2% от P0 →м-ть при ХХ трансф-ра идет на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи). pr = r(f/100)B2 r зависит от величины листа Pосн мг pвх = вх(f/100)2B2 вх зависит от процентного сод-ия кремния в стали pдоб = 15 20% Pосн мг Итак P0 = (1,15 1,2) Pмго При КЗ трансф-р потребляет из сети активную мощность. Эта мощность в основном идет на покрытие потерь в обмотках: . Т.к. при КЗ текут номинальные токи I1 и I2, а вся м-ть трансф-ра идет на нагрев обмоток, так как I0=0, Ф0=0, то есть потери в стали равны нулю.Т.к. потери в стали pмг = B2 ; B U При КЗ напряжение ↓в 1520 раз, потери в стали ничтожно малы и ими пренебрегаем. Опыт ХХ. Для определения к-та трансформации, потерь в стали и параметров цепи намагничивания. По данным опыта можно рассчитать (z0=;r0=;x0=;r1<<rm;x1<<xm): 1.;2.;3.акт.сопр. цепи намагн-ния: rm r0 = ;4. zm z0 = ;5. xm x0 = . Опыт КЗ. Для определения напряжения КЗ, потерь в меди обмоток и сопротивлений КЗ. Определяют: 1.;2.; ; 3.; 4.полное сопр. КЗ: ; 5.индукт.сопротивление КЗ: . Используя опыты ХХ и КЗ получают все нагруз.хар-ки, задаваясь β. КПД трансформатора– это отношение мощности, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности потребляемой им из сети, то есть n = Р2/Р1, n (%) =( Р2/Р1) 100. Через опыты ХХ и КЗ: ;При ХХP0 = PМГ. При КЗ PК= PЭЛ1,2 = I2rк, - коэффициент нагрузки. Тогда ; PКH – мощность КЗ при номинальном токе IH, , тогда Задаваясь = 0,25; 0,5; 0.75; 1.0; 1.25 при cos2 = const построим зависимость = f(). Максимум наступает тогда, когда потери в стали равны потерям в меди. p0 = 2РКН , откуда 2.Какие условия необходимо выполнить для нормальной параллельной работы трансформаторов? К чему приведет, если трансформатор 1 и трансформатор 2 имеют различные коэффициенты трансформации ? Трансф-ры в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансф-р на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения КПД установки включать и отключать часть трансф-ров. Для трёхфазных трансф-ров ставятся три условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансф-ров.
Параллельная работа трансф-ров при неравенстве коэффициентов трансформации Начнем с того, что KI = KII При равенстве KI = KII вторичные ЭДС Е2I и Е2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнит. токов. Теперь пусть KI < KII т.е. E2I > E2II (U2I > U2II). В этом случае при ХХ сумма напряжений по контуру не равна нулю, а значит будет уравнительный ток. Появится ,. Учтем для простоты только индукт. сопротивления, т.к. акт. сопротивления малы, тогда , создает в обмотках потоки, которые создают ЭДС икоторые выравнивают напряжение доU2 на шинах. Диаграмма при холостом ходе имеет вид (а). Уравнительный ток будет существовать и при нагрузке. Он будет для каждого трансформатора складываться с нагрузочным током геометрически. Из диаграммы (б) видно, что в том трансф-ре, где кI меньше (напряжение больше) трансф-р перегружен. Т.е. получается, что первый трансформатор перегружен, а второй недогружен. Для того, чтобы разница в нагрузке была в допустимых пределах, часто предусматривают, чтобы разница в коэффициентах трансформации была не более 0,5% от их среднего значения. , где среднее геометрическое. Если тр-р меньшей мощности включается в параллельную работу, то он должен иметь больший к-т трансформации. 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:
Группы соединения трехфазных трансформаторов: 1) соединение/, рис 30 2) соединение/, рис. 31. Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу. Параллельная работа трансформаторов Трансформаторы в сетях и подстанциях чаще всего работают параллельно. Это обеспечивает надежность в электроснабжении, дает возможность отключить трансформатор на профилактику и в аварийной ситуации. Кроме этого при изменении графика нагрузки в течение суток для повышения кпд установки включать и отключать часть трансформаторов. Для трёхфазных фазных трансформаторов ставятся при условия, выполнение которых обеспечивает нормальную работу трансформаторов.
KI = KII = KIII = …
UKI = UKII = UKIII
Параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения Утрансформаторов имеющих одинаковые группы соединения вторичные ЭДС совпадают по фазе. А у трансформаторов с различными группами соединения вторичные ЭДС могут быть равными по величине, однако они всегда сдвинуты по фазе. Поэтому даже при совершенно одинаковых коэффициентах трансформации во вторичных обмотках появится уравнительный ток. Рис. 44 Возьмем для примера 12 и 11 группу, рис. 44 E = 2E2Isin15 = 0,52E2I, тогда , что составляет 26 от установившегося тока короткого замыкания, что примерно в 3-5 раз превысит номинальный ток. Уравнительный ток можно определить по другой формуле: , где: φ – угол сдвига векторов вторичных напряжений трансформаторов, Iном1 и Iном2 – номинальные токи первого и второго трансформаторов. Поэтому параллельная работа трансформаторов с различными группами соединения недопустима. 4. Покажите кривую момента АД и поясните физ.смысл этой кривой. Что такое расчётная ф-ла момента? Запишите выражение этой ф-лы и поясните физ. смысл её. Что такое макс. момент МКР(max) асинхр. машины, запишите эту ф-лу? М - электромагнитный момент, создаваемый в результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в роторе. Электромагнитный момент двигателя должен уравновесить момент на валу – М2 и момент холостого хода М = М2 + М0 . Расчетная формула момента:, т.е. момент зависит от потока и активной составляющей тока ротора. Пояснение зависимости M = f(S): 1.Область от S = 0 Sкр При малом скольжении X2S=Х2S 0, тогда ток в роторе активному току, с увеличением МВ S Ф=const M В области Mmax начинает проявляться индуктивное сопротивление X2S. При Mmax самая большая . 2.Область скольжений S = Sкр 1 S X2S (угол сдвига) M 3.Ток, при S = 1 равен пусковому, который в 57 раз больше номинального. И момент равен начальному пусковому моменту. 4.При S = 0 ток I1 0, т.к. при S = 0 двигателем потребляется реакт. мощность для создания вращающего поля, кроме того, двигателем потребляется активная мощность на покрытие потерь в статоре. При S = 0 ток ротора , т.к. Кривая зависимости M = f(S) характеризуется тремя моментами:1)Пусковой момент Мп при S = 1; 2) Максимальный момент Мmax Sкр ; 3) Номинальный момент МН SН Отношение макс. (критического) момента к номинальному, называется перегрузочной способностью Максимальный (критический) момент АМ соответствует максимальному моменту. Знак ‘+’ соотв-т двигат. режиму, ‘-‘ генерат. режиму. При генераторном режиме Из выражения Мкр опр-тся квадратом напряж., не зависит от акт. сопр. роторной цепи, но влияет на его расположение. Если сопротивление рот. цепи , то Sкри кривая момента смещается вправо , Чем больше акт. сопр. в роторной цепи, тем больше пуск. момент и меньше пуск. ток. Это ценное свойство используется в двигателях с фазным ротором. studfiles.net 3.Группы соединения трансформаторов.
Трансформатор – статистический электромагнитный аппарат преобразующий систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения.Назначение: трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей. Потери ХХ . Мощность, потребляемая трансформатором при ХХ идет на покрытие в обмотках и стали: P0 = p эл1 + Pмагн pэл1 = 1 2% от P0 Поэтому, мощность при ХХ трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (на гистерезис и вихревые токи). pr = r(f/100)B2 Pосн мг pb = вх(f/100)2B2 pдоб = 15 20% Pосн мг Итак P0 = (1,15 1,2) Pмго Потери КЗ. При коротком замыкании трансформатор потребляет из сети активную мощность. Эта мощность в основном идет на покрытие потерь в обмотках. Так как потери в стали pмг = B2 ; B U При коротком замыкании напряжение уменьшено в 1520 раз, то потери в стали будут ничтожно малы и ими можно пренебречь. опыт xx определяет: параметры цепи намагничивания, потери в стали, определяем коэффициент тр-ции. Определение параметров цепи намагничивания экспериментально zm, xm,rm. z0 =;r0 = ;x0 = т. к.r1 << rm x1 << xm, то zm z0 = ; rm r0 = ;xm x0 = потери в стали -Pосн мг; коэффициент тр-ции к=w1/w2 Опыт КЗ – это режим, когда вторичная обмотка накоротко замкнута, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение, когда по обмоткам протекает (ток) номинальный ток – это UК – напряжение короткого замыкания. UK выражается в % . UK% = ,;;;. КПД. можно получить через данные полученные в опыте холостого хода и короткого замыкания. при холостом ходе P0 = PМГ При коротком замыкании PК= PЭЛ1,2 = I2rк, . Тогда;PКH – при номинальном токе IH, ,. Задаваясь(коэф-ент нагрузки) = 0,25; 0,5; 0.75; 1.0; 1.25 при cos2 = const построим зависимость = f() Максимумы наступает тогда, когда потери в стали равны потерям в меди p0 = 2pКН , откуда
Uн Iн
Условия:
KI = KII = KIII = …
Параллельная работа трансформаторов при неравенстве коэффициентов трансформации. При равенстве KI = KII вторичные ЭДС Е2I и Е2II равны и по контуру направлены встречно и их сумма равна 0 т.е. при этом не будет никаких уравнительных токов. Теперь пусть KI < KII т.е. E2I > E2II (U2I > U2II). В этом случае при холостом ходе сумма напряжений по контуру не равна нулю, а значит будет уравнительный ток. Появится ,. Учтем для простоты только индуктивные сопротивления, т.к. активные малы, тогда, создает в обмотках потоки, которые создают ЭДС которые выравнивают напряжение до U2 на шинах. Уравнительный ток будет существовать и при нагрузке. Он будет для каждого тр-ра складываться с нагрузочным током геометрически. Из диограммы видно, что в том тр-ре, где кI меньше (напряжение больше) тр-р перегружен наоборот. Т.е. получается, что первый тр-р перегружен, а второй недогружен. Для того, чтобы разница в нагрузке была в допустимых пределах, часто предусматривают, чтобы разница в коэффициентах трансформации была не более 0,5% от их среднего значения. , где среднее геометрическое. Если трансформатор меньшей мощности включается в парал-ую работу, то он должен иметь больший коэффициент трансформации. Группой соединения тр-ра называется угол сдвига между линейными ЭДС первичной и вторичной обмоток тр-ра. За первичную обмотку принимают обмотку высокого напряжения. Для определения угла сдвига линейных ЭДС обмоток следует умножить номер группы на 30°. Группа соединения зависит от:
Стандартными являются две группы соединений — 12 и 11: 1) соединение /; 2) соединение /. Группы соединения необходимо знать для включения тр-ров на параллельную работу. При различных группах соединений параллельно работающих тр-ров между векторами их вторичных напряжений будет сдвиг фаз, вызывающий уравнительные токи между обмотками тр-ров. При разных группах соединений, при самом малом сдвиге фаз, равном 30°, уравнительный ток превышает номинальный ток тр-ра в 5 раз, при самом большом сдвиге 180° — в 20 раз. Возьмем для примера 12 и 11 группу E = 2E2Isin15 = 0,52E2I, тогда , что составляет 26% от установившегося тока короткого замыкания, что примерно в 3-5 раз превысит номинальный ток. Поэтому параллельная работа тр-ров с различными группами соединения недопустима.
М - электромагнитный момент, создаваемый в результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в роторе (предварительное определение). Электромагнитный момент двигателя должен уравновесить момент на валу – М2 и момент холостого хода М = М2 + М0 . Кривая М=f(s), ее физический смысл. Зависимость M = f(S) 1.Область от S = 0 Sкр. При малом скольжении X2S 0, тогда ток в роторе активному току, с увеличением S M. Момент зависит от потока и активной составляющей тока в роторе . В области Mmax начинает проявляться индуктивное сопротивление X2S. 2.Область скольжений S = Sкр 1. В этой области с увеличением скольжения S увеличивается индуктивное сопротивление ротора X2S = X2S за счет которого увеличивается угол 2 между ЭДС и током (см. рис. 117), активная составляющая при этом уменьшается, а следовательно уменьшается и момент, т.е. S X2S M. при S = 1 равен пусковому, который в 57 раз больше номинального. При S = 0 ток I1 0, т.к. при S = 0 двигателем потребляется реактивная мощность для создания вращающего поля, кроме того, двигателем потребляется активная мощность на покрытие потерь в статоре. При S = 0 ток ротора , т.к.Кривая зависимости M = f(S) характеризуется тремя моментами: а) Пусковой момент Мп при S = 1 . б) Максимальный момент Мmax Sкр . в) Номинальный момент МН SН. Отношение максимального (критического) момента к номинальному, называется перегрузочной способностью .Расчетная формула: , показывает, что момент асинхронного двигателя пропорционален потоку и активной составляющей тока ротора.Максимальный критический момент МКР: критическое скольжение - Sкр соответствующего максимальному моменту , максимальный момент. Знак+ - соответствует двигательному режиму . Знак - - соответствует генераторному режиму. Из выражения Мкр видно, что величина максимального момента не зависит от активного сопротивления роторной цепи, но сильно оно влияет на его расположение. Если сопротивление роторной цепи увеличивать , то увеличивается Sкр и кривая момента смещается вправо ,. Как видно из кривых, чем больше активное сопротивление в роторной цепи, тем больше пусковой момент и меньше пусковой ток. Это ценное свойство используется в двигателях с фазным ротором. studfiles.net Группы соединения 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: 1) направлений намотки; 2) маркировки концов обмотки; 3) схемы соединения обмоток. Группы соединения трехфазных трансформаторов: 1) соединение l/l0;
Группы соединения необходимо знать для включения трансформаторов на параллельную работу.
Холостой ход трехфазного трансформатора
При изучении режима холостого хода трансформатора мы видим, что при подведенном синусоидальном напряжении, кривые первичной ЭДС и основного потока не синусоидальна, т.е. кривая тока наряду с первой гармоникой содержит сильно выраженную третью гармонику. Посмотрим, как ток третьей гармоники будет влиять на различные схемы соединения трансформаторов.
При соединении трансформатора в l/l без нулевого провода токи третьей гармоники протекать не будут, так как они в любой момент времени направлены в одну сторону.
Так как токи третьей гармоники выпадут из кривой фазных токов, то поток будет не синусоидален. Разложим его на гармоники (Ф(1), Ф(3)) т.е. в кривой потока появится поток третьей гармоники. Посмотрим, как этот поток будет влиять на групповой и стержневой трансформатор при соединении их в l/l.
2) Соединение обмоток трансформатора D/l
3) Соединение обмоток трансформатора l/D Соединение обмоток l/D не имеет существенного отличия от D/l. Действительно, при соединении первичной обмотки l из кривой тока холостого хода выпадает третья гармоническая тока, в силу чего поток имеет упрощенный вид. Третья гармоническая потока Ф3 наводит в каждой фазе вторичной обмотки третью гармоническую ЭДС – Е23, отстающей от Ф3 на 90°. ЭДС Е23 создает ток I23 замыкающий по вторичному контуру треугольника и отстающего от Е23 почти на 90°, так как вторичный контур обладает большим индуктивным сопротивлением.
Видим, что ток L23 находится почти в противофазе с Ф13, т.е. создает свой поток Ф23, который практически компенсирует поток Ф13. Вследствие этого кривая результирующего потока и соответственно фазная ЭДС приближаются к синусоиде.
Групповой трансформатор
В групповом трансформаторе поток третьей гармоники замыкается по тому же пути, что и основной поток, т.е. по малому магнитному сопротивлению. Поэтому величина потока Ф3 достигает 15¸20% от основного потока. Поток Ф3 наводит в фазах ЭДС е13, е23 с тройной частотой f3 = f13, поэтому фазная ЭДС е23 достигает 40¸60% от ЭДС первой гармоники Е23 = 4,443×f1W2Ф3. ЭДС третьей гармоники накладывается на фазную ЭДС первой гармоники Е1. Искажая ее и увеличивая на 40-60%. Такое повышение фазной ЭДС не желательно, так как возможен пробой изоляции и перегорание потребителей рассчитанных на фазную ЭДС. Поэтому групповой трансформатор по схеме l/l не применяется.
В трехстержневом трансформаторе третья гармоника потока не может замыкаться по магнитопроводу, т.к. во всех фазах направлены в одну сторону (совпадают по фазе). Поэтому третья гармоника потока замыкается по маслу (воздуху), используя на своем пути стальные конструкции (бак, крепежные детали и т.д.). Так как магнитное сопротивление потокам третьей гармоники относительно велико, то эта гармоника потока в трехфазном трансформаторе относительно не велика и наводимая этим потоком ЭДС так же не велика, поэтому искажение фазной ЭДС практически нет. Однако потоки третьей гармоники замыкаясь по баку и крепежным конструкциям наводят в них с тройной частотой вихревые токи, т.е. увеличивает потери в стали так при индукции в стержне В = 1,6 Тл, потери увеличиваются на 50% от основных.
lektsia.com |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
2) соединение l/D.
1) Соединение обмоток трансформатора l/l
Так как мы видим, что D представляет контур, по которому все три гармоники тока текут в одном направлении. Но так как в каждой фазе присутствует ток третьей гармоники, то кривая потока будет синусоидальной и наводимые фазные ЭДС будут также синусоидальны. Однако соединение первичной обмотки с D невыгодно, т.к. UФ = UЛ, то изоляцию фазы необходимо выполнить на линейное напряжение (перерасход изоляционных материалов), кроме того число витков фазы рассчитываются на линейное напряжение, т.е. будет перерасход меди. Поэтому на практике применяют соединение обмоток D/l,l/D.
1.7.2. Трехстержневой трансформатор
