Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Обратная трансформация силового трансформатора этоОбратная трансформация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2Обратная трансформацияCтраница 2 При этом, во избежание обратной трансформации в силовом трансформаторе, последний отключается от фазовых проводов. [17] Если схема построена так, что возможна обратная трансформация напряжения, что бывает, например, при параллельной работе трансформаторов, то разъединители устанавливаются по обе стороны выключателей. [19] Вторая трудность с алгоритмом Петрика состоит в росте числа возможных последовательностей обратных трансформаций, которые могут быть применены к заданному поверхностному дереву. Хотя многие из трансформаций, когда они применяются в прямом направлении, являются обязательными, так что только одно возможное действие может быть проделано, почти все обратные трансформации факультативны. Поэтому, когда какая-то обратная трансформация может быть применена, должны быть опробованы обе альтернативы: как применение обратной трансформации, так и неприменение ее. С ростом числа применяемых трансформаций число возможных активных путей может расти экспоненциально. [20] Если при автоматическом отключении выключателя в РП оперативная бригада обнаружит на отключившейся линии напряжение от обратной трансформации, то необходимо найти кабель напряжением до 1 кв, связывающий разные линии, и отключить его с одной стороны. [21] Это необходимо для того, чтобы не было случайной подачи на шины РУ высокого напряжения вследствие обратной трансформации. [22] Применение постоянного тока небольшого напряжения ( 6 - 12 в) к тому же исключает возможность обратной трансформации. [23] Это значит, что, в го время как большинство последовательностей прямых трансформаций ведут к правильным поверхностным структурам, многие последовательности обратных трансформаций не ведут к допустимым глубинным структурам, и много напрасных усилий тратится на тупики. Анализ Митре преодолевает недетерминированность обратного трансформационного процесса путем построения ad hoc для той или иной частной грамматики детерминированных множеств обратных трансформационных правил. Этот метод, однако, не гарантирует получения всех допустимых глубинных структур, и не существует формальной процедуры для построения необходимого множества обратных трансформаций. [24] Силовые и измерительные трансформаторы необходимо отключать как со стороны первичных, так и со стороны вторичных обмоток, что обеспечивает невозможность обратной трансформации напряжения. [25] При работах во вторичных устройствах и цепях трансформаторов напряжения с подачей напряжения от постороннего источника должны быть приняты меры, исключающие возможность обратной трансформации. [26] Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенным для работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В для исключения возможности обратной трансформации. [27] Наложения заземления не требуется при работе на оборудовании, если от него со всех сторон отсоединены шины, провода и кабели, по которым может быть подано напряжение путем обратной трансформации или от постороннего источника и при условии, что на этом оборудовании не наводится напряжение. Концы отсоединенного кабеля при этом должны быть замкнуты накоротко и заземлены. [28] При испытании необходимо принять меры, чтобы напряжение от нагрузочного трансформатора не было подано на вторичные обмотки трансформаторов испытываемой сети во избежание появления высокого напряжения в магнитосвязанных цепях из-за обратной трансформации. [30] Страницы: 1 2 3 www.ngpedia.ru Обратная трансформация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Обратная трансформацияCтраница 1 Обратная трансформация осуществляется при помощи таблиц трансформаций или приемами, рассмотренными в специальной математической литературе. [1] Обратная трансформация может происходить не только через силовые трансформаторы, но и через трансформаторы напряжения. [2] Примером обратной трансформации может служить следующий: на основе сметной стоимости объектов - выхода системы ( нефтегазового строительства) определяются составные части входов этой системы - потребность ( или сколько израсходовано) материальных, трудовых, технических и других ресурсов. [4] Во избежание обратной трансформации отключаются не только силовые, но и измерительные трансформаторы со стороны как низшего, так и высшего напряжения. [5] Для предотвращения обратной трансформации фазные провода должны быть отсоединены от трансформатора, а выводы закорочены и заземлены. Для создания петли фазный провод присоединяют к корпусу проверяемого оборудования. [7] Во избежание обратной трансформации напряжения силовыми или измерительными трансформаторами необходимо отключать их как со стороны первичных, так и со стороны вторичных обмоток. [8] Во избежание обратной трансформации напряжения на трансформаторе напряжения должны быть сняты предохранители или он должен быть отключен с высшей и низшей сторон. [9] Во избежание опасности обратной трансформации напряжения силовыми или измерительными трансформаторами необходимо отключать эти трансформаторы со стороны как высшего, так и низшего напряжения. [10] Во избежание опасности обратной трансформации напряжения силовыми и измерительными трансформаторами необходимо отключать их со стороны как первичных обмоток высшего напряжения, так и низшего напряжения. В ряде случаев следует отсоединять от зажимов ремонтируемых электроприемников провода питающей линии. [11] При этом во избежание обратной трансформации в силовом трансформаторе последний должен быть отсоединен от фазных проводов, его выводы закорочены и заземлены. [13] Иначе говоря, благодаря обратной трансформации в фазе А появляется дополнительное напряжение. [15] Страницы: 1 2 3 www.ngpedia.ru Обратная трансформация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3Обратная трансформацияCтраница 3 Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенным для производства работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В, чтоб исключить обратную трансформацию. [31] Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенным для производства работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В, чтобы исключить обратную трансформацию. [32] Силовые трансформаторы и трансформаторы напряжения, связанные с выделенным для работ участком электроустановки, должны быть отключены и схемы их разобраны также со стороны других своих обмоток для исключения возможности обратной трансформации. [33] Вдумчивый читатель мог заметить, что в то время как существует множество способов восстановительных трансформаций различных функций с образованием насыщенного углеводородного фрагмента, мы ни разу не упомянули о возможности обратной трансформации - перехода с уровня 0 к производным более высокого уровня окисления. [34] Силовые трансформаторы и трансформаторы напряжения, связанные с выделенным для работ участком электроустановки, должны быть отключены и схемы их разобраны также со стороны других своих обмоток для исключения возможности обратной трансформации. [35] Вдумчивый читатель мог заметить, что в то время как существует множество способов восстановительных трансформаций различных функций с образованием насыщенного углеводородного фрагмента, мы ни разу не упомянули о возможности обратной трансформации - перехода с уровня 0 к производным более высокого уровня окисления. [36] Во время монтажа первичные и вторичные обмотки трансформаторов напряжения с целью безопасности должны быть закорочены, так как случайные соприкосновения с временными проводками, предназначенными для освещения, сварки, измерений, могут вызвать обратную трансформацию, а следовательно, и напряжение, опасное для жизни людей. [37] Наложение заземлений не требуется при работе на электрооборудовании, если от него со всех сторон отсоединены шины, провода и кабели, по которым может быть подано напряжение; если на него не может быть подано напряжение путем обратной трансформации или от постороннего источника и при условии, что на этом оборудовании не наводится напряжение. Концы отсоединенных кабелей при этом должны быть замкнуты накоротко и заземлены. [38] Не требуется наложение заземлений при работе на электрооборудовании, когда от него со всех сторон отсоединены шины, провода и кабели, по которым может быть подано напряжение; когда на него не может быть подано напряжение путем обратной трансформации или от постороннего источника, и при условии, что на этом оборудовании не наводится напряжение. При этом концы отсоединенных кабелей должны быть замкнуты накоротко и заземлены. [39] Страницы: 1 2 3
4.2. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи
Общие сведения. Трансформаторы напряжения служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартных значений (100, 100/З, 100/3 В), используемое для питания измерительных приборов и различных реле управления, защиты и автоматики. Они так же, как и трансформаторы тока, изолируют (отделяют) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, обеспечивая безопасность их обслуживания. По принципу устройства, схеме включения и особенностям работы электромагнитные трансформаторы напряжения мало чем отличаются от силовых трансформаторов. Однако по сравнению с последними мощность их не превышает десятков или сотен вольт-ампер. При малой мощности режим работы трансформаторов напряжения приближается к режиму холостого хода. Размыкание вторичной обмотки трансформатора напряжения не приводит к опасным последствиям. На напряжении 35 кВ и ниже трансформаторы напряжения, как правило, включаются через предохранители для того, чтобы при повреждении трансформатора напряжения он не стал причиной развития аварии. На напряжении 110 кВ и выше предохранители не устанавливаются, так как согласно имеющимся данным повреждения таких трансформаторов напряжения происходят редко. Включение и отключение трансформаторов напряжения производится разъединителями. Для защиты трансформатора напряжения от тока короткого замыкания во вторичных цепях устанавливаются съемные трубчатые предохранители или автоматические выключатели максимального тока. Предохранители устанавливаются в том случае, если трансформатор напряжения не питает быстродействующих защит, так как эти защиты могут ложно подействовать при недостаточно быстром перегорании плавкой вставки. Установка же автоматов обеспечивает эффективное срабатывание специальных блокировок, выводящих из действия отдельные виды защит при обрыве цепей напряжения. Для безопасного обслуживания вторичных цепей в случае пробоя изоляции и попадании высокого напряжения на вторичную обмотку один из зажимов вторичной обмотки или нулевая точка присоединяется к заземлению. В схемах соединения вторичных обмоток в звезду наиболее часто заземляется не нулевая точка, а начало обмотки фазы b. Это объясняется стремлением сократить на 1/3 число переключающих контактов во вторичных цепях, так как заземленная фаза может подаваться на реле помимо рубильников и вспомогательных контактов разъединителей. При использовании трансформаторов напряжения для питания оперативных цепей переменного тока допускается заземление нулевой точки вторичных обмоток через пробивной предохранитель, что вызывается необходимостью повышения уровня изоляции оперативных цепей. На время производства работ непосредственно на трансформаторе напряжения и его ошиновке правилами безопасности предписывается создание видимого разрыва не только со стороны ВН, но также и со стороны вторичных цепей, чтобы избежать появления напряжения на первичной обмотке за счет обратной трансформации напряжения от вторичных цепей, питающихся от какого-либо другого трансформатора напряжения. Для этого во вторичных цепях трансформатора напряжения устанавливаются рубильники или используются съемные предохранители. Отключение автоматов, а также разрыв вторичных цепей вспомогательными контактами разъединителей не обеспечивает видимого разрыва цепи и поэтому считается недостаточным. Особенности конструкции. На подстанциях находят применение как однофазные, так и трехфазные двух- и трехобмоточные трансформаторы напряжения. Это главным образом масляные трансформаторы напряжения, магнитопроводы и обмотки которых погружены в масло. Масляное заполнение бака или фарфорового корпуса предохраняет от увлажнения и изолирует обмотки от заземленных конструкций. Оно играет также роль охлаждающей среды. В закрытых распределительных устройствах до 35 кВ успешно используются трансформаторы напряжения с литой эпоксидной изоляцией. Они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с маслонаполненными при установке в комплектных распределительных устройствах. На подстанциях 110 - 500 кВ применяются каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ. В каскадном трансформаторе напряжения обмотка ВН делится на части, размещаемые на разных стержнях одного или нескольких магнитопроводов, что облегчает ее изоляцию. Так, у трансформатора напряжения типа НКФ-110 обмотка ВН разделена на две части (ступени), каждая из которых размещается на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода (рис. 4.1, а). Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и находится по отношению к земле под потенциалом Uф/2, благодаря чему обмотка ВН изолируется от магнитопровода только на Uф/2, что существенно уменьшает размеры и массу трансформатора. Ступенчатое исполнение усложняет конструкцию трансформатора. Появляется необходимость в дополнительных обмотках. Показанная на рис. 4.1 выравнивающая обмотка П предназначена для равномерного распределения мощности, потребляемой вторичными обмотками, по обеим ступеням. Каскадные трансформаторы напряжения на 220 кВ и выше имеют два и более магнитопровода (рис. 4.1,б). Число магнитопроводов обычно вдвое меньше числа ступеней каскада. Для передачи мощности с обмоток одного магнитопровода на обмотки другого служат связующие обмотки Р. Вторичные обмотки у трансформаторов напряжения серии НКФ располагаются вблизи заземляемого конца Х обмотки ВН, имеющего наименьший потенциал относительно земли. Наряду с обычными электромагнитными трансформаторами напряжения для питания измерительных приборов и релейной защиты применяются емкостные делители напряжения. Они получили распространение на линиях электропередачи напряжением 500 кВ и выше. Принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500 приведена на рис. 4.2. Напряжение между конденсаторами распределяется обратно пропорционально емкостям U1/U2 = C2/C1, где C1 и С2 — емкости конденсаторов; U1 и U2 — напряжения на них. Подбором емкостей добиваются получения на нижнем конденсаторе С2 некоторой требуемой доли общего напряжения Uф. Если теперь к конденсатору С2 подключить понижающий трансформатор Т, то последний будет выполнять те же функции, что и обычный трансформатор напряжения. Емкостный делитель напряжения типа НДЕ-500 состоит из трех конденсаторов связи типа СМР-166/3-0,014 и одного конденсатора отбора мощности типа ОМР-15-0,107. Первичная обмотка трансформатора Т рассчитана на напряжение 15 кВ. Она имеет восемь ответвлений для регулирования напряжения. Заградитель 3 препятствует ответвлению токов высокой частоты в трансформатор Т во время работы высокочастотной связи, аппаратура которой подключается к конденсаторам через фильтр присоединения ФП. Реактор Р улучшает электрические свойства схемы при увеличении нагрузки. Балластный фильтр или резистор R служит для гашения феррорезонансных колебаний во вторичной цепи при внезапном отключении нагрузки. Схемы включения. Однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения включаются по схемам, приведенным на рис. 4.3. Два двухобмоточных трансформатора напряжения могут быть включены на междуфазное напряжение по схеме открытого треугольника (рис. 4-3,а). Схема обеспечивает получение симметричных линейных напряжений Uab Ubc, Uca и применяется в установках 6 - 35 кВ. Вторичные цепи защищаются двухполюсным автоматическим выключателем А, при срабатывании которого подается сигнал о разрыве цепей напряжения. Последовательно с автоматическим выключателем установлен двухполюсный рубильник Р, создающий видимый разрыв вторичной цепи. По условиям безопасности на шинках вторичного напряжения заземлена фаза b. Рубильники и автоматы размещаются в шкафах вблизи трансформаторов напряжения. Три однофазных двухобмоточных трансформатора напряжения могут быть соединены в трехфазную группу по схеме звезда - звезда с заземлением нейтралей обмоток ВН и НН (рис. 4.3,б). Схема позволяет включать измерительные приборы и реле на линейные напряжения и напряжения фаз по отношению к земле. В частности, такая схема используется для включения вольтметров контроля изоляции в сетях напряжением до 35 кВ, работающих с изолированной нейтралью. Вторичные цепи защищены трубчатыми предохранителями П во всех трех фазах, так как заземлена не фаза, а нейтраль вторичной обмотки. Трехфазный трехстержневой двухобмоточный трансформатор напряжения (типа НТМК), включенный по схеме на рис. 4.3, в используется для измерения линейных и фазных напряжений в сетях 6 - 10 кВ. Однако он не пригоден для измерения напряжения по отношению к земле, так как для этого необходимо заземление нейтрали первичных обмоток, а оно отсутствует. На рис. 4.3,г показана схема включения трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения типа НТМИ, предназначенного для сетей 6 - 10 кВ, работающих с изолированной (или компенсированной) нейтралью. Трансформаторы напряжения типа НТМИ изготовляются групповыми, т. е. состоящими из трех однофазных трансформаторов. В эксплуатации находятся также трехфазные трехобмоточные трансформаторы напряжения старой серии, которые выпускались с бронестержневыми магнитопроводами (три стержня и два боковых ярма). Основные вторичные обмотки защищены трехполюсными автоматическими выключателями А. Вспомогательные контакты автоматических выключателей используются для сигнализации о разрыве цепей напряжения и блокировки защит минимального напряжения и АРВ. Дополнительные вторичные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, обычно служат для сигнализации о замыкании фазы на землю. К зажимам этой обмотки непосредственно подключаются только реле повышения напряжения, поэтому в этой цепи отсутствует рубильник. При необходимости провод от начала дополнительной обмотки ад может заводиться через четвертый нож рубильника Р. Таким же образом соединяются в трехфазные группы и однофазные трехобмоточные трансформаторы напряжения ЗНОМ в сетях 6 - 35 кВ. Однофазные трансформаторы напряжения 110 - 330 кВ серии НКФ наиболее часто включаются по схеме, показанной на рис. 4.4. К сборным шинам указанные трансформаторы напряжения присоединяются разъединителями без предохранителей. В цепях основной и дополнительной обмоток предусмотрены рубильники Р1и Р2для отключения трансформатора напряжения от шин вторичного напряжения при переводе питания их от другого трансформатора напряжения. От короткого замыкания вторичные цепи защищены тремя автоматическими выключателями: A1, A2и A3. В проводе от зажима на шине н (3Uо) автомат не установлен, поскольку в нормальном режиме работы на зажимах дополнительной обмотки отсутствует рабочее напряжение. Исправность же цепей 3Uо периодически контролируется измерением напряжения небаланса. При исправной цепи измеряемое напряжение 1 - 3 В, а при нарушении цепи показание вольтметра пропадает. Подключение прибора производится кратковременным нажатием кнопки. Шина и используется при проверках защит от замыканий на землю, получающих питание от цепи 3Uо. Схемы включения трансформаторов напряжения 500 кВ и выше независимо от их типа (каскадные или с емкостным делителем) мало отличаются от рассмотренной. Нет отличий и в оперативном обслуживании вторичных цепей. Контроль исправности вторичных цепей основной обмотки в ряде случаев производится при помощи трех реле минимального напряжения, включенных на междуфазные напряжения. При отключении автомата (сгорании предохранителя) эти реле подают сигнал о разрыве цепи. Более совершенным является контроль с использованием комплектного реле, подключаемого к шинам вторичного напряжения (рис. 4.5). Реле РН1 включено на три фазы фильтра напряжения обратной последовательности ФНОП. Оно срабатывает при нарушении симметрии линейных напряжений (обрыв одной или двух фаз). При размыкании его контактов срабатывает реле РН, подающее сигнал о разрыве цепи напряжения. Реле РН срабатывает также и при трехфазном (симметричном к.з.), когда реле Ph2 не работает. Таким образом обеспечивается подача сигнала во всех случаях нарушения цепей напряжения со стороны как НН, так и ВН. Устройство действует с выдержкой времени, превышающей время отключения к.з. в сети ВН, чтобы исключить подачу ложного сигнала. Блокировка защит при повреждениях в цепях напряжения подает сигнал о появившейся неисправности и выводит из действия (блокирует) те защиты, которые могут при этом ложно сработать, лишившись напряжения. Напряжение исчезает полностью или искажается по величине и фазе при перегорании предохранителей, срабатывании автоматов или обрыве фаз. Устройства блокировок выпускаются промышленностью в виде комплектных реле, которыми снабжаются отдельные панели релейной защиты. Переключение питания цепей напряжения с одного трансформатора напряжения на другой предусматривается на подстанциях, имеющих две секции или системы шин и более, а также при установке трансформаторов напряжения на вводах линий. Переключение может производиться вручную при помощи рубильников (ключей) или автоматически — вспомогательными контактами разъединителей либо контактами реле повторителей, управляемых в свою очередь вспомогательными контактами разъединителей или выключателей. Обычно переключаются сразу все цепи напряжения электрической цепи и только иногда переключающие рубильники устанавливаются на панелях отдельных комплектов защит и автоматики. На рис. 4.6 показаны возможные схемы переключения цепей напряжения на подстанциях с двойной системой шин. На линиях дальних передач 500 кВ и выше трансформаторы напряжения устанавливаются непосредственно на вводе линии. Питание цепей напряжения реле и приборов каждой линии производится от приключенного к ней трансформатора напряжения.
На рис. 4.7 приведена схема первичных соединений подстанции 500 кВ и схема вторичных цепей трансформаторов напряжения ТН1 - ТНЗ. В случае выхода из строя одного из трансформаторов напряжения (допустим, ТН1} возникает необходимость переключения питания обмоток реле и приборов линии Л1 от другого трансформатора напряжения. Для этого рубильники Р1 или Р2 поочередно ставят в положение Другие ТН, а рубильниками РЗ или Р4 соответственно подают питание от трансформатора напряжения ТН2 или ТНЗ. Очередность переключения рубильников определяется местными инструкциями, так как это связано с обеспечением надежности работы блокировок линейных защит. Одновременное отключение рубильников Р1 и Р2 (основной и дополнительной обмоток) может привести к отказу некоторых видов блокировок и ложному отключению линии. Обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей оперативным персоналом заключается в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вторичного напряжения. Надзор за работой производится во время осмотров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформаторов напряжения: наличие в них масла, отсутствие течей и состояние резиновых прокладок; отсутствие разрядов и треска внутри трансформаторов напряжения; отсутствие следов перекрытий на поверхности изоляторов и фарфоровых покрышек; степень загрязненности изоляторов; отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнаружении трещин в фарфоре трансформатор напряжения должен быть отключен и подвергнут детальному осмотру и испытанию. Трансформаторы напряжения 6 - 35 кВ с небольшим объемом масла не имеют расширителей и маслоуказателей. Масло в них не доливается до крышки на 20 - 30 мм. И это пространство над поверхностью масла выполняет роль расширителя. Обнаружение следов вытекания масла из таких трансформаторов напряжения требует срочного вывода их из работы, проверки уровня масла и устранения течи. При осмотрах проверяют состояние уплотнений дверей шкафов вторичных соединений и отсутствие щелей, через которые может проникнуть снег, пыль и влага; осматриваются рубильники, предохранители и автоматические выключатели, а также ряды зажимов. В эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность действия предохранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плавкой вставки меньше в 3 - 4 раза тока к.з. в наиболее отдаленной от трансформатора напряжения точке вторичных цепей. Ток к.з. должен измеряться при включении трансформатора напряжения в работу или определяться расчетом. Набор предохранителей на соответствующие токи должен всегда храниться в шкафах вторичных соединений. На щитах управления и релейных щитах необходимо систематически контролировать наличие напряжения от трансформатора напряжения по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок). В нормальном режиме работы реле защиты и автоматики должны получать питание от трансформатора напряжения той системы шин, на которую включена данная электрическая цепь. При производстве оперативных переключении необходимо соблюдать установленную последовательность операций не только с аппаратами высокого напряжения, но и с вторичными цепями напряжения, чтобы не лишить напряжения устройства защиты и автоматики. В случае исчезновения вторичного напряжения вследствие перегорания предохранителей НН их следует заменить, а отключившиеся автоматические выключатели — включить, причем первыми должны восстанавливаться цепи основной обмотки, а потом — дополнительной. Если эти операции окажутся неуспешными, должны приниматься меры к быстрейшему восстановлению питания защит и автоматики от другого трансформатора напряжения согласно указаниям местной инструкции. К замене перегоревших предохранителей ВН приступают после выполнения необходимых в этом случае операций с устройствами тех защит, которые могут сработать на отключение электрической цепи. Без выяснения и устранения причины перегорания предохранителей ВН установка новых предохранителей не рекомендуется. studfiles.net Трансформация переменного токаТрансформация переменного токаОгромным достоинством переменного тока как формы энергии является возможность преобразовывать величину его напряжения с помощью трансформаторов. Передача электроэнергии по проводам происходит с тем меньшими потерями, чем выше напряжение, поэтому большие мощности обычно передаются по высоковольтным линиям. Работа трансформатора также сопровождается потерями некоторой части преобразуемой энергии, в результате чего отдаваемая мощность W2 всегда меньше подводимой Wl а сам трансформатор при работе нагревается тем больше, чем больше разность W1— W2. Отношение , выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия трансформатора (к. п. д.), причем эта величина составляет обычно не менее чем 95 -97%. Мощные силовые трансформаторы могут иметь к. п. д. более 99%. Основными частями трансформатора являются замкнутый сердечник, набираемый обычно из пластинок трансформаторного железа, и две или несколько обмоток, располагаемых на сердечнике таким образом, чтобы магнитный поток в нем был общим для всех обмоток. Если сдвиг фаз между током и напряжением выразить через угол φ (0°<φ<90°),.то активная мощность W может быть определена как
Трансформаторы нельзя делать с сердечниками из сплошного железа, потому что рабочий магнитный поток будет индуктировать в железе мощные блуждающие токи так называемые „токи Фуко", которые вызовут большие потери энергии и за их счет создадут быстрый перегрев сердечника. Поэтому трансформаторные сердечники делают слоеными, состоящими из тонких, изолированных друг от друга лаком или папиросной бумагой полос или фигурных пластинок, собираемых в пакеты нужной толщины. На рис. 17 показаны трансформаторы: а —с П-образным и б — с Ш-образным сердечниками. На рис. 17 в приведено схематическое изображение трансформатора с несколькими обмотками. Одна из обмоток называется первичной и к ней подключают трансформируемое напряжение. Преобразованные напряжения снимают со вторичных обмоток.
Рис. 17. Схемы устройства трансформаторов. Расчет трансформаторов ведут всегда с учетом не только напряжения, но и требуемой мощности. Для мощностей до 500—1000 вт расчет ведется следующим образом. Сначала определяют площадь поперечного сечения железного сердечника S в зависимости от нужной мощности Р:
Далее определяют характерную для каждого трансформатора величину N - число витков на 1 в подводимого или снимаемого напряжения, пользуясь соотношением
Если применяется специальное лучшее трансформаторное железо, то в правой части равенства берут число 45, а когда для изготовления сердечника трансформатора используется, например, кровельное железо, надо брать число 80. При железе неизвестного качества лучше взять число 60. Зная напряжение сети и требующиеся напряжения, числа витков первичной и вторичных обмоток N1, N2, N3..., Nn рассчитывают так:
В заключение, исходя из мощностей и напряжений, определяют токи в обмотках и соответствующие им минимальные сечения проводов по норме 2А /мм2. Токи в первичной и вторичной обмотках простейшего трансформатора с двумя обмотками обратно пропорциональны напряжениям
что и берут за основу такого расчета. Отношение Наконец, по числу витков всех обмоток с учетом их изоляции и необходимости иметь еще какой-то каркас для их размещения рассчитывают размеры "окна" и остальные размеры железного сердечника, обеспечивающие минимальные габариты и удобство монтажа спроектированного трансформатора на предназначенном для него месте. Для последней стадии расчета весьма полезна табл. 5, составленная в предположении, что намотка провода произведена с предельной плотностью укладки всех витков во всех слоях. Таблица 5
При самостоятельной намотке катушек указанные в таблице числа витков следует умножать на коэффициент 0,9, потому что плотную укладку всех витков при равномерном натяжении провода обычно получить не удается. Для регулировки напряжения часто пользуются трансформаторами упрощенного типа, называемыми автотрансформаторами. У автотрансформатора также есть железный сердечник, но вместо двух или нескольких обмоток имеется одна секционированная. Схема автотрансформатора дана на рис. 18. Если первичное и вторичное напряжения отличаются друг от друга не более чем на 25%. автотрансформатор позволяет при равных размерах с трансформатором снимать приблизительно вдвое большую мощность.
Рис. 18. Схема автотрансформатора. При расчете сечения проводов обмотки автотрансформатора используют то обстоятельство, что в частях обмоток, где первичный и вторичный токи направлены навстречу друг другу, могут быть применены провода уменьшенного сечения, что дает экономию меди. На рис. 18 таким участком обмотки являются витки ее между точками А и Б (направление первичного тока показано одинарными, а вторичного — двойными стрелками). Нетрудно видеть, что общий ток I здесь будет I= I1 — I2, и чем ближе по величине Е1 и Е2, тем более тонкий провод может быть здесь применен. В последние годы получили большое распространение очень удобные в обращении лабораторные автотрансформаторы ЛАТР. Железный сердечник этих автотрансформаторов выполнен в виде замкнутого цилиндра, на котором плотно намотана однослойная обмотка.
Регулировка вторичного напряжения производится в пределах от нуля до 250 в с помощью ползункового угольного контакта (щетки), перемещаемого по освобожденной от изоляции дорожке на обмотке. Угольная щетка, обладая значительным удельным сопротивлением, позволяет не опасаться повреждений обмотки, когда смежные витки оказываются по временам замкнутыми ею "накоротко". Замена угля на металл в щеточном контакте ЛАТРа недопустима, так как в этом случае его обмотка непременно перегорит даже при отсутствии нагрузки вследствие короткого замыкания смежных витков через металл ползунка. Смотрите такжеaerologiya.ru 10. ТрансформаторыТрансформатор — это статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования посредством магнитного поля электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока того же или иного напряжения при сохранении частоты тока. Различают: повышающих трансформаторов - силовые трансформаторы (от единиц до нескольких сотен тысяч киловольт-ампер) и понижающих трансформаторов - трансформаторы малой мощности A0—300 ВА). Первые используют в сетях распределения электри- ческой энергии, последние — в разных областях новой техники: в радиоэлектронике, автоматике, реактивной технике и т. д. УСТРОЙСТВО Простейший однофазный трансформатор состоит из стального сердечника (рис. 3-1) и двух обмоток — первичной с числом вит- ков w1 и вторичной с числом витков w2. ПРИНЦИП РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА
;
. Векторная диаграмма идеального трансформатора приведена на рисунке ХОЛОСТОЙ РЕЖИМ ТРАНСФОРМАТОРА Режим работы трансформатора, при котором его вторичная обмотка разомкнута, Рис. 1 , называют холостым режимом или холостым ходом (трансформатор работает без нагрузки). Именно такой режим работы был рассмотрен в предыдущем параграфе. Однако там мы пренебрегли нелинейностью кривой намагничивания стального сердечника, явлением гистерезиса и токами Фуко, действием потоков рассеяния магнитного поля и активным сопротивлением обмотки. Нелинейность кривой намагничивания Нелинейность зависимости первичного тока от магнитного потока, из-за которой намагничивание сердечника заходит в об- ласть магнитного насыщения, приводит к тому, что ток в первич- ной обмотке становится несинусоидальным. В соответствии с теоремой Фурье всякий периодический несинусоидальный ток может быть представлен бесконечным рядом, состоящим из постоянной составляющей и суммы переменных составляющих с возрастающими кратными частотами и убывающими амплитудами. Их называют гармоническими составляющими или гармониками; В зависимости от конкретной задачи такое разложение: может не иметь постоянной составляющей; начальные фазы гармоник могут быть равными нулю или отличаться на п; может иметь только четные или только нечетные гармоники. Так, несинусоидальный ток, получающийся в результате нелинейности кривой намагничивания сердечника трансформатора, в соответствии с теоремой Фурье может быть представлен в виде суммы двух первых нечетных гармоник (первой и третьей, рис. 3-4) или заменен «эквива- лентной синусоидой» (см. рис. 3-3). Эквивалентный ток, сдвинутый по фазе относительно приложенного напряжения на —π, поддерживает магнитный поток и является чисто реактивным током. Его называют намагничивающим током . Гистерезис также влияет на форму тока. Как известно, в ферромагнетике, подвергнутом циклическому перемагничиванию, магнитный поток связан с током зависимостью, выражаемой петлей гистерезиса. В результате ток i в катушке (рис. 3-5) оказывается несинусоидальным и сдвинутым по фазе относительно потока на некоторый небольшой угол потерь (7°). Этот ток может быть представлен в виде суммы двух токов — намагничивающего тока Iн (реактивный ток) и тока от гистерезиса ir (активный ток). Появление тока Iг понятно из физической сущности явления гистерезиса: на перемагничивание сердечника затрачивается энергия, пропорциональная площади петли гистерезиса. Эта энергия идет на нагревание сердечника. Для уменьшения потерь на гистерезис сердечники электрических машин переменного тока изготавливают из специальной трансформаторной стали. Вихревые токи, или токи Фуко, возникающие в проводниках, находящихся в переменных магнитных полях, возникают и в сердечниках трансформаторов. Замыкаясь в толще сердечника, эти Рис. 5 токи нагревают их, создавая потери энергии. Поскольку вихревые токи возникают в плоскостях, перпендикулярных направлению магнитного потока,то для уменьшения этих токов сердечники трансформаторов иабирают из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин. Потоки рассеяния в сердечнике трансформатора создаются той частью магнитного потока, которая замыкается не через магнитопровод, а через воздух в непосредственной близости от витков. Поскольку потоки рас- сеяния Фр1 (рис. 3-6) замыкаются в основном через воздух, то их можно считать пропорциональными создающим их токам. Потоки рассеяния составляют лишь около 0,25% от основного магнитного потока трансформа- тора. Активное сопротивление первичной цепи создает потери за счет активного тока, нагревающего обмотку. Для уменьшения этих потерь обмотки машин выполняют, как правило, из меди. Для холостого режима трансформатора, с учтем все виды потерь, для первичной обмотки, на основании второго закона Кирхгофа можно составить следующее уравнение : где ul _ подведенное напряжение; е1 — ЭДС самоиндукции в пер- вичной обмотке, ер1 —ЭДС от потоков рассеяния. Перепишем уравнение в векторной форме:
Или и Построим векторную диаграмму: Для построения в качестве основного возьмем вектор магнитного потока Фо (рис. 3-7). Из-за потерь на гистерезис и на вихревые токи этот поток отстает от создавшего его тока I1 на угол потерь б (5—7°). Кроме того, ток I1 создает еще поток рассеяния Фр1, замыкающийся через воздух и потому совпадающий по фазе с током I1. Поток Фо индуцирует в обмотках трансформатора ЭДС , отстающие от него по фазе на , а поток Фр1 также индуцирует в обмотке ЭДС рассеяния &р1, отстающую от него по фазе на — . Выполнив геометрическое сложение векторов в соответствии с уравнением C.8) и соединив концы векторов — ^ и Uu получим треугольник внутреннего падения напряжения в первичной обмот- ке, гипотенуза которого Uл = 101гх есть полное падение напряже- ния в первичной обмотке от тока холостого хода, а катетыи векторы падений напряжений соответственно на индуктивном и активном сопротивлениях. Поэтому приложенное к первичной обмотке напряжение U1 уравно- вешивается в основном ЭДС , тогда где k — коэффициент трансформации (отношение высшего напряже- ния к низшему). На практике: Режим холостого хода используется для определения: коэффициента трансформации k и потерь в трансформаторе на гистерезис и вихревые токи, на так называемые «потери в стали». РАБОЧИЙ РЕЖИМ ТРАНСФОРМАТОРА Режим работы трансформатора, при котором во вторичную обмотку включена нагрузка, называют рабочим режимом или ре- жимом нагрузки. Но если во вторичную обмотку включить какую-нибудь нагрузку, в ней появится ток /2, возбуждающий в том же сердечнике свой магнитный поток Ф2 (рис. 3-8), размагничивающе действующий на сердечник (в соответствии с законом Ленца). Построим векторную диаграмму нагруженного трансформатора. Построение начнем с основного магнитного потока в сердечнике Фо (рис 3-9). Он остается практически неизменным в процессе работы и отстает от тока холостого хода /01 на угол потерь на гистерезис δ (5—7°). Характером и значением нагрузки во вторичной обмотке опреде- ляется значение вторичного тока /2 и угол φ 2. Для нахождения длины и положения вектора тока в первичной обмотке 1г надо вектор тока холостого хода /01 сложить с век- тором некоторого добавочного тока / 2 в этой же обмотке, обусло- вленного нагрузкой трансформатора . Вторичный ток î2 создает некоторый небольшой поток рассея- ния Фр2, совпадающий с ним по фазе. Поток Фр2, в свою очередь, индуцирует ЭДС рассеяния Εр2, отстающую от него по фазе на — π/2. Ток î2 на индуктивном сопротивлении xL2 создает падение напряже- ния . Так как вторичная обмотка сама является источником тока, то уравнение электрического равновесия для этой обмотки будет КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Коэффициент полезного действия трансформатора — это отно- шение отдаваемой активной мощности к потребляемой ℅ где РСТ — потери в стали (в сердечнике) и Рн — потери в меди (в обмотках) измеряют в опытах холостого хода и короткого замы- кания соответственно. К потерям, имеющим место при работе трансформатора, относятся потери на гистерезис (в результате постоянного цикли- ческого перемагничивания сердечника), на вихревые токи и на на- гревание проводов обмоток. Других потерь в трансформаторе практически нет. Для определения потерь обычно пользуются двумя опытами — опытом холостого хода и опытом короткого замыкания. В опыте холостого хода, в котором на первичную обмотку I подают номинальное напряжение, а вторичную II оставляют ра- зомкнутой, определяют потери в стали трансформатора, т. е. по- тери на гистерезис и на вихревые токи (рис. 3-11). Таким образом, можно считать, что в холостом режиме энергия, потребляемая трансформатором из сети, расходуется только на потери в стали, поэтому мощность этих потерь измеряют ваттметром, включенным в первичную цепь. КОНСТРУКЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ Трансформатор состоит из двух основных частей: магнитопрово- да (сердечника) и обмоток. Для значительного уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при перемагничивании, сердеч- ники собирают из отдельных штампованных тонких @,5—0,36 мм) пластин специальной трансформаторной стали, содержащей до 4—5% кремния. Эта сталь характеризуется малыми потерями от гистерезиса и большим электрическим сопротивлением. Для умень- шения потерь от вихревых токов в настоящее время пластины изо- лируют друг от друга тонкими оксидными пленками. По конструкции сердечники различают стержневые (рис. 3-15, а) и броневые (рис. 3-15, б). трехфазных трансформаторов являются обычно стержневыми (рис. 3-16). studfiles.net Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторовКоэффициентом трансформации (К) именуется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора:
Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.
При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации довольно проверить для 2-ух пар обмоток, при этом измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для которых напряжение недлинного замыкания меньшее. В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напряжения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Потому номинальный коэффициент трансформации можно просто найти по их отношению. Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях тумблера ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэффициента трансформации на том же ответвлении на других фазах либо от паспортных данных, либо от данных прошлых измерений. В случае более значимого отличия должна быть выяснена его причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может быть введен в работу. Коэффициент трансформации определяют последующими способами: а) 2-ух вольтметров; б) моста переменного тока; в) неизменного тока; г) примерного (стандартного) трансформатора и др.
Принципная схема для определения коэффициента трансформации способом 2-ух вольтметров для однофазовых трансформаторов дана на рис. 1,а. Напряжение, подводимое к двум обмоткам трансформатора, сразу определяют 2-мя различными вольтметрами. При испытании трехфазных трансформаторов сразу определяют линейные напряжения, надлежащие одноименным зажимам обеих проверяемых обмоток. Подводимое напряжение не должно превосходить номинального напряжения трансформатора и быть чрезвычайно малым, чтоб на результаты измерений не могли воздействовать ошибки вследствие утраты напряжения в обмотках от тока холостого хода и тока, обусловленного присоединением измерительного прибора к зажимам вторичной обмотки.
Рис. 1. Способ 2-ух вольтметров для определения коэффициентов трансформации: а – для двухобмоточных и б – трехобмоточных трансформаторов Подводимое напряжение должно быть от 1-го (для трансформаторов большой мощности) до нескольких 10-ов процентов номинального напряжения (для трансформаторов маленький мощности), если тесты проводятся с целью проверки паспортных данных трансформаторов. Почти всегда к трансформатору подводят напряжение от сети 380 В. В случае необходимости вольтметр присоединяется через трансформатор напряжения либо врубается с дополнительным сопротивлением. Классы точности измерительных устройств – 0,2–0,5. Допускается присоединять вольтметр V1 к питающим проводам, а не к вводам трансформатора, если это не отразится на точности измерений из-за падения напряжения в питающих проводах. При испытании трехфазных трансформаторов симметричное трехфазное напряжение подводят к одной обмотке и сразу определяют линейные напряжения на линейных зажимах первичной и вторичной обмоток. При измерении фазных напряжений допускается определение коэффициента трансформации по фазным напряжениям соответственных фаз. При всем этом проверку коэффициента трансформации создают при однофазовом либо трехфазном возбуждении трансформатора. Если коэффициент трансформации был определен на заводе-изготовителе, то при монтаже целенаправлено определять те же напряжения. При отсутствии симметричного трехфазного напряжения коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток Д/У либо У/Д, можно найти с помощью фазных напряжений с последовательным закорачиванием фаз. Для этого одну фазу обмотки (к примеру, фазу А), соединенную в треугольник, закорачивают соединением 2-ух соответственных линейных зажимов данной обмотки. Потом при однофазовом возбуждении определяют коэффициент трансформации оставшейся свободной пары фаз, который при данном способе должен быть равным 2 Kф для системы Д/У при питании со стороны звезды (рис. 2) либо Kф/2 для схемы У/Д при питании со стороны треугольника, где Kф – фазный коэффициент трансформации (рис. 3).
Рис. 2. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме Д/У, при несимметричном трехфазном напряжении: а – 1-ое; б – 2-ое и в – третье измерения Аналогичным образом создают измерения при накоротко замкнутых фазах В и С. При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации довольно проверить для 2-ух пар обмоток (см. рис. 1,б). Если у трансформатора выведена нейтраль и доступны все начала и концы обмоток, то определение коэффициента трансформации можно создавать для фазных напряжений. Проверку коэффициента трансформации по фазным напряжениям создают при однофазовом либо трехфазном возбуждении трансформатора. Для трансформаторов с РПН разница коэффициента трансформации не должна превосходить значения ступени регулирования. Коэффициент трансформации при приемосдаточных испытаниях определяется два раза – 1-ый раз до монтажа, если паспортные данные отсутствуют либо вызывают сомнения, и 2-ой раз конкретно перед вводом в эксплуатацию при снятии свойства холостого хода.
Рис. 3. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме У/Д, при несимметричном трехфазном напряжении: а – 1-ое; б – 2-ое и в – третье измерения
Рис. 4. Принципная схема универсального прибора типа УИКТ-3 Для ускорения измерения коэффициента трансформации применяется универсальный прибор типа УИКТ-3, которым можно измерить коэффициенты трансформации силовых и измерительных трансформаторов тока и напряжения без внедрения стороннего источника переменного тока. Сразу с измерением коэффициента трансформации определяется полярность первичной и вторичной обмоток. Погрешность в измерении не должна превосходить 0,5 % измеряемой величины. Механизм работы прибора основан на сопоставлении напряжений, индуктируемых во вторичной и первичной обмотках трансформатора, с падением напряжения на узнаваемых сопротивлениях (рис. 4). Сопоставление делается по мостовой схеме. Школа для электрика elektrica.info |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
называется коэффициентом трансформации трансформатора.
Значение коэффициента трансформации позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформатора, потому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Эти измерения, не считая проверки самого коэффициента трансформации, дают возможность проверить корректность установки тумблера напряжения на соответственных ступенях, также целость обмоток. 
Если трансформатор устанавливается без вскрытия и при всем этом ряд ответвлений, недоступен для измерений, определение коэффициента трансформации делается только для доступных ответвлений. 
Коэффициент трансформации рекомендуется определять способом 2-ух вольтметров (рис. 1). 
