Устройство и принцип действия трансформатора. Принцип действия трансформатораНазначение и принцип действия трансформаторовСиловой трансформатор - это электрический аппарат, который предназначен для преобразования электрической энергии одного значения напряжения в электрическую энергию другого значения напряжения. Трансформаторы бывают: • в зависимости от количества фаз: однофазные и трехфазные; • по количеству обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные; • в зависимости от места их установки: наружной и внутренней установки; • по назначению: понижающие и повышающие; Кроме того, силовые трансформаторы различают по группам соединения обмоток, по способу охлаждения. Также при установке трансформаторов учитывают климатические условия. Принцип работы любого силового трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. Если к обмотке данного устройства подключить источник переменного тока, то по виткам этой обмотки будет протекать переменный ток, который создаст в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток. Замкнувшись в магнитопроводе, переменный магнитный поток будет индуктировать электродвижущую силу (ЭДС) в другой обмотке трансформатора. Это объясняется тем, что все обмотки трансформатора намотаны на один магнитопровод, то есть они связаны между собой магнитной связью. Значение индуктируемой ЭДС будет пропорционально количеству витков данной обмотки. При передаче электрической энергии по распределительным сетям её напряжение повышается для снижения потерь в этих сетях. У потребителя напряжение снижается до уровня, которое удобно для её использования приемниками электрической энергии. Несмотря на высокий КПД трансформаторов стоимость энергии теряемой в трансформаторах, составляет значительную величину. Поэтому, при проектировании, реконструкции ЭУ необходимо стремиться к уменьшению числа ступеней трансформации, уменьшению установленной мощности и улучшению её использованию. 13.6.2 Технические характеристики и параметры трансформаторов Все трансформаторы, изготавливаемые отечественной промышленностью, выпускаются, со следующей шкалой номинальных мощностей (кВ·А) установленной ГОСТ:
10 - 16 - 25 - 40 - 63 100 - 160 - 250 - 400 - 630 1000 - 1600 - 2500 - 4000 - 6300 10000 - 16000 - 25000 32000 40000 - 63000 80000 100000 125000 160000 200000 250000 320000 400000 500000 630000 800000
Основными требованиями, предъявляемыми к работе трансформаторов, является их надежность и экономичность. Потери электрической энергии в трансформаторах складываются из потерь холостого хода и короткого замыкания. Способы и методы уменьшения этих потерь изучаются в курсе «Электромеханика». Группы соединений трансформаторов характеризуются угловым смещением векторов э. д. с. в обмотках ВН, СН и НН. Смещение этих векторов определяется схемой соединения обмоток и направлением намотки обмоток. Обмотки ВН, СН и НН трансформатора могут быть соединены в различные схемы.Соединяя обмотки ВН, СН и НН одним из этих способов и изменяя направление их намотки, можно получать различные группы соединения обмоток. Для силовых трехфазных трансформаторов применяются соединения обмоток в звезду и треугольник. При различных соединениях обмоток в звезду и треугольник можно получить 12 различных углов сдвига фаз линейных э. д. с. от 0 до 330° через каждые 30°, т. е. получить 12 различных групп.Удобно для определения угла сдвига фаз пользоваться часовым обозначением, которое принято ГОСТ. Часовое обозначение векторов э. д. с. заключается в следующем: вектор линейной э. д. с. обмотки ВН изображается на часовом циферблате минутной стрелкой и всегда устанавливается на 12 а вектор линейной э. д. с. обмотки СН (трехобмоточного трансформатора) или НН изображается часовой стрелкой и укажет группу в часовом обозначении. Так, сдвиг фаз 0 или 360° соответствует 12 группе соединения обмоток Y/Y-12. Схема соединений и векторная диаграмма на рисунке 61.
а
б Рисунок 61. Двенадцатая группа соединения обмоток трансформатора Y/Y-12; а - схема соединений, б - векторная диаграмма.
Сдвиг фаз 3300 соответствует 11 группе соединения обмоток (рисунок 62). Такая группа соединения применяется для понижающих трансформаторов, т. к. при соединении обмоток вторичного напряжения в треугольник исключается трансформация гармоник кратных трём в обмотку высшего напряжения и в сеть первичного напряжения.
Рисунок 62. Одинадцетая группа соединения обмоток трансформатора Y/∆-11; а - схема соединений, б - векторная диаграмма. Для случаев, когда нагрузка потребителя несимметрична, имеет место значительный прекос линейных и фазных токов и напряжений применяется схема соединения обмоток трансформатора в «Зигзаг». Такое соединение обмоток низкого напряжения обладает симметрирующими свойствами. Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, вторичные в зигзаг – звезду (рисунок 63, а). Для этого вторичная обмотка каждой фазы составляется из двух половин: одна половина расположена на одном стержне, другая – на другом. Конец, например x1, соединен с концом (а не с началом!) y2 и так далее. Начала a2, b2 и c2 соединены и образуют нейтраль. К началам a1, b1, c1 присоединяют линейные провода вторичной сети. При таком соединении электродвижущие силы (э. д. с.) обмоток, расположенных на разных стержнях, сдвинуты на 120°; векторная диаграмма э. д. с. вторичной обмотки приведена на рисунке 63, б. Эта векторная диаграмма построена следующим способом. Предположим, что соединены концы x1, y1, c1 и получена диаграмма (рисунок 63, в). Затем предположено, что соединены начала a2, b2, c2. Это соответствует диаграмме на рисунке 63, г, повернутой относительно диаграммы на рисунке 63, в на 180°.
Рисунок 63. Схема соединения обмоток трансформатора в «Зигзаг» и векторные диаграммы. Буквами a1, b1, c1, a2, b2, c2 обозначены начала вторичных обмоток, буквами x1, y1, z1, x2, y2, z2 – их концы. Электродвижущие силы вторичных обмоток: Наконец, в соответствии со схемой на рисунке 63, а произведено геометрическое сложение векторов, которые изображены на рисунках 63, в и г. Соединение в зигзаг – звезду дороже соединения в звезду, так как требует большего числа витков. Действительно, при последовательном соединении двух половин обмотки, расположенной на одном стержне, их э. д. с. складываются алгебраически, то есть в данном случае удваиваются. При соединении обмоток, расположенных на разных стержнях, ЭДС складываются геометрически под углом 120° и дают ЭДС, √3 раз больше одной из них. Следовательно, чтобы получить ЭДС той же величины при соединении в зигзаг – звезду, нужно на 15% больше витков, чем при соединении в звезду, так как 2 / 1,73 = 1,15. Все трансформаторы разбиты на группы и габариты в соответствии мощностью и напряжением. (Таблица 13.6.1)
Т а б л и ц а 13.6.1 Габариты трансформаторов
Примечание. Трансформаторы, имеющие мощность или напряжение, не соответствующие стандартной шкале, относятся к габариту и группе ближайшей стандартной мощности или напряжения. 13.6.3 Конструкция трансформаторов Конструкция трансформаторов первого и второго габаритов показано на рисунке 64
Рисунок 64. Конструкция трансформаторов I и II габаритов, 1 – 4 групп. 1 –магнитопровод, 2 –обмотка низкого напряжения, 3 – обмотка высокого напряжения, 4 – бак, 5 – трубы радиатора, 6 – рукоятка переключателя напряжения, 7 – вывод обмотки низкого напряжения, 8 – вывод обмотки высокого напряжения, 9 -расширитель Активная часть – магнитопровод – составляет магнитную цепь и служит для крепления обмоток.
Рисунок 65. Остов трансформатора. Конструкция трансформаторов II – VI габаритов, 2 – 14 групп показана на рисунке 66.
Рисунок 66. Конструкция трансформаторов II – VI габаритов, 2 – 14 групп.
1 — ввод ВН 110 кВ; 2 — ввод НН 10 кВ; 3 — крюк для подъема трансформатора; 4 — бак; 5 — радиатор; 6 — фильтр термосифонный; 7 — скоба для подъема домкратом; 6 — вертикальный кран для слива масла; 9 — вентилятор; 10 — каток; 11— полубандажи стяжки ярма; 12 — вертикальная стяжная шпилька остова; 13 — ярмовая балка; 14 — устройство переключения ответвлений обмотки ВН; 15 — бандажи стяжки стержня; 16 — пластина с проушиной для подъема активной части; 17 — расширитель; 18 — маслоуказатель; 19 — предохранительная выхлопная труба. При передаче мощности через трансформатор имеет место падение напряжения, определяемое сопротивлением трансформатора – напряжением короткого замыкания (UK%). Это сопротивление зависит от размеров обмоток (диаметра и высоты), материала и сечения провода которым выполнены обмотки, т. е. от номинального напряжения и мощности трансформатора. В справочной литературе приводятся все технико-экономические параметры трансформатора: номинальная мощность в кВ·А, сочетание напряжений ВН-СН-НН в кВ, потери холостого хода (РХ) и короткого замыкания (РК) в кВ·А, напряжение короткого замыкания в процентах от номинального (UK%), ток холостого хода в А, расчетные данные (RT, XT, QX) Кроме этого, приводится масса в т, габаритные размеры в м. В качестве примера в таблице 13.6.2 приведены данные некоторых двухобмоточных трансформаторов110 кВ. Т а б л и ц а 13.6.2 Трехфазные двухобмоточные трансформаторы 110 кВ
Продолжение таблицы 13.6.2
Примечания. 1. Регулирование напряжения осуществляется за счет РПН в нейтрали, за исключением трансформаторов типа ТМН-2500/110 с РПН на стороне НН и ТД с ПБВ на стороне ВН. 2. Трансформаторы типа ТРДН могут изготавливаться также с нерасщепленной обмоткой НН 38,5 кВ, трансформаторы 25 МВА – с 27,5 кВ (для электрификации железных дорог).
14. Координация токов КЗ в современных энергосистемах
Похожие статьи:poznayka.org Принцип действия трансформатораВ основу работы трансформатора положен принцип электромагнитного взаимодействия двух или, в общем случае, любого числа контуров (обмоток), неподвижных друг относительно друга. Количественно это взаимодействие определяется уравнением
где e — мгновенное значение индуктируемой в контуре ЭДС; ψ- потокосцепление; w — число витков контура; Φ — магнитный поток взаимной индукции.
Рис. 1 — Принципиальная схема простейшего трансформатора Принципиальная схема простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора приведена на рис.1. Работает он следующим образом. При подключении первичной обмотки с числом витков w1 к сети переменного тока с синусоидальным напряжением u1 в обмотке возникает ток i0, называемый током холостого хода и создающий магнитодвижущую силу (МДС) F0 = i0w1, под действием которой по сердечнику замыкается синусоидально изменяющийся во времени магнитный поток Φ0. Этот поток называют основным магнитным потоком, или магнитным потоком взаимоиндукции.
Поток Φ0 пронизывает обе обмотки и индуктирует в них ЭДC e10 и e20 соответственно. Этот процесс может быть представлен логической цепочкой взаимодействий. Применение сердечника из электротехнической стали уменьшает магнитное сопротивление Rμ магнитному потоку Φ0 и служит для усиления электромагнитной связи между обмотками. В соответствии с законом Ома для магнитной цепи
где μ0 и μr — магнитная постоянная и относительная магнитная проницаемость стали; ℓ и s — длина и поперечное сечение магнитопровода. Таким образом, для создания определенного магнитного потока Φ0 требуется тем меньшая МДС и тем меньший ток i0, чем меньше сопротивление Rμ, т.е. чем больше магнитная проницаемость сердечника μr. Величина тока холостого хода в трансформаторе обычно составляет 3…5% от номинального тока нагрузки. www.radioingener.ru Базовые принципы действия трансформатора - ТрансформаторыРабота трансформатора основана на двух базовых принципах:
На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.
Схематическое устройство трансформатора. 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная Режим холостого хода Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (например, ферромагнитного материала, например, из трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике на вихревые токи и на гистерезис. Мощность потерь можно вычислить умножив ток холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор. Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности. Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея. Режим короткого замыканияВ режиме короткого замыкания, на первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такой, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчетному) току трансформатора. В таких условиях величина напряжения короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора, потери на омическом сопротивлении. Мощность потерь можно вычислить умножив напряжение короткого замыкания на ток короткого замыкания.Режим с нагрузкой При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения. Схематично, процесс преобразования можно изобразить следующим образом:  Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке.Уравнения идеального трансформатора
Идеальный трансформатор — трансформатор, у которого отсутствуют потери энергии на нагрев обмоток и потоки рассеяния обмоток. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же ЭДС в каждом витке, суммарная ЭДС, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу её витков. Такой трансформатор всю поступающую энергию из первичной цепи трансформирует в магнитное поле и, затем, в энергию вторичной цепи. В этом случае поступающая энергия равна преобразованной энергии:  Где P1 — мгновенное значение поступающей на трансформатор мощности, поступающей из первичной цепи,P2 — мгновенное значение преобразованной трансформатором мощности, поступающей во вторичную цепь.Соединив это уравнение с отношением напряжений на концах обмоток, получим уравнение идеального трансформатора:  Таким образом получаем, что при увеличении напряжения на концах вторичной обмотки U2, уменьшается ток вторичной цепи I2. Для преобразования сопротивления одной цепи к сопротивлению другой, нужно умножить величину на квадрат отношения. Например, сопротивление Z2 подключено к концам вторичной обмотки, его приведённое значение к первичной цепи будет Всего комментариев: 0  ukrelektrik.com Устройство и принцип действия трансформатораТрансформатор - статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения и переменный ток той же частоты, но другого напряжения. Потребность трансформирования - повышения и понижения переменного напряжения - вызвана необходимостью передачи электрической энергии на большие расстояния. Чем выше напряжение, чем при равной мощности источника энергии меньше ток. Следовательно, для передачи энергии требуются провода меньшего сечения, что приводит к значительной экономии цветных металлов, из которых изготовляются провода линий электропередачи. Потери электрической энергии в проводах также уменьшаются с уменьшением тока. При передаче электрической энергии от электростанций к потребителям происходит многократное повышение и понижение напряжения. По назначению трансформаторы можно разделить на следующие типы: силовые одно - и трехфазные трансформаторы номинальной мощностью от нескольких единиц до 1 млн кВ-А и напряжением до 1250 кВ используются в сетях для распределения электроэнергии. К силовым относятся и трансформаторы малой мощности от 10 до 300 В-А, применяемые в устройствах радиотехники, промышленной электроники и автоматики. По способу охлаждения силовые трансформаторы подразделяются на масляные и воздушные; автотрансформаторы - используются для изменения (регулирования) напряжения, имеют, как правило, плавную регулировку выходного напряжения; измерительные трансформаторы - применяются в качестве элементов измерительных устройств; трансформаторы специального назначения - применяются в конкретных электротехнических устройствах для различных целей. Примерами могут служить сварочные трансформаторы для различных видов сварки, импульсные трансформаторы для преобразования высокочастотных импульсных периодически повторяющихся сигналов в радиолокационной технике и телевидении. Конструктивное исполнение и электромагнитные процессы, происходящие в трансформаторах различных типов, имеют много общего. Поэтому для изучения их работы рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор. Трансформатор состоит из обмоток и магнитопровода - стального сердечника, набранного из листов электрической стали толщиной 0,35...0,5 мм для уменьшения потерь от вихревых токов. Листы сердечника покрываются лаком для изоляции друг от друга. Части магнитопровода, на которых располагаются обмотки, называются стержнями. Части магнитопровода, замыкающие стержни, называются ярмом. Трансформатор имеет не менее двух обмоток, связанных между собой общим магнитным потоком. Обмотки электрически изолированы друг от друга; исключением в этом отношении являются автотрансформаторы, у которых обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Однофазные трансформаторы по форме магнитопровода подразделяются на стержневые и броневые (рис.1). У маломощных трансформаторов сечение стержней выполняется прямоугольным, у мощных - близким к круглому.  Рис.1. Расположение обмоток однофазных трансформаторов со стрежневым (а) и броневым (б) магнитопроводами. Обмотка трансформатора, соединенная с источником электроэнергии, называется первичной (рис.2). Соответственно первичными именуются все величины, относящиеся к этой обмотке: число витков w1 напряжение u1 , сила тока i1 и т.д. Обмотка, соединенная с нагрузкой, называется вторичной, относящиеся к ней величины также называются вторичными (w2 , и2 , i2 ). У некоторых трансформаторов может быть несколько вторичных обмоток, питающих разные цепи.  Рис.2. Электромагнитная схема (а) и условные обозначения (б) однофазного двухобмоточного трансформатора. Под действием подведенного переменного напряжения в первичной обмотке возникает токi1 , и возбуждается изменяющийся магнитный поток. Этот магнитный поток индуцирует в первичной обмотке трансформатора ЭДС самоиндукции е 1 , а во вторичной обмотке - ЭДС взаимоиндукции е2 . ЭДС е2 создаст напряжение u2 на выходных зажимах трансформатора. При замыкании вторичной цепи на нагрузку возникает ток i2 , который образует собственный магнитный поток, накладывающийся на поток первичной обмотки. В результате создастся общий поток Ф. Стрелки направления напряжения u1 и тока е 1 , представляют первичную обмотку как приемник энергии. Положительное направление потока Ф связано с током i1 , правилом правоходового винта. Стрелки направления е2 и i2 соответствуют представлению вторичной обмотки источником энергии. Силовые линии магнитного поля замыкаются как по сердечнику, так и по воздуху вокруг витков обмоток, создавая магнитные потоки рассеяния Фр! и Фр2 , которые, в свою очередь, наводят в первичной и вторичной обмотках ЭДС рассеяния ер1 и ер2.. Для идеализированного трансформатора, у которого потоки рассеяния и активные сопротивления обмоток пренебрежимо малы, и1 - е1 ; и2 = е2 , откуда U1 m = E1 m ; U2 m - Е2т . В случае, если  и1 = U1 m sinωt , то Ф (t ) = Фm sinωt – π , где Фm = 2  U1 m w1 ω Таким образом, при синусоидальном входном напряжении магнитный поток и1 в сердечнике Ф (t ) также синусоидален и отстает от напряжения на уголπ /2. Поток Ф (t ) индуцирует в обмотках синусоидальные ЭДС, мгновенные значения которых е1 = E1 m sin ( ωt - π), ег = Е2т sin ( ωt - π), где Е1т = w1 ω Фm ; Е2т = w2 ω Фm. Из этих выражений видно, что е1 и е2 отстают от Ф на угол π /2, а от и1 - на уголπ. Действующие значения синусоидальных ЭДС обмоток  Коэффициент трансформации  2. Механическая характеристика асинхронного двигателяАсинхронные машины являются машинами переменного тока. В основном они применяются в качестве двигателей. Асинхронные двигатели составляют 80 % всего парка электродвигателей. Такое широкое распространение они получили из-за простоты конструкции и хороших эксплуатационных характеристик. Эти двигатели надежны в работе и требуют минимального технического обслуживания. Различают несколько вариантов асинхронных двигателей: трехфазные, двухфазные, однофазные и линейные. Выпускают асинхронные двигатели в широком диапазоне мощностей - от нескольких ватт до нескольких мегаватт. Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения вала от механического момента на валу n= f (M2 ). Зависимость п= f (М2 ) показана на рис.1. Механическая характеристика является достаточно жесткой в рабочей области, где момент изменяется от 0 до Mном . Для значений момента, превышающих Mном , механическая характеристика является более крутой, а при значениях Mmax >Мдвигатель останавливается,, по обмотке статора протекают большие токи, которые вызывают перегрев двигателя. Если двигатель не отключается от сети, это приводит к выходу из строя обмотки статора. В серийных асинхронных двигателях при номинальной нагрузке скольжение изменяется в диапазоне 0,02...0,06. Обычно меньшая граница соответствует более мощным асинхронным двигателям. При увеличении сопротивления ротора (в двигателе с фазным ротором сопротивление ротора можно регулировать, подключая к нему реостат) зависимость становится более крутой (менее жесткой) (рис.2). Из характеристик видно, что при увеличении сопротивления ротора R2 , частота вращения ротора уменьшается (n”2 <n’2 <n2 ), а пусковой момент увеличивается (М”2пуск >М’2пуск >М2пуск) .  Рис.1. Механическая характеристика асинхронного двигателя  Рис.2. Влияние сопротивления ротора на механическую характеристику Список литературы1. Бутырин П.А. Электротехника: учебник. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - 272 с. mirznanii.com |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
, линейные напряжения E1, E2, E3.
Рисунок 67. Схема, поясняющая работу реактора.
Рассмотрим два случая КЗ на схеме рисунок 67. От генератора 1 питаются сборные шины 2. От этих шин отходят линии 3 к приёмникам.
Рисунок 67 Схема, поясняющая принцип действия реактора:
1. за выключателем 4 отсутствует реактор;
2. за выключателем 5 установлен реактор 6.
При трёхфазном КЗ за выключателем 4 ток КЗ IK1 определяется в основном индуктивным сопротивлением генератора Ik1=
где Uhom ~ номинальное напряжение установки, кВ; Хг - сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, Ом. Выключатель 4 должен быть выбран по току КЗ Ik1. При КЗ напряжение на сборных шинах будет равно нулю и на всех отходящих линиях пропадет напряжение. При КЗ на линии с реактором ток определяется суммарным - сопротивлением генератора и реактора 
; где ХРЕАК - индуктивное сопротивление реактора, Ом. Обычно один источник обслуживает несколько десятков приёмников. Поэтому номинальный ток линии во много раз меньше номинального тока источника. Длительный ток реактора выбирается равным току линии. Таким образом, при сделанных допущениях ток КЗ определяется только параметрами реактора. Реактор является весьма надежным аппаратом, его повреждения практически исключены. Поэтому выбор аппаратов линии производится по току 1к2 
Ik1, что значительно облегчает и удешевляет распределительное устройство.
14.1 Конструкции бетонных реакторов Реактором является катушка с малым активным сопротивлением. Витки катушки изолированы друг от друга, а вся катушка в целом изолирована от заземленных частей. Промышленностью выпускаются бетонные и масляные реакторы. 14.2 Бетонные реакторы.
Катушка укрепляется на каркасе из изолирующего материала, рисунок 68. Концы обмоток снабжены зажимами для последовательного включения реактора в сеть. В трёхфазных установках применяют реакторы, состоящие из трех катушек. Многожильный провод 1 соответствующего сечения с помощью шаблона наматывается в виде катушки. После этого в специальные формы заливается бетон. Застывая, бетон образует вертикальные стойки-колонны 2, которые скрепляют между собой отдельные витки.
Рисунок 68. Конструкция бетонного реактора.
Торцы колонн имеют шпильки, с помощью которых укрепляются
изоляторы 3 и 4.
Для получения необходимой прочности электрической изоляции после затвердения бетона реактор подвергают интенсивной сушке в вакууме. Затем реактор дважды пропитывается влагостойким изоляционным лаком. Между отдельными витками в ряду и между рядами выдерживается значительный зазор, что улучшает охлаждение отдельных витков реактора и повышает электрическую прочность изоляции. При больших номинальных токах (более 400 А) применяется несколько параллельных ветвей. Равномерное распределение тока по ветвям обеспечивается транспозицией витков. В качестве обмоточного материала используется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения. Кабель покрывается несколькими слоями кабельной бумаги. Поверх бумаги делается хлопчатобумажная оплётка. Помещения, в которых устанавливают реакторы, должны хорошо вентилироваться, и наивысшая температура в них не должна превышать +35°С. Колебания температуры в помещении не должны быть настолько резкими, чтобы наблюдалось покрытие реакторов инеем, росой и т.п. Катушки бетонных реакторов изолируют от земли при помощи нескольких опорных изоляторов 3. Трёхфазный комплект реактора состоит из катушек, устанавливаемых в горизонтальной плоскости рядом (хорошее охлаждение витков) или в вертикальной плоскости одна над другой, при этом ухудшаются условия охлаждения витков катушек, особенно верхней. Реакторы охлаждаются, как правило, за счет естественной вентиляции. Ввиду выделения большой мощности в реакторе распределительное устройство должно предусматривать специальные каналы для охлаждения воздуха, особенно при больших номинальных токах. Реакторы, предназначенные для вертикальной установки в комплектах, имеют маркировку В (верхний), С (средний), Н (нижний). В последнем случае катушки реактора изолируют друг от друга также при помощи опорных изоляторов 4. При вертикальной установке направление обмотки катушки средней фазы берут обратным по сравнению с направлением обмоток катушек верхней и нижней фаз. Делается это для того, чтобы при протекании по двум соседним катушкам двухфазного ударного тока короткого замыкания катушки притягивались под действием возрастающих электродинамических усилий, а не отталкивались, как это было бы при одинаковом направлении обмоток всех катушек (легче выполнить надежное крепление катушек). При установке сухих реакторов в распределительных устройствах необходимо соблюдать указываемые заводом монтажные расстояния до стальных конструкций и железобетонных частей здания. При невыполнении этих требований возможен опасные нагрев стальных конструкций и стальной арматуры железобетона токами, наведенными в них магнитным потоком реактора; кроме того, близость стальных конструкций вызывает дополнительные потери электроэнергии. Бетонные реакторы хорошо себя зарекомендовали при работе в закрытых распределительных устройствах при напряжении до 35 кВ, например, реактор для внутренней установки РБУ 10-630-0,56УЗ- Р -реактор, Б - бетонный, У - ступенчатая установка фаз, на номинальное напряжение 10 кВ, длительно допустимый ток при естественном охлаждении 630 А, номинальное индуктивное сопротивление 0,56 Ом, У - для работы в районах с умеренным климатом, 3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией. Основные недостатки бетонных реакторов - большой вес и значительные габариты. Например, высота трехфазного комплекта реактора горизонтальной установки на напряжение 10 кВ составляет 1040 мм, а вертикальной - 3600 мм. Этот же комплект весит 3 х 723 кг.
14.3 Конструкции масляных реакторов. При напряжениях более 35 кВ и при установке реакторов на открытой части подстанций применяются масляные реакторы. Схема такого реактора приведена на рисунке 69.
Масляные реакторы могут иметь однофазное и трехфазное исполнение. В первом случае одна катушка, а во втором - три катушки помещаются в стальном баке, залитом трансформаторным маслом. Обмотки выполняют из медных проводников, изолированных кабельной бумагой и уложенных на каркас из изоляционного материала. Концы катушек выводятся наружу через проходные фарфоровые изоляторы на крышке реактора. Обмотка реактора 2 наматывается на специальный каркас из изоляционного материала типа гетинакса. Эта обмотка погружается в стальной бак с трансформаторным маслом. Применение масла позволяет уменьшить расстояние между обмоткой и заземленными
Рисунок 69. Масляный реактор
частями и улучшить охлаждение обмотки за счет конвекции масла. Все это дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры. Выводы реактора присоединяются к зажимам проходных изоляторов 4. Однако такая компоновка реактора наталкивается на большую трудность. Переменный магнитный поток реактора Фо замыкается по баку, что приводит к его нагреву до недопустимых температур. Для того, чтобы избежать нагрева бака 1, внутри него устанавливается короткозамкнутая обмотка-экран 3 из меди, которая является как бы вторичной обмоткой реактора. В этом экране наводятся токи, создающие магнитный поток, который в стенках бака направлен против магнитного потока катушки реактора. В результате через стенки бака замыкается сравнительно небольшой результирующий магнитный поток. Возможен ещё один вариант уменьшения потерь на нагрев стенок бака. В этом случае на внутренней поверхности стального бака укрепляют стальные пакеты: создается как бы искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, которое значительно меньше сопротивления стенок бака. Для уменьшения потерь на гистерезис шунт выполняют из электротехнической стали, а для уменьшения потерь на вихревые токи его набирают из тонких, изолированных друг от друга стальных пластин. Отечественные заводы выпускают масляные реакторы с электромагнитными экранами для наружной установки, например, РТМТ-35-200-6:Р - реактор, Т - трехфазный, М - охлаждение естественной циркуляцией воздуха и масла, Т - токоограничивающий, на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток 200 А, индуктивное сопротивление 6%, масса 11000 кг. ТОРМ-220-325-12:
Т- токоограничивающий, О -однофазный, Р - реактор, М - с естественным масляным охлаждением, на номинальное напряжение 220 кВ, номинальный ток 325 А, индуктивное сопротивление 12%, масса 44500 кг. Масляные реакторы значительно дороже сухих реакторов, но зато по сравнению с последними они обладают рядом существенных преимуществ. Они надежно защищены от попадания в обмотку пыли, влаги и всякого рода посторонних предметов, и, кроме того, их можно устанавливать на любом расстоянии от стальных и железобетонных конструкций в открытых установках. 14.4. Конструкции сдвоенных реакторов Для уменьшения потерь напряжения и сокращения объема зданий распределительного устройства применяются сдвоенные реакторы. Сдвоенный реакторпредставляет собой два согласно включенных реактора с сильной магнитной связью. Реакторы расположены один над другим. Схема включения сдвоенных реакторов приведена на рисунке 70. 
Рисунок 70. Схема включения сдвоенного реактора При обычных реакторах, каждая отходящая линия имеет свой реактор, рассчитанный на номинальный ток линии. Каждая трехфазная группа реакторов размещается в специальной ячейке распределительных устройств. В сдвоенных реакторах, рисунок 70, реакторы соседних ветвей сближены так, что между ними существует сильная магнитная связь. Совмещение в одном реакторе двух уменьшает габариты аппарата, упрощает и удешевляет распределительное устройство. В номинальном режиме магнитные поля реакторов направлены встречно и оказывают размагничивающее действие. В результате индуктивное сопротивление ветви падает. Соответственно уменьшается падение напряжения на реакторе. Падение напряжения на ветвях реактора при номинальном токе: 
где ХР - индуктивное сопротивление ветви реактора; КСВ коэффициент связи является одним из основных параметров сдвоенного реактора и зависит от расстояния между ветвями. Чем ближе ветви друг к другу, тем больше КСВ
. Обычно в реакторах КСВколеблется в пределах 0,4-0,6. С увеличением КСВ возрастают электродинамические силы, стремящиеся оторвать одну ветвь от другой. В номинальном режиме сопротивление ветви реактора уменьшается на 40-60 %, что повышает качество электроэнергии (уменьшаются потери напряжения). Исследования показали, что бетонные сдвоенные реакторы без применения специальных мер подвержены разрушению при одновременном КЗ в обеих ветвях. Увеличение электродинамической стойкости достигается в сборной конструкции. На рисунке 71, а) показана в разрезе левая половина такого реактора. Стяжка реактора осуществляется с помощью металлических стержней 1 и стержней 2 из изоляционного материала. Катушка реактора уложена на изоляционных прокладках 3.
Рисунок 71. Конструкция сдвоенного реактора
Векторы, помеченные Рн, обозначают силу взаимодействия витка с нижней частью реактора. Векторы, помеченные Рв - силы, действующие на виток со стороны верхней части реактора.
Векторы без пометки являются результирующей силой. Наибольшая отталкивающая сила действует на витки рядов 4 и 5, расположенные близко друг к другу. Для получения необходимой электродинамической стойкости близлежащие ряды ветвей реактора бандажируются стеклянной лентой, как это показано на рис. 1.5.в). Промышленностью выпускаются, например, реакторы РБС 10-2x630-0,25УЗ:Р -реактор, Б - бетонный, С - сдвоенный, вертикальной установки (отсутствует буква У или Г), на номинальное напряжение 10 кВ, длительно допустимый ток при естественном охлаждении 2x630 А, номинальное индуктивное сопротивление 0,25 Ом, У - для работы в районах с умеренным климатом, 3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.
. Данное правило справедливо также и для вторичной цепи: 
.
