Включение трансформатора под напряжение. Включение трансформатора под напряжениеВключение трансформатора под напряжениеПереходные процессы в трансформаторах и электрических машинах возникают при резком изменении режима их работы (подключение к сети, изменение нагрузки, короткое замыкание и т. д.). В Данной главе рассматриваются наиболее характерные переходные процессы в трансформаторах. Рассмотрим включение однофазного трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением % = Ulmsin (Ы -f- ip) на холостом ходу, когда вторичная обмотка разомкнута (рис. 17-1). Ненасыщенный трансформатор.Допустим сначала, что сердечник трансформатора совершенно не насыщен и поэтому индуктивность обмотки LX\ = const. Тогда возникающий при включении переходный процесс описывается уравнением Как известно из курса теоретических основ электротехники, при переходном процессе ток ixможно представить в виде суммы двух составляющих: Очевидно, что при t — О также tx = i[ + i" = 0. Таким образом, начальное значение свободного тока всегда равно по величине и обратно по знаку начальному значению установившегося тока. Если включение происходит с такой начальной фазой напряжения ф, что г|з — ф0 = 0, то ij" = 0 и в цепи сразу возникает установившийся режим (рис. 17-2, а). Если же г|з — Фо — ^Ья/2, то i" достигает максимально возможного значения, равного при t = 0 амплитуде переменного тока 1Ш(рис. 17-2, б, на котором tp — ф0 = —я/2), Максимальное мгновенное значение тока наступает примерно через полпериода после включения и при достаточно большом 7\ будет Из изложенного следует, что свободный ток возникает тогда, когда установившийся, или вынужденный, ток в момент включения t = 0 не проходит через нуль и имеет некоторую конечную вели- чину ij0- При этом начальная величина свободного тока i'\Q= — i\0, так что полная величина тока при t = О равна нулю в соответствии с начальными условиями включения. Рассмотренный простейший переходный процесс индуктивной цепи переменного тока в своей основе характерен и для более сложных случаев. При всех нарушениях режима цепи и наступлении в связи с этим переходного процесса возникает свободный апериодический ток, затухающий вследствие рассеяния энергии в активных сопротивлениях. Начальная величина апериодического тока при этом равна разности мгновенных значений установившихся токов начального (предыдущего) и нового (последующего) режимов в момент приложения толчкообразного импульса (например, напряжения), изменяющего режим. Свободный ток представляет собой, таким образом, результат реакции инерционной, обладающей индуктивностью цепи на импульс, стремящийся изменить ее режим. Этот свободный ток «сглаживает» переход к новому режиму, не допуская мгновенных конечных по величине изменений тока, которые в инерционной цепи невозможны. Примеры, иллюстрирующие высказанные положения, можно найти в данной главе и в последующих разделах книги. Насыщенный трансформатор.В реальном трансформаторе необходимо считаться с заметным насыщением сердечника. Поэтому Lu Ф const и вместо последнего члена уравнения (17-1) необходимо написать Рис. 17-2. Ток включения в ненасыщенном трансформаторе Интегрирование этого уравнения весьма затрудняется тем, что здесь Ln=^= const и определяется сложной нелинейной связью h — f (Ф)> выражаемой магнитной характеристикой трансформа-тара. Однако первый член правой части уравнения (17-7) мал, ввиду малости гъпо сравнению со вторым членом этого уравнения, так же как падение напряжения rxixмало по сравнению с э. д. с. —-^ [LniA. Поэтому при интегрировании (17-7) можно приближенно принять Lnпостоянным. При этих условиях решение уравнения (17-7) можно представить в виде суммы двух слагаемых: ф = Ф' + ф% (17-8) где Ф' — мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф" — мгновенное значение свободного потока. Частное решение уравнения (17-7) представляет собой поток где С — постоянная интегрирования, определяемая начальными условиями. В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Ф0С1 остаточного намагничивания. Поэтому, принимая в дальнейшем ф = я/2, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-12) для момента времени t = 0 получим Таким образом, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-13) Таким образом, ФтЛС-более чем в два раза превышает нормальную величину рабочего потока, и, следовательно, сердечник чрезвычайно сильно насыщается. Это в свою очередь приводит к возникновению весьма больших намагничивающих токов, Если магнитная характеристика трансформатора Ф — f (i) (правый верхн-ий квадрант рис 17-4) и кривая Ф = / (t) изменения потока согласно выражению (17-1§) (левая часть рис. 17-4) известны, то можно построить кривую изменения тока включения i = f (f) (нижняя часть рис. 17-4). Хотя выше рассматривалось включение однофазного трансформатора, для трехфазного трансформатора явления носят подобный же характер. Следует отметить, что затухание свободного тока вызывается рассеянием или поглощением энергии магнитного поля свободного потока не только в активном сопротивлении обмотки, но и в стали сердечника вследствие потерь на вихревые токи. Это приводит к уменьшению постоянной времени затухания этого тока. Рис. 17-4.Построение кривой тока включения На рис. 17-5 представлена осциллограмма тока включения трансформатора средней мощности с умеренным насыщением. Во многих случаях максимальные толчки тока включения могут превышать в 100—150 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно в несколько раз амплитуду номинального Рис. 17-5. Осциллограмма тока включения трансформатора тока. Такие толчки тока включения вызывают осложнения при конструировании и настройке защитных токовых реле трансформаторов, так как могут быть причиной ложных срабатываний этих реле при включении трансформатора на холостом ходу. В то же время при отсутствии насыщения максимальный толчок тока включения, как это было установлено выше, мог бы превышать амплитуду установившегося тока холостого хода только в два раза. Дата добавления: 2015-07-18; просмотров: 203 | Нарушение авторских прав Читайте в этой же книге: Уравнения напряжения трансформатора | Схемы замещения двухобмоточного трансформатора | Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора | Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора | Физические условия работы, векторные и энергетические диаграммы трансформатора | Изменение напряжения трансформатора | Регулирование напряжения трансформатора | Коэффициент полезного действия трансформатора | Параллельная работа трансформаторов | Применение метода симметричных составляющих |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.057 сек.)mybiblioteka.su Подключение трансформатора напряжения - Всё о электрике в домеТрансформаторы тока и напряженияОсновы электротехники Нет комментариев Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности. Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током. Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.
Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии. Зачем нужны измерительные трансформаторы напряженияИзмерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:
Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора. Трансформаторы напряжения и их конструкцияТрансформаторы напряжения подразделяются:
У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.
Зачем нужны трансформаторы токаТрансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки. Принцип действия и конструкция трансформаторов токаПервичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало. Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения. По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:
По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные. К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности. Видео про трансформаторы токаКратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео. Схемы включения трансформаторов напряжения
На рис. 1 приведены наиболее употребительные схемы включения трансформаторов напряжения. В схеме на рис. 1, а использован один однофазный трансформатор. Схема позволяет измерять только одно из линейных напряжений. На рис. 1, б показаны два однофазных трансформатора, включенных по схеме неполного треугольника. Схема дает возможность измерять все три линейных напряжения. В схеме на рис. 1, в показано включение трех однофазных трансформаторов по схеме звезды с выведенной нулевой точкой и заземлением нейтрали первичных обмоток. Схема позволяет измерять все линейные и фазные напряжения и контролировать изоляцию в системах с изолированной нейтралью.
Рис. 1. Схемы включения трансформаторов напряжения На схеме рис. 1, г показано включение трехфазного трехстержневого трансформатора, который позволяет изменять только линейные напряжения. Этот трансформатор непригоден для контроля изоляции, заземление его первичной обмотки не допускается. Дело в том, что при заземлении первичной обмотки, в случае возникновения замыкания на землю (в системе с изолированной нейтралью), в трехстержневом трансформаторе возникнут большие токи нулевой последовательности, а их магнитные потоки, замыкаясь по путям рассеяния (бак, конструкции и др.), могут нагреть трансформатор до недопустимых температур. На схеме (рис. 1, д) показано включение трехфазного компенсированного трансформатора, предназначенного для измерения только линейных напряжений. В схеме на рис. 1, е показано включение трехфазного пятистержневого трансформатора НТМИ с двумя вторичными обмотками. Одна из них соединена в звезду с выведенной нулевой точкой и служит для измерения всех фазных и линейных напряжений, а также для контроля изоляции (в системе с изолированной нейтралью) при помощи трех вольтметров. В этом случае магнитные потоки нулевой последовательности не перегреют трансформатор, так как они будут свободно замыкаться через два боковых стержня магнитопровода. Другая обмотка наложена на три основных стержня сердечника и соединена в разомкнутый треугольник. В эту обмотку включаются реле для сигнализации о замыканиях на землю и приборы.
Нормально на концах дополнительной вторичной обмотки напряжение равно нулю, при замыкании же одной из фаз сети на землю напряжение повышается до 3 U ф оно будет равно геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Число витков дополнительной обмотки рассчитывают так, чтобы в этом случае напряжение было равно 100 В. Реле повышения напряжения, включенное в цепь разомкнутого треугольника, сработает и включит звуковую сигнализацию. Затем по трем вольтметрам устанавливают, в какой фазе произошло замыкание. Вольтметр заземленной фазы покажет нуль, два других — линейное напряжение. В системе с изолированной нейтралью на сборных шинах всех напряжений устанавливают вольтметры контроля изоляции. Статьи и схемыПолезное для электрикаСхемы соединения обмоток трансформаторов напряженияВ зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис. 2, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных Рис. 2 Схемы соединения трансформаторов напряжения трансформатора, соединенных по схеме Y0 /Y0, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис. 2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ. 4. Конструкции трансформаторов напряжения По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией (соответственно буквы С, М или Л в обозначении типа трансформатора). Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 — 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. Рис. 3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные: а – тип НОМ – 35; б тип ЗНОМ – 35; 1 – вывод высокого напряжения; 2 – коробка выводов низкого напряжения; 3 – бак. Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, 3HOM-35. Схема обмоток первых показана на рис. 3, а. Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис. 3, б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН — на боковой стенке бака. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН — на В, дополнительная обмотка — на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 2, в. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали. Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии 3HQJI.06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны. В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 4) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанная на Uф /2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф /2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на Uф /2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом. Рис. 4. Трансформатор напряжения НКФ-110: а — схема; б — конструкция: 1 — ввод высокого напряжения; 2 — маслорасширитель; 3 — фарфоровая рубашка; 4 — основание; 5 — коробка вводов НН Трансформаторы напряжения на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф /4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют три и четыре блока, т. е. шесть и восемь ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивления, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис. 5, а). Напряжение, снимаемое с С2 (10—15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты. Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис. 6 показана установка НДЕ-500-72. При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150 Рис. 5. Схема трансформатор напряжения НДЕ:
Рис. 6. Конструкция трансформатор напряжения НДЕ – 500 – 72.: 1 — делитель напряжения; 2 — разъеди нитель; 3 — трансформатор напряжения и дроссель; 4 — заградитель высоко частотный; 5 — разрядник; 6 — привод Источники: http://electricity-help.ru/osnovy-yelektrotekhniki/transformatory-toka-i-napryazheniya/, http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/1444-skhemy-vkljuchenija-transformatorov.html, http://studopedia.ru/10_136309_shemi-soedineniya-obmotok-transformatorov-napryazheniya.html electricremont.ru Включение трансформатора под напряжениеПереходные процессы в трансформаторах и электрических машинах возникают при резком изменении режима их работы (подключение к сети, изменение нагрузки, короткое замыкание и т. д.). В Данной главе рассматриваются наиболее характерные переходные процессы в трансформаторах. Рассмотрим включение однофазного трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением % = Ulmsin (Ы -f- ip) на холостом ходу, когда вторичная обмотка разомкнута (рис. 17-1). Ненасыщенный трансформатор.Допустим сначала, что сердечник трансформатора совершенно не насыщен и поэтому индуктивность обмотки LX\ = const. Тогда возникающий при включении переходный процесс описывается уравнением
Как известно из курса теоретических основ электротехники, при переходном процессе ток ixможно представить в виде суммы двух составляющих: Очевидно, что при t — О также tx = i[ + i" = 0. Таким образом, начальное значение свободного тока всегда равно по величине и обратно по знаку начальному значению установившегося тока. Если включение происходит с такой начальной фазой напряжения ф, что г|з — ф0 = 0, то ij" = 0 и в цепи сразу возникает установившийся режим (рис. 17-2, а). Если же г|з — Фо — ^Ья/2, то i" достигает максимально возможного значения, равного при t = 0 амплитуде переменного тока 1Ш(рис. 17-2, б, на котором tp — ф0 = —я/2), Максимальное мгновенное значение тока наступает примерно через полпериода после включения и при достаточно большом 7\ будет Из изложенного следует, что свободный ток возникает тогда, когда установившийся, или вынужденный, ток в момент включения t = 0 не проходит через нуль и имеет некоторую конечную вели-
чину ij0- При этом начальная величина свободного тока i'\Q= — i\0, так что полная величина тока при t = О равна нулю в соответствии с начальными условиями включения. Рассмотренный простейший переходный процесс индуктивной цепи переменного тока в своей основе характерен и для более сложных случаев. При всех нарушениях режима цепи и наступлении в связи с этим переходного процесса возникает свободный апериодический ток, затухающий вследствие рассеяния энергии в активных сопротивлениях. Начальная величина апериодического тока при этом равна разности мгновенных значений установившихся токов начального (предыдущего) и нового (последующего) режимов в момент приложения толчкообразного импульса (например, напряжения), изменяющего режим. Свободный ток представляет собой, таким образом, результат реакции инерционной, обладающей индуктивностью цепи на импульс, стремящийся изменить ее режим. Этот свободный ток «сглаживает» переход к новому режиму, не допуская мгновенных конечных по величине изменений тока, которые в инерционной цепи невозможны. Примеры, иллюстрирующие высказанные положения, можно найти в данной главе и в последующих разделах книги. Насыщенный трансформатор.В реальном трансформаторе необходимо считаться с заметным насыщением сердечника. Поэтому Lu Ф const и вместо последнего члена уравнения (17-1) необходимо написать
Рис. 17-2. Ток включения в ненасыщенном трансформаторе
Интегрирование этого уравнения весьма затрудняется тем, что здесь Ln=^= const и определяется сложной нелинейной связью h — f (Ф)> выражаемой магнитной характеристикой трансформа-тара. Однако первый член правой части уравнения (17-7) мал, ввиду малости гъпо сравнению со вторым членом этого уравнения, так же как падение напряжения rxixмало по сравнению с э. д. с. —-^ [LniA. Поэтому при интегрировании (17-7) можно приближенно принять Lnпостоянным. При этих условиях решение уравнения (17-7) можно представить в виде суммы двух слагаемых: ф = Ф' + ф% (17-8) где Ф' — мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф" — мгновенное значение свободного потока. Частное решение уравнения (17-7) представляет собой поток
где С — постоянная интегрирования, определяемая начальными условиями. В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Ф0С1 остаточного намагничивания. Поэтому, принимая в дальнейшем ф = я/2, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-12) для момента времени t = 0 получим
Таким образом, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-13)
Таким образом, ФтЛС-более чем в два раза превышает нормальную величину рабочего потока, и, следовательно, сердечник чрезвычайно сильно насыщается. Это в свою очередь приводит к возникновению весьма больших намагничивающих токов, Если магнитная характеристика трансформатора Ф — f (i) (правый верхн-ий квадрант рис 17-4) и кривая Ф = / (t) изменения потока согласно выражению (17-1§) (левая часть рис. 17-4) известны, то можно построить кривую изменения тока включения i = f (f) (нижняя часть рис. 17-4). Хотя выше рассматривалось включение однофазного трансформатора, для трехфазного трансформатора явления носят подобный же характер. Следует отметить, что затухание свободного тока вызывается рассеянием или поглощением энергии магнитного поля свободного потока не только в активном сопротивлении обмотки, но и в стали сердечника вследствие потерь на вихревые токи. Это приводит к уменьшению постоянной времени затухания этого тока.
Рис. 17-4.Построение кривой тока включения На рис. 17-5 представлена осциллограмма тока включения трансформатора средней мощности с умеренным насыщением. Во многих случаях максимальные толчки тока включения могут превышать в 100—150 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно в несколько раз амплитуду номинального
Рис. 17-5. Осциллограмма тока включения трансформатора тока. Такие толчки тока включения вызывают осложнения при конструировании и настройке защитных токовых реле трансформаторов, так как могут быть причиной ложных срабатываний этих реле при включении трансформатора на холостом ходу. В то же время при отсутствии насыщения максимальный толчок тока включения, как это было установлено выше, мог бы превышать амплитуду установившегося тока холостого хода только в два раза. lektsia.com Включение - трансформатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Включение - трансформаторCтраница 1 Включение трансформатора производится при всех задействованных защитах, включенных на отключение. Пробное включение трансформатора на рабочее напряжение допускается не ранее, чем через 12ч после последней доливки масла и длительностью не менее 30 мин. Во время работы трансформатор прослушивают и наблюдают за его состоянием. Затем трансформатор отключают, после чего включают три-четыре раза подряд для настройки защит от бросков намагничивающего тока. [1] Включение трансформатора производят толчком на номинальное напряжение не менее чем на 30 мин, при этом его прослушивают и наблюдают за состоянием. [2] Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, капитального ремонта со сменой обмоток или после прокладки нового кабеля допустимо лишь после фазировки ( см. прилож. [3] Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, капитального ремонта со сменой обмоток или после прокладки нового кабеля допустимо лишь после фазировки ( см. прил. [4] Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, а также после работ, связанных с возможностью нарушения фазировки ( капитальный ремонт со сменой обмоток, отсоединение кабелей, прокладка нового кабеля и проч. [5] Включение трансформаторов производится в порядке, обратном указанному для отключения. [6] Включение трансформатора под напряжение производят со стороны, где установлена защита, чтобы в случае неисправности трансформатор мог быть отключен. Трансформатор включают на номинальное напряжение на время не менее 30 мин, прослушивая и наблюдая за его состоянием. После снятия напряжения производят три - пять включений трансформатора толчком на полное номинальное напряжение для проверки отстройки установленной защиты от бросков намагничивающего тока. При удовлетворительных результатах пробного включения трансформатор может быть включен под нагрузку и сдан в эксплуатацию. [7] Включение трансформатора под напряжение производится с той стороны, где установлена защита, чтобы при наличии неисправности в трансформаторе он мог быть отключен. При наличии газовой защиты, с этой же целью следует присоединить цепь сигнальных контактов газового реле на отключение трансформатора от источников его питания, а максимальную защиту установить с нулевой выдержкой времени. [9] Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, капитального ремонта со сменой обмоток или после прокладки нового кабеля допустимо лишь после фазировки ( см. прил. [10] Включение трансформатора на параллельную работу после его монтажа, а также после работ, связанных с возможностью нарушения фазировки ( капитальный ремонт со сменой обмоток, отсоединение кабелей, прокладка нового кабеля и проч. [11] Включение трансформатора под напряжение может производиться толчком на полное номинальное напряжение при наличии со стороны питания быстродействующих защит. [12] Включение трансформатора на номинальное напряжение производят на время не менее 30 мин для прослушивания и наблюдения за его состоянием. При удовлетворительных результатах пробного включения трансформатор может быть включен под нагрузку и сдан в эксплуатацию. [13] Включение трансформаторов в сеть производится толчком на полное напряжение со стороны питающей цепи, имеющей соответствующую защиту. [14] Включение трансформаторов на номинальную нагрузку допускается с системами охлаждениям и Д при любой минусовой температуре воздуха, а с системами охлаждения ДЦ и Ц - не ниже - 25 С. [15] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru Явления при включении или выключении трансформатораЯвления, имеющие место в трансформаторе при его включении или привыключении, представляют собою явления неустановившегося состояния, продолжающиеся всего лишь доли секунды. Несмотря на незначительную длительность этих явлений, изучение их крайне необходимо, так как последствия их, если не принять определенных противомер, могут вывести из строя трансформатор или приборы, включенные в его цепь. Не задаваясь целью детально изложить теорию упомянутых выше явлений,мы ограничимся в дальнейшем лишь главнейшими моментами этой теории. Явления при включении трансформатора. Трансформатор, включаемый в цепь при разомкнутой вторичной цепи во всем подобен обычной реактивной катушке с железом.Предположим предварительно, что реактивная катушка не имеет железного сердечника,а активное сопротивление ее обмотки ничтожно мало и им можно пренебречь. При установившемся режиме магнитный поток реактивной катушки меняется согласно основному закону электромагнитной индукции: v=w*dФ/dt*10-8 ,где где v — мгновенное значение приложенного напряжения, w — число витков катушки, dФ —изменение за время dt пронизывающего катушку магнитного потока. Полное изменение магнитного потока за какой-либо промежуток времени t, отсчитываемого от нулевого значения потока, выразится суммою изменений за тот же промежуток времени и будет равно Фt =0 /tdФ=0 /tvdt/w×10-8 Поток Фt, представляет собою поток, который пронизывает катушку в момент времени t. Он является интегральной функцией приложенного напряжения. Следовательно, если напряжение меняется по синусоидальной кривой, то и магнитный поток будет меняться также по синусоидальной кривой со сдвигом по фазе на 1/4 периода. При неустановившемся режиме включения магнитный поток реактивной катушки меняется согласно тому же основному закону электромагнитной индукции, но форма кривых изменения его во времени зависит от момента включения катушки на первичную сеть.Предположим, что первичное напряжение меняется по синусоидальной кривой V1 и катушка включена в момент прохождения напряжения через наибольшее значение (рис.1а). В первый момент включения магнитный поток равен нулю.Но он тотчас же начнет нарастать по кривой,которая является интегральной кривой напряжения V1,на рисунке 1а по кривой Фy.Начиная с нулевого значения, поток будет нарастать до тех пор, пока напряжение имеет положительное значение ,т.е до момента нулевого значения напряжения.В этот момент магнитный поток достигнет наибольшего значения и начнет уже убывать. Совершенно ясно что изменение магнитного потока будет в рассматриваемом случае происходить по той же синусоидальной кривой, что и при установившемся режиме с отставанием от напряжения на 1/4 периода. Так как предполагается, что железа в реактивной катушке нет, то намагничивающий ток в своем изменении будет совпадать по фазе с магнитным потоком, т. е. будет меняться по синусоидальной кривой, совпадающей с кривой потока, на рис.1а по кривой iy. В виду того, что нарастание магнитного потока при рассматриваемом включении такое же, что и при установившемся режиме, ток включения будет равен установившемуся току. Предположим теперь, что катушка включается в момент прохождения напряжения через нуль (рис.1б). Начиная с этого момента, магнитный поток катушки будет нарастать до тех пор, пока приложенное напряжение не сделается равным нулю, т. е. в течение полупериода.Увеличеиие потока прекратится в момент прохождения напряжения через нуль.В течение следующего полупериода поток будет убывать,пока напряжение не изменит своего направления. Изменение магнитного потока в этом случае изобразится на рис.1б кривой Ф,а изменение намагничивающего тока кривой i Так как кривая магнитного потока Ф в период его нарастания является интегральной кривой за полупериод,а не за 1/4 периода,как в первом включении,то ясно ,что наибольшее значение ординаты кривой Ф,а следовательно и кривой i,вдвое больше соответствующих значений ординат кривых Фy и iy.Это значит ,что ток включения реактивной катушки без железа в момент прохождения напряжения через нуль вдвое больше тока включения той же катушки в момент прохождения напряжения через наибольшее значение. Если бы активное сопротивление катушки было действительно равно нулю, то магнитный поток и, следовательно, ток пульсировали бы неопределенно долгое время, не меняя своих знаков, т. е. ток в цепи катушки был бы пульсирующим постоянного направления.Намагничивающий ток i (так же, как и магнитный поток Ф) в рассматриваемом случае включения мы можем представить себе как бы сложенным из тока iy установившегося режима и постоянного тока iп, равного наибольшему значению установившегося тока Iy (рис.2),т. е. при включении катушки на намагничивающий ток установившегося режима iy как бы накладывается постоянный ток iп.Наше предположение,что активное сопротивление (рис.2).катушки равно нулю, не совпадает с действительностью. Наличие активного сопротивления быстро снижает постоянный ток Iп до нуля, вследствие чего ток включения постепенно переходит в ток установившегося состояния. В том случае, когда катушка включается в промежуточный момент между наибольшим и нулевым значениями напряжения, кривая тока включения по виду своему занимает среднее положение между кривыми тока рассмотренных случаев включения.На рис.3 изображена кривая тока включения i в предположении, что включение произошло спустя период времени t после прохождения напряжения V1 через нуль, и что активное сопротивление катушки не равно нулю. Легко видеть, что ток включения в этом случае уже не является пульсирующим, постоянным по направлению, но он и не переменный симметричный ток установившегося режима. Этот ток мы можем рассматривать как результат сложения двух токов: тока установившегося режима, меняющегося по кривой iy, и тока постоянного по направлению, убывающего по кривой in. Суммы ординат кривых iy и in дают ординаты кривой i. Величины токов iy и iп, а также время, в течение которого постоянный ток исчезает и ток включения переходит в установившийся ток, зависит от величины активного сопротивления катушки R и коэфициента самоиндукции L. Действительный трансформатор, включаемый на первичную сеть вхолостую, отличается от рассмотренной реактивной катушки тем,что он обладает весьма большим коэфициентом самоиндукции и имеет железный сердечник. Наличие же железа в значительной мере увеличивает ток включения. В самом деле, пусть включение произошло в момент прохождения напряжения через нуль. Магнитный поток должен увеличиться в этом случае до двойного своего значения установившегося режима. Следовательно, должна удвоиться индукция в железе, что приведет к сильному насыщению его и большому магнитному сопротивлению. Последнее обстоятельство имеет следствием чрезмерное возрастание намагничивающего тока включения. У современных трансформаторов, в особенности с искусственным охлаждением, магнитная цепь берется с большим насыщением,и потому броски тока при включении должны быть большими.Осциллограммы токов включения современных трансформаторов показывают, что броски тока превосходят амплитуду нормального намагничивающего тока раз в 100—120. Так как нормальный намагничивающий ток составляет 5—10% нормального тока нагрузки, то броски тока при включении могут превосходить нормальный ток нагрузки в 8—12 раз. Такие токи опасны для приборов, включенных в цепь трансформатора, и нежелательны для сети,к которой подключается трансформатор. Нежелательны они и для самого трансформатора из-за тех механических усилий, которые получаются между катушками обмотки. В силу кратковременности эти токи не опасны в тепловом отношении. Чтобы проиллюстрировать сказанное о включении трансформатора, на рис.4 приведены осциллограммы токов включения одного трансформатора, причем первая осциллограмма отвечает случаю включения при переходе напряжения через наибольшее значение, т. е. через амплитуду его, а вторая осциллограмма—случаю включения при переходе через нуль. С целью ослабить ток включения применяют рубильники с такназываемыми предварительными контактами, с помощью которых в первый момент в цепь трансформатора вводится большое сопротивление, замыкаемое накоротко при дальнейшем движении ножа рубильника. Кроме явления неустановившегося тока, при включении трансформатора имеют место явления неустановившегося напряжения, которые часто ведут к чрезмерному повышению напряжения между соседними витками обмотки и между зажимами трансформатора.Причина этих явлений лежит в свободных колебаниях, возникающих в цепи, состоящей или из емкости линии и самоиндукции самого трансформатора, когда последний включается с подключенной к линии вторичною обмоткою, или из емкости самого трансформатора и его же самоиндукции, когда включается одна обмотка высшего напряжения, имеющая довольно большую емкость. Математическим анализом свободных колебаний нетрудно показать, что эти колебания можно рассматривать как равнодействующие бегущих волн с крутым фронтом, перемещающихся по цепи в противоположные стороны с весьма большой скоростью, причем взаимный сдвиг их и высота фронта зависят от того, в какой момент изменения напряжения включается трансформатор. Бегущая волна,перемещаясь по обмотке трансформатора, дает между витком, над которым в данный момент расположился фронт волны, и следующим за ним витком напряжение, значительно превосходящее то напряжение, которое имеется между витками при установившемся состоянии. Если включение трансформатора происходит в момент перехода напряжения сети через наибольшее значение (амплитуду), то высота фронта волны, а следовательно, и напряжение между соседними витками может достигнуть величины амплитуды напряжения сети, т. е. в десятки раз превосходить нормальное напряжение между витками, равное V/w, где w— число витков обмотки. Для трансформаторов низкого напряжения, у которых запас диэлектрической прочности изоляции велик в сравнении с обслуживаемым напряжением, такое перенапряжение между витками неопасно.Оно опасно для трансформаторов высокого напряжения, у которых изоляция работает ближе к пробивному напряжению. Средством борьбы с пробоями от местных перенапряжений является усиление изоляции первых витков обмотки и включение перед обмоткою реактивной катушки. Кроме местного перенапряжения, бегущие волны при благоприятных к тому условиях включения могут дать перенапряжение и на зажимах обмотки, достигающее двойной величины нормального напряжения.Явления при выключении трансформатора. Явления при выключении трансформатора во многом зависят от условий разрыва цепи, а именно: от состояния и рода контактов включателя, от скорости разрыва цепи, от среды, в которой происходит разрыв цепи, и т. д. Время исчезновения тока в цепи зависит не только от скорости расхождения контактов выключателя, но и от скорости, с какою гаснет вольтовая дуга, образующаяся между расходящимися контактами. У плохо сконструированных выключателей после фактического разрыва цепи ток в ней поддерживается еще несколько периодов через вольтовую дугу. Наличие же вольтовой дуги, вызывающей свободные колебания, может привести к значительному перенапряжению у трансформаторов высокого напряжения, емкость обмоток которых довольно велика. Однако и в том случае, когда выключение не сопровождается заметной вольтовой дугой, например у масляных выключателей, может получиться у обмотки большое перенапряжение, на этот раз вследствие быстрого убывания тока, т. е. вследствие значительно превосходящей нормальную величину отношения di/dt ; быстро убывающее поле индуктирует в этом случае большое напряжение в обмотке трансформатора. Опасные перенапряжения возникают в трансформаторе и тогда когда он, будучи присоединен к одному лишь генератору (а не к шинам станции), сразу будет выключен при полной нагрузке со стороны высокого пряжения, т. е. со стороны вторичной цепи. Дело в том, что современные трансформаторы и при нормальном для них напряжении работают с довольно сильным насыщением если же это напряжение значительно повысится, как это имеет место в данном случае при сбрасывании нагрузки с генератора ,в особенности турбогенератора с его почти прямолинейной кривой намагничения, то насыщенность магнитной цепи трансформатора возрастет в весьма большой степени, а это поведет к сильному искажению кривой намагничивающего тока, т. е. к появлению в ней высших гармоник.Эти гармоники вызовут в цепи генератора и трансформатора колебания всевозможных частот, вплоть до наивысших, которые в значительной степени могут повысить амплитуду напряжения, т. е. вызвать перенапряжение на зажимах обмоток трансформатора. Кроме того вследствие высокой частоты могут возникнуть в обмотке местные колебания, влекущие за собою порчу изоляции между витками. Перенапряжение у обмотки трансформатора появляется также при выключении длинной линии или кабеля без нагрузки. Оно является следствием вторичного включения линии, происходящего через повторно появляющуюся вольтовую дугу между разошедшимися уже контактами выключателя. Это вторичное зажигание дуги объясняется следующим образом.При выключении линии в моментпрохождения тока через ноль -а в этот именно момент и выключают обычно маслянные выключатели,- напряжение как раз проходит через амплитуду его (ибо нагрузка длинной линии -почти емкостная) ;это напряжение и останется на отключенных концах линии в качестве зарядного напряжения. Напряжение же обмоткитрансформатора будет продолжать меняться по синусоиде. Через полпериода между контактами выключателя со стороны трансформатора и контактами выключателя со стороны линии будет действовать двойное нормальное напряжение , которое может вызватьвольтову дугу и как бы вторичное включение линии,но уже при двойном напряжении. Это включение линии даст бегущие в противоположные стороны волны с фронтом двойной, по сравнению с нормальным включением, высоты, а следовательно, и опасные пренанпряжения как для линии ,так и для трансформатора. При плохом устройстве контактов или при медленном выключении повторное загорание дуги может иметь место несколько раз.Несовершенство выключателя, а именно неодновременное включение всех фаз, порча одного из контактов его или обрыв одной или двух фаз линии -также могут дать перенапряжение у трансформатора, находящегося на конце линии. В самом деле, если одна линия будет разомкнута, то из самоиндукции трансформатора,емкости этой разомкнутой линии и последовательно с нею соединенной емкости остальной части линии (рис.5) образуется цепь,в которой могут возникнуть свободные колебания той же частоты, что и частота питающего тока. Результатом этого в цепи появится резонанс напряжений, а следовательно, и перенапряжение обмотки трансформатора, доходящее до большой величины. www.tor-trans.com.ua Включение трансформатора под напряжениеПереходные процессы в трансформаторах и электрических машинах возникают при резком изменении режима их работы (подключение к сети, изменение нагрузки, короткое замыкание и т. д.). В Данной главе рассматриваются наиболее характерные переходные процессы в трансформаторах. Рассмотрим включение однофазного трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением % = Ulmsin (Ы -f- ip) на холостом ходу, когда вторичная обмотка разомкнута (рис. 17-1). Ненасыщенный трансформатор.Допустим сначала, что сердечник трансформатора совершенно не насыщен и поэтому индуктивность обмотки LX\ = const. Тогда возникающий при включении переходный процесс описывается уравнением Как известно из курса теоретических основ электротехники, при переходном процессе ток ixможно представить в виде суммы двух составляющих: Очевидно, что при t — О также tx = i[ + i" = 0. Таким образом, начальное значение свободного тока всегда равно по величине и обратно по знаку начальному значению установившегося тока. Если включение происходит с такой начальной фазой напряжения ф, что г|з — ф0 = 0, то ij" = 0 и в цепи сразу возникает установившийся режим (рис. 17-2, а). Если же г|з — Фо — ^Ья/2, то i" достигает максимально возможного значения, равного при t = 0 амплитуде переменного тока 1Ш(рис. 17-2, б, на котором tp — ф0 = —я/2), Максимальное мгновенное значение тока наступает примерно через полпериода после включения и при достаточно большом 7\ будет Из изложенного следует, что свободный ток возникает тогда, когда установившийся, или вынужденный, ток в момент включения t = 0 не проходит через нуль и имеет некоторую конечную вели- чину ij0- При этом начальная величина свободного тока i'\Q= — i\0, так что полная величина тока при t = О равна нулю в соответствии с начальными условиями включения. Рассмотренный простейший переходный процесс индуктивной цепи переменного тока в своей основе характерен и для более сложных случаев. При всех нарушениях режима цепи и наступлении в связи с этим переходного процесса возникает свободный апериодический ток, затухающий вследствие рассеяния энергии в активных сопротивлениях. Начальная величина апериодического тока при этом равна разности мгновенных значений установившихся токов начального (предыдущего) и нового (последующего) режимов в момент приложения толчкообразного импульса (например, напряжения), изменяющего режим. Свободный ток представляет собой, таким образом, результат реакции инерционной, обладающей индуктивностью цепи на импульс, стремящийся изменить ее режим. Этот свободный ток «сглаживает» переход к новому режиму, не допуская мгновенных конечных по величине изменений тока, которые в инерционной цепи невозможны. Примеры, иллюстрирующие высказанные положения, можно найти в данной главе и в последующих разделах книги. Насыщенный трансформатор.В реальном трансформаторе необходимо считаться с заметным насыщением сердечника. Поэтому Lu Ф const и вместо последнего члена уравнения (17-1) необходимо написать Рис. 17-2. Ток включения в ненасыщенном трансформаторе Интегрирование этого уравнения весьма затрудняется тем, что здесь Ln=^= const и определяется сложной нелинейной связью h — f (Ф)> выражаемой магнитной характеристикой трансформа-тара. Однако первый член правой части уравнения (17-7) мал, ввиду малости гъпо сравнению со вторым членом этого уравнения, так же как падение напряжения rxixмало по сравнению с э. д. с. —-^ [LniA. Поэтому при интегрировании (17-7) можно приближенно принять Lnпостоянным. При этих условиях решение уравнения (17-7) можно представить в виде суммы двух слагаемых: ф = Ф' + ф% (17-8) где Ф' — мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф" — мгновенное значение свободного потока. Частное решение уравнения (17-7) представляет собой поток где С — постоянная интегрирования, определяемая начальными условиями. В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Ф0С1 остаточного намагничивания. Поэтому, принимая в дальнейшем ф = я/2, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-12) для момента времени t = 0 получим Таким образом, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-13) Таким образом, ФтЛС-более чем в два раза превышает нормальную величину рабочего потока, и, следовательно, сердечник чрезвычайно сильно насыщается. Это в свою очередь приводит к возникновению весьма больших намагничивающих токов, Если магнитная характеристика трансформатора Ф — f (i) (правый верхн-ий квадрант рис 17-4) и кривая Ф = / (t) изменения потока согласно выражению (17-1§) (левая часть рис. 17-4) известны, то можно построить кривую изменения тока включения i = f (f) (нижняя часть рис. 17-4). Хотя выше рассматривалось включение однофазного трансформатора, для трехфазного трансформатора явления носят подобный же характер. Следует отметить, что затухание свободного тока вызывается рассеянием или поглощением энергии магнитного поля свободного потока не только в активном сопротивлении обмотки, но и в стали сердечника вследствие потерь на вихревые токи. Это приводит к уменьшению постоянной времени затухания этого тока. Рис. 17-4.Построение кривой тока включения На рис. 17-5 представлена осциллограмма тока включения трансформатора средней мощности с умеренным насыщением. Во многих случаях максимальные толчки тока включения могут превышать в 100—150 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно в несколько раз амплитуду номинального Рис. 17-5. Осциллограмма тока включения трансформатора тока. Такие толчки тока включения вызывают осложнения при конструировании и настройке защитных токовых реле трансформаторов, так как могут быть причиной ложных срабатываний этих реле при включении трансформатора на холостом ходу. В то же время при отсутствии насыщения максимальный толчок тока включения, как это было установлено выше, мог бы превышать амплитуду установившегося тока холостого хода только в два раза. Дата добавления: 2015-10-23; просмотров: 237 | Нарушение авторских прав Читайте в этой же книге: Уравнения напряжения трансформатора | Схемы замещения двухобмоточного трансформатора | Расчетное определение параметров схемы замещения трансформатора | Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора | Физические условия работы, векторные и энергетические диаграммы трансформатора | Изменение напряжения трансформатора | Регулирование напряжения трансформатора | Коэффициент полезного действия трансформатора | Параллельная работа трансформаторов | Применение метода симметричных составляющих |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.057 сек.)mybiblioteka.su Включение трансформатора под напряжениеПереходные процессы в трансформаторах и электрических машинах возникают при резком изменении режима их работы (подключение к сети, изменение нагрузки, короткое замыкание и т. д.). В Данной главе рассматриваются наиболее характерные переходные процессы в трансформаторах. Рассмотрим включение однофазного трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением % = Ulmsin (Ы -f- ip) на холостом ходу, когда вторичная обмотка разомкнута (рис. 17-1). Ненасыщенный трансформатор.Допустим сначала, что сердечник трансформатора совершенно не насыщен и поэтому индуктивность обмотки LX\ = const. Тогда возникающий при включении переходный процесс описывается уравнением Как известно из курса теоретических основ электротехники, при переходном процессе ток ixможно представить в виде суммы двух составляющих: Очевидно, что при t — О также tx = i[ + i" = 0. Таким образом, начальное значение свободного тока всегда равно по величине и обратно по знаку начальному значению установившегося тока. Если включение происходит с такой начальной фазой напряжения ф, что г|з — ф0 = 0, то ij" = 0 и в цепи сразу возникает установившийся режим (рис. 17-2, а). Если же г|з — Фо — ^Ья/2, то i" достигает максимально возможного значения, равного при t = 0 амплитуде переменного тока 1Ш(рис. 17-2, б, на котором tp — ф0 = —я/2), Максимальное мгновенное значение тока наступает примерно через полпериода после включения и при достаточно большом 7\ будет Из изложенного следует, что свободный ток возникает тогда, когда установившийся, или вынужденный, ток в момент включения t = 0 не проходит через нуль и имеет некоторую конечную вели- чину ij0- При этом начальная величина свободного тока i'\Q= — i\0, так что полная величина тока при t = О равна нулю в соответствии с начальными условиями включения. Рассмотренный простейший переходный процесс индуктивной цепи переменного тока в своей основе характерен и для более сложных случаев. При всех нарушениях режима цепи и наступлении в связи с этим переходного процесса возникает свободный апериодический ток, затухающий вследствие рассеяния энергии в активных сопротивлениях. Начальная величина апериодического тока при этом равна разности мгновенных значений установившихся токов начального (предыдущего) и нового (последующего) режимов в момент приложения толчкообразного импульса (например, напряжения), изменяющего режим. Свободный ток представляет собой, таким образом, результат реакции инерционной, обладающей индуктивностью цепи на импульс, стремящийся изменить ее режим. Этот свободный ток «сглаживает» переход к новому режиму, не допуская мгновенных конечных по величине изменений тока, которые в инерционной цепи невозможны. Примеры, иллюстрирующие высказанные положения, можно найти в данной главе и в последующих разделах книги. Насыщенный трансформатор.В реальном трансформаторе необходимо считаться с заметным насыщением сердечника. Поэтому Lu Ф const и вместо последнего члена уравнения (17-1) необходимо написать Рис. 17-2. Ток включения в ненасыщенном трансформаторе Интегрирование этого уравнения весьма затрудняется тем, что здесь Ln=^= const и определяется сложной нелинейной связью h — f (Ф)> выражаемой магнитной характеристикой трансформа-тара. Однако первый член правой части уравнения (17-7) мал, ввиду малости гъпо сравнению со вторым членом этого уравнения, так же как падение напряжения rxixмало по сравнению с э. д. с. —-^ [LniA. Поэтому при интегрировании (17-7) можно приближенно принять Lnпостоянным. При этих условиях решение уравнения (17-7) можно представить в виде суммы двух слагаемых: ф = Ф' + ф% (17-8) где Ф' — мгновенное значение потока для установившегося режима и Ф" — мгновенное значение свободного потока. Частное решение уравнения (17-7) представляет собой поток где С — постоянная интегрирования, определяемая начальными условиями. В момент включения сердечник может иметь некоторый поток ±Ф0С1 остаточного намагничивания. Поэтому, принимая в дальнейшем ф = я/2, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-12) для момента времени t = 0 получим Таким образом, на основании формул (17-8), (17-9) и (17-13) Таким образом, ФтЛС-более чем в два раза превышает нормальную величину рабочего потока, и, следовательно, сердечник чрезвычайно сильно насыщается. Это в свою очередь приводит к возникновению весьма больших намагничивающих токов, Если магнитная характеристика трансформатора Ф — f (i) (правый верхн-ий квадрант рис 17-4) и кривая Ф = / (t) изменения потока согласно выражению (17-1§) (левая часть рис. 17-4) известны, то можно построить кривую изменения тока включения i = f (f) (нижняя часть рис. 17-4). Хотя выше рассматривалось включение однофазного трансформатора, для трехфазного трансформатора явления носят подобный же характер. Следует отметить, что затухание свободного тока вызывается рассеянием или поглощением энергии магнитного поля свободного потока не только в активном сопротивлении обмотки, но и в стали сердечника вследствие потерь на вихревые токи. Это приводит к уменьшению постоянной времени затухания этого тока. Рис. 17-4.Построение кривой тока включения На рис. 17-5 представлена осциллограмма тока включения трансформатора средней мощности с умеренным насыщением. Во многих случаях максимальные толчки тока включения могут превышать в 100—150 раз амплитуду установившегося тока холостого хода и соответственно в несколько раз амплитуду номинального Рис. 17-5. Осциллограмма тока включения трансформатора тока. Такие толчки тока включения вызывают осложнения при конструировании и настройке защитных токовых реле трансформаторов, так как могут быть причиной ложных срабатываний этих реле при включении трансформатора на холостом ходу. В то же время при отсутствии насыщения максимальный толчок тока включения, как это было установлено выше, мог бы превышать амплитуду установившегося тока холостого хода только в два раза. lektsia.info |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
В электроустановках необходимо измерять напряжения между фазами (линейные) и напряжения фаз по отношению к земле (фазные). В зависимости от этого применяют однофазные, трехфазные или группы однофазных трансформаторов, включаемых по соответствующим схемам, которые обеспечивают выполнение нужных измерений и работу защит.
