/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

У перехідному процесі ударний струм к. з. / Уд буде більше струму КЗ. в сталому режимі в & уд рази: / уд = / суд / iK, де Ку4 <2.

Цей струм небезпечний для трансформатора через різке зростання механічної взаємодії між проводами. Сила взаємодії між проводами пропорційна квадрату струму і при КЗ. зростає в сотні разів. При короткому замиканні обмотки сильно перегріваються. Тому при проектуванні трансформатори додатково розраховують на теплостійкість і механічну міцність.

Дуже небезпечні замикання одного або декількох витків, так як струм в цих витках / вк в стільки разів більше струму короткого замикання, у скільки разів більше число витків обмотки w числа короткозамкнених витків w: / вк = / | К-(ш1 / ш).

Зовнішня характеристика трансформатора

Робочі властивості трансформатора характеризуються залежністю напруги на навантаженні (У2і ккд т) від струму / 2.

Залежність U2V1) при різному характері навантаження (активної, реактивної, ємнісний) називається зовнішньою характеристикою трансформатора.

/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

Зовнішня характеристика трансформатора (У2 (/ 2) і залежність ri (/ 2) можуть бути отримані дослідним шляхом або розраховані по еквівалентній схемі заміщення. В останньому випадку рівняння електричного стану, отримане з Г-образної схеми заміщення (див. рис. 135,6 ), має вигляд

(У'2 = Ui – (RK + jXK)} '2.

Вид залежності J2 (/ 2) визначається характером навантаження. Так, при ємнісному характері навантаження (costpCO) з ростом струму / 2 напруга U2 зростає, – а при індуктивному характері (coscp> 0) падає (мал. 137).

Коефіцієнт корисної дії трансформатора т] дорівнює від-

Носінню корисної активної потужності Р2 до всієї активної потужності, що надходить з мережі:

П = р2 / р, = Р2 / (Р2 + АР, + АРМ),

Де АРС – втрати потужності в сталі магнітопровода; АР "- втрати потужності в обмотках.

Корисна потужність трансформатора при будь-якому характері навантаження

Р2 = U2I2 cos ф2 = pS "cos ф2,

Де S "- повна потужність трансформатора, В-А; р = / 2 / / 2" – коефіцієнт навантаження.

Втрати в сталі ЛРС не залежать від навантаження і рівні втрат холостого ходу. Втрати в обмотках ЛРМ пропорційні квадрату струму АР "= RJl = RX р2 = АРМ" Р2.

Після підстановки вираз для т) буде мати вигляд

Т | = (Р S "cos ф2) / (Р 5" cos ф2 + АРС + АРмн р2).

Залежно АРМ, АРС і г | від коефіцієнта навантаження р представлені на рис. 138. Залежність т] (Р) має максимум. За допомогою підбору параметрів обмоток і магнітопровода для силових трансформаторів вибирають т] тах при р = 0,5 ^ -0,7, так як вони зазвичай працюють більший час з недовантаженням.

§ 70. Трифазні трансформатори

Для трифазних трансформаторів еквівалентні схеми заміщення зображуються для однієї фази і мають такий же вигляд, як і для однофазного трансформатора. Параметри схеми заміщення визначаються з дослідів холостого ходу і короткого замикання.

/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

138

Конструктивно трифазні трансформатори виконують стрижневими (див. рис. 132). На кожному з трьох стрижнів розміщують первинну і вторинну обмотки однієї фази. Результуючі МДС кожної фази зміщені один щодо одного на) 20 °, сума векторів магнітних потоків дорівнює нулю (ФА-f Фв + + фс = 0). Фази первинної і вторинної обмоток можуть з'єднуватися в зірку (Y) _ і трикутник (Д). Тому вектори лінійних напруг U і U2 можуть не збігатися по фазі. Зсув по фазі вказується групою з'єднання обмоток .. Так, наприклад, на схемі рис. 139, а показана група з'єднання Y / Y – 0, де 0 вказує на збіг фази А вторинної обмотки з фа-

] X iz

Комерсант ^ Ов

/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

ABC

Ix У V

Qb QC

І

/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

ІА

XA, -,

139

Зою А первинної. На рис. 139, б показана схема з'єднання Y / Д – 11, тут 11 вказує, що вектор напруги 0АВ первинної обмотки випереджає по фазі 0аь вторинної обмотки на 30 ° і збігається з положенням годинникової стрілки на цифрі 11.

У системах вельми великої потужності трифазні трансформатори виконуються з використанням трьох однофазних трансформаторів. Це викликано тим, що трифазний трансформатор великої потужності має такі великі габарити і масу, що його неможливо транспортувати навіть спеціальними транспортними засобами (залізничним, морським, річковим і автотранспортом).

§ 71. Автотрансформатори

Перетворення змінної напруги може бути здійснено з використанням автотрансформатора. Автотрансформатор в конструктивному відношенні подібний звичайному трансформатору: має замкнутий сталевий магнітопровід, на якому розміщені дві обмотки, виконані з мідного дроту різного перетину. На відміну від трансформатора обмотки автотрансформатора електрично з'єднані.

► У понижуючого автотрансформатора обмотка вторинної напруги є частиною обмотки первинної напруги. У підвищуючого, навпаки, обмотка первинної напруги є частиною обмотки вторинної напруги. Таким чином, в автотрансформатора крім магнітної зв'язку між первинною і вторинною обмотками мається і електричний зв'язок.

Електричні схеми понижуючого та підвищуючого автотрансформаторів представлені на рис. 140. Напруга джерела, прикладене до затискачів первинної обмотки АХ з числом

/ 1К = I /, H / zK = 11Н-(і1н/ікі) = ItH-(M / UK)

Витків wb врівноважується в основному ерс £,, створюваної змінним магнітним потоком в магнітопроводі. Вторинна обмотка має число витків w2 ■ У ній створюється ерс Е2 == El (wl/w2). В режимі холостого ходу (/ 2 = 0), нехтуючи потоком розсіювання, опором обмоток і втратами в сталі, напруги U і U2 будуть рівні:

U 1.5 *! Ei – 4,44 ^ | Ф0т; U2 са Е2 = 4,44 / Щ) 2Фот-

Коефіцієнт трансформації дорівнює відношенню первинного і вторинного напруг:

П = U/U2 = W/W2.

При підключенні до затискачів ах навантаження струм в загальній частині обмотки ах! J2 буде дорівнює геометричній сумі струмів первинної та вторинної ланцюгів: / 12 = /, / 2.

Потужність, споживана автотрансформатором з мережі без урахування втрат, буде дорівнює потужності, що виділяється в навантаженні, тобто U, /, = U2 / 2, звідки випливає I2IX = UJU2 = n.

При цьому так само, як і в трансформаторі, основний магнітний потік Фот. повинен залишатися незмінним при незмінній напрузі 01.

Якщо знехтувати струмом холостого ходу, то можна вважати, що струми /] і / 2 зрушені по фазі на 180 ° і їх геометрична сума дорівнює алгебраїчній, тобто

In = Hh = М (1 – О / Я)] -

ЗАПАМ'ЯТАЄТЕ

У підвищувати автотрансформатора (п <1) напрям струму / 12 збігається з напрямком струму 1, а в знижувальному вони спрямовані зустрічно (мал. 140, а, б). Значення ж струму

/ 12 завжди менше / 1 в знижувальному і / 2 в підвищувати автотрансформаторах. Тому переріз проводу в загальній частині обмотки вибирається меншим.

Електромагнітні процеси в автотрансформатора нічим не відрізняються від процесів у звичайному трансформаторі. При роботі автотрансформатора під навантаженням в ньому, як і в трансформаторі, струм, споживаний з мережі, збільшується до значення /, = / | 0 (/ 2 / п), де / 2 / / г – складова струму, яка компенсує розмагнічує дію струму навантаження; /] 0 – струм холостого ходу. В результаті магнітний потік майже не змінюється, підтримуючи, як і в трансформаторі, сталість Є.

Перевагою автотрансформатора перед трансформатором є більш простий пристрій, меншу витрату міді, більш високий кпд, менші втрати в обмотках і стали магнітопровода. Це пояснюється тим, що в автотрансформатора енергія з первинної мережі у вторинну частково передається по електричного зв'язку.

Однак автотрансформатор в порівнянні з трансформатором має досить істотні недоліки; він має малий опір короткого замикання, що обумовлює великий струм короткого замикання, а електричний зв'язок між обмотками при високому первинному напрузі небезпечна при дотику людини до проводів в ланцюзі навантаження.

► Слід зауважити, що перевага автотрансформатора тим сильніше, чим менше коефіцієнт трансформації. Тому автотрансформатори застосовуються при невеликих коефіцієнтах трансформації (п – 14-2).

Електромагнітні процеси в трифазному автотрансформатора такі ж, як і в однофазному. Трифазні автотрансформатори застосовуються в електроенергетиці для зв'язку мереж змішаних напруг, наприклад 110 і 220, 220 і 500 кВ і т. п., при пуску асинхронних трифазних електродвигунів з метою зменшення пускового струму.

Автотрансформатори низької напруги виконуються на невелику потужність (до 7,5 кВ-А). Вони мають, як правило, обмотку з одним перетином проведення і можуть використовуватися як для підвищення, так і пониження напруги.

У лабораторіях широко застосовуються автотрансформатори низької напруги малої потужності (ЛАТР), що мають плавне регулювання вихідної напруги. У цих автотрансформаторах один затиск навантаження виконаний у вигляді рухомого (ковзного) контакту.

§ 72. Паралельна робота трансформаторів

Наявність декількох трансформаторів на підстанції дозволяє забезпечити більш економічну і надійну роботу системи розподілу енергії. При виході з ладу одного трансформатора залишилися несуть навантаження споживачів. При зниженні навантаження доцільно деякі трансформатори відключати, з тим щоб залишилися працювали в режимі, близькому до номінальної навантаженні і максимальним ККД. При паралельному з'єднанні однойменні затискачі трансформаторів приєднуються до одного і того ж проводу мережі.

ЗАПАМ'ЯТАЄТЕ

Навантаження між паралельно працюючими трансформаторами повинна розподілятися пропорційно їх номі ^ нальним потужностям.

Умова сумісності паралельної роботи двох трансформаторів розглянемо на прикладі однофазних трансформаторів ТР1 і ТР2 по їх схемою включення (мал. 141, а) і еквівалентної схемою (мал. 141, б).

При Е / Ф £,;, Zjj Ф Zjji в ланцюзі буде текти зрівняльний струм навіть при відсутності навантаження (Z "= оо). Дійсно, використовуючи метод двох вузлів, маємо

ZK / -

1, = (Е, – U") /Z,J і / "= (Е "- 0") /ZKll.

При рівності £ / = E, t маємо / / / / »= ZK / / / ZK /, але = {UKiU *) / (S" i • 100); ZK / / = {UKllU2H) / {SHll-00) . Отже,.

H / I, i

І* II

І*,

S «i

S"I,

При рівності номінальних потужностей в трансформаторах S ", = S" n їх струми навантаження будуть обернено пропорційні напрузі короткого замикання. Звідки випливає, що ► для правильного розподілу навантаження між трансформаторами ТР1 і ТР2 необхідно забезпечити: 1) однаковий

A) U,

Б)

Хур

ТР1

. 1lp2

Ц

9 f

Г (

Г

^ Ке

Ш

Ь

Коментувати не дозволено.

Реклама
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21