3.2.6. Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов
Системаохлаждения трансформаторов:основныевиды, назначение. Автотрансформаторы: особенности конструкций, режимы работы, преимущества и недостатки
17 Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов
Подписаться на уведомления о новых комментариях. Тороидальные трансформаторы продажа и изготовление под заказ. Доставка Постоянно приобретаем Карта сайта. Трансформаторы освещения Способы крепления тороидальных трансформаторов Влагозащищенный трансформатор Использование трансформатора в солнечной энергетике Трансформаторы тока Трансформаторы тока -базовые понятия Трансформаторы питания ТАН Трансформаторы типа ТН Трансформатор тороидальный-устройство и конструкция Трансформаторы питания типа ТА Сварочные трансформаторы-назначение и классификация Трансформаторы дроссели индуктивности Трансформаторы питания Трансформаторы питания низковольтные Трансформаторы согласующие Трансформаторы типа ТПИ Трансформаторы типа ТП Повышающий автотрансформатор Выбор силовых трансформаторов Классификация трансформаторов Методы проверки импульсных трансформаторов Трансформаторы и дроссели для импульсных источников питания Трансформаторы для преобразовательных установок Автотрасформаторы питания на частоту 50Гц Трансформаторы для промышленных печей Галогенные лампы накаливания. Импульсный трансформатор-требования для проектирования. Основные принципы В трансформаторе первичная и вторичная обмотки с напряжением U 1 и U 2 имеют токи I 1 и I 2 , протекающие в противоположных направлениях. В автотрансформаторе соединения делают возможным использовать часть первичной обмотки в качестве вторичной и понизить напряжение во вторичной обмотке до U 2 cм. При этом сама первичная обмотка включает в себя вторичную и дополнительную часть с напряжением U 1 — U 2. Ток, протекающий в общей части обмотки автотрансформатора, является разностью двух токов I 2 — I 1. Поэтому общая часть обмотки может быть изготовлена из провода меньшего сечения, рассчитанного на разность токов I 2 — I 1 вместо полного тока I 2. С другой стороны, первичная обмотка, имеющая более высокое напряжение, как бы уменьшена до последовательной части автотрансформатора, имеющей n1 — n2 витков вместо полного числа витков n 1. Это позволяет получить экономию активных материалов и размеров. Автотрансформаторы применяются в сетях от низкого напряжения, например, в распределительных сетях В и В, и вплоть до очень высоких напряжений: Существует несколько типов автотрансформаторов в зависимости от их применения: Эквивалентные размеры Для сравнения трансформаторов с различными характеристиками, таким, как мощность, регулирование напряжения обмотки, используется двухобмоточный эквивалент. Для обмотки или части обмотки мощность определяется произведением максимального тока и максимального напряжения в условиях эксплуатации. Для всего трансформатора двухобмоточный эквивалент будет иметь мощность, равную полусумме мощностей всех обмоток. Трансформатор с двумя обмотками, без регулирования и при неизменном напряжении имеет эквивалентную мощность, равную мощности каждой из его обмогок. В случае введения регулирования в одной из обмоток и при полной требуемой мощности на каждом ответвлении, эквивалентная двухобмоточная мощность увеличивается на величину мощности дополнительной регулировочной обмотки. Проходная мощность — мощность, передаваемая автотрансформатором во вторичную сеть, типовая мощность — мощность двухобмоточного трансформатора, имеющего размеры данного автотрансформатора. Выгоды, которые дает автотрансформатор за счет совмещения обмоток, видны из схемы на рис. Благодаря автотрансформаторному соединению обе обмотки уменьшаются в размерах в одинаковой пропорции либо за счет уменьшения числа витков при том же сечении провода, либо за счет уменьшения сечения провода при том же числе витков. Такой автотрансформатор передает ту же мощность Snp, что и исходный трансформатор, имеющий то же соотношение напряжений. Это имеет место благодаря тому, что в трансформаторе вся энергия трансформируется из первичной обмотки во вторичную, тогда как в автотрансформаторе только часть всей энергии трансформируется, а другая часть передается непосредственно из системы одного напряжения в систему другого напряжения без трансформации. Чем ближе значения напряжения двух систем, тем большая выгода достигается с помощью автотрансформатора. Наиболее часто значения коэффициента выгодности находятся в пределах 0,3—0,7. Регулирование напряжения в автотрансформаторах В зависимости от предъявляемых требований к регулированию напряжения применяются различные схемы соединения обмоток. При необходимости в автотрансформаторах применяют регулирование напряжения под нагрузкой. Выбор вида и схемы регулирования зависит от условий в энергосистеме, из которых вытекают требования к автотрансформатору. При выборе схемы регулирования учитываются расход материалов, возможная конструкция обмоток, в том числе регулировочной обмотки, требуемые характеристики переключающего устройства, перевозбуждение автотрансформатора и пр. В зависимости от условий регулирования напряжения применяются различные схемы регулирования напряжения под нагрузкой. Все применяемые схемы можно разделить на три группы: Регулирование целесообразно осуществлять в той обмотке, напряжение которой изменяется в больших пределах. Это следует учитывать при выборе схемы — с регулированием на стороне ВН или СН. Регулирование на стороне ВН или СН Помимо сказанного выше, эти два способа регулирования равноценны, На рис. Реверсирование регулировочной обмотки на схеме 6. Вольтодобавочный трансформатор может располагаться в баке основного автотрансформатора или вне его. Регулирование осуществляется в главном автотрансформаторе. Однако, косвенное регулирование требует дополнительного вложения материалов и некоторого увеличения габаритных размеров автотрансформатора. Отметим, что схемы 6. Эта схема может быть использована для продольно-поперечного регулирования на стороне СН т. Регулирование напряжения в нейтрали Метод регулирования напряжения в нейтрали рис. Недостатком метода являются значительные колебания магнитной индукции в процессе регулирования, особенно при коэффициенте трансформации меньше двух. Поэтому его применяют в случае сравнительно небольшого диапазона регулирования в автотрансформаторах очень высокого класса напряжения. Применение косвенного регулирования в нейтрали позволяет существенно упростить обмотку главного автотрансформатора, особенно когда вольтодобавочный трансформатор размещается в отдельном баке. Сравнение методов регулирования на основе типовой мощности В предыдущих разделах приведено качественное сравнение методов регулирования напряжения в автотрансформаторах. Ниже приведено сопоставление увеличения типовой мощности автотрансформатора с регулированием по сравнению с таким же трансформатором без регулирования. Сравнение производится с автотрансформатором без регулирования под нагрузкой с проходной мощностью Snp для обмоток ВН и СН, соединенных по автотрансформаторной схеме, и с третичной обмоткой НН , мощность которой равна типовой мощности автотрансформатора. При наличии регулирования под нагрузкой мощность автотрансформатора возрастает, так как появляются новые регулировочные обмотки и увеличивается мощность имеющихся обмоток. При этом проходная мощность неизменна для всех ступеней напряжения. Для большей наглядности в таблице 6. Применение схем с реверсированием, удваивая диапазон регулирования, в некоторых случаях приводит к дополнительному вложению материалов схема на рис. На основании формул, приведенных в таблице 6. Из графиков следует, что характер зависимости различен для схем регулирования на сторонах ВН и СН кривые 1—3 и в нейтрали кривые 4 и 5: Это объясняется тем, что при регулировании на стороне ВН или СН абсолютный прирост типовой мощности не зависит от К 12 и при данном значении р является величиной постоянной. В противоположность этому при регулировании в нейтрали прирост типовой мощности Д5т рсг также зависит от К 12 , возрастая с увеличением К 12 быстрее, чем S t. Поэтому для этих схем относительный прирост типовой мощности AsT рсг возрастает по мере увеличения К Точки пересечения кривых 1—3 с кривыми 4 и 5 рис. Для всех схем S t. Действительно, если в схеме на рис. Отношение числа витков на участке АВ к полному числу витков АС как раз равно коэффициенту выгодности р. Это существенным образом влияет на проектирование автотрансформатора, так как приходится выбирать его размеры так, чтобы его эффективное сопротивление короткого замыкания было достаточно для ограничения токов при коротком замыкании по соображениям динамической устойчивости обмоток. При этом измененяется соотношение масс и потерь: Благодаря этому легко удается получить небольшое значение эффективного сопротивления, достаточное по соображениям динамической устойчивости обмоток при коротких замыканиях. Вообще же имеются два возможных решения [5]: Обычно приходят к разумному компромиссу между противоположными требованиями, в результате автотрансформаторы имеют относительно большое сопротивление короткого замыкания по отношению к типовой мощности и очень низкое сопротивление короткого замыкания по отношению к проходной мощности. Поэтому в автотрансформаторах следует ожидать относительно высоких значений токов короткого замыкания. Для примера ниже приведены характеристики реальных автотрансформаторов: Однофазный автотрансформатор со следующими характеристиками: Автотрансформаторное соединение обмоток в трехфазной системе требует соединения в звезду с заземленной нейтралью во избежание попадания высокого потенциала на зажимы вторичных обмоток вследствие наличия их гармонической связи. Следовательно, системы, соединенные через автотрансформатор, должны быть с заземленными нейтралями. Отсюда высоковольтная сторона автотрансформатора состоит из общей обмотки вместе с последовательной обмоткой. Как правило, автотрансформаторы имеют третичную обмотку. В зависимости от режима ее работы различают понижающие и повышающие автотрансформаторы. В первых третичная обмотка располагается первой у магнитного стержня, во втором — между последовательной и общей обмотками автотрансформатора рис. В этих режимах в понижающих автотрансформаторах с обмотками ПО последовательная обмотка и ОО общая обмотка , расположенными рядом, может быть, как правило, передана полная номинальная мощность автотрансформатора. В повышающих же трансформаторах с обмоткой НН, расположенной между обмотками ПО и ОО, проходную мощность в этих режимах приходится в некоторых случаях ограничивать ниже номинальной во избежание чрезмерно больших добавочных потерь в конструкции, обусловленных магнитным потоком рассеяния. В этих режимах имеют место максимальные потери короткого замыкания. Наибольшая допустимая мощность ограничивается током в последовательной обмотке, который не должен превосходить ее номинального тока. Если нагрузка на стороне НН отсутствует, то эти режимы переходят в автотрансформаторные ВН—СН и СН—ВН. При возрастании нагрузки обмотки НН должна соответственно снижаться мощность на стороне СН с тем, чтобы последовательная обмотка не перегружалась. Индексы 1, 2, 3 относятся к стороне ВН, СН и НН соответственно. При этих режимах наибольшая мощность, которую можно подвести или снять со стороны СН, ограничивается током в общей обмотке. Примем, что общая обмотка полностью загружена, т. Последовательная обмотка автотрансформатора может подвергаться импульсным воздействиям как со стороны линейного конца ВН, так и со стороны линейного конца СН. При воздействии грозовых импульсов со стороны ввода А последовательная обмотка автотрансформатора в отношении перенапряжений, воздействующих на продольную изоляцию, так называемых градиентов в катушечных обмотках это главным образом воздействия на изоляцию между катушками , ведет себя как обмотка ВН трансформатора. Это происходит благодаря двум обстоятельствам. Во-первых, длина последовательной обмотки обычно достаточно большая и начальное распределение импульсного напряжения, определяющее величину перенапряжений в обмотке, в трансформаторе и в автотрансформаторе мало отличаются. Конечно, речь идет об автотрансформаторах, имеющих достаточно большой коэффициент трансформации, т. Во-вторых, при рассмотрении градиентных перенапряжений на продольной изоляции большая емкость на землю ввода А m плюс волновое сопротивление подключенных линий равносильны заземлению этой точки. Схема замещения для воздействия атмосферных перенапряжений в этом случае выглядит так, как показано на рис. Эта схема соединения обмоток применяется при испытаниях автотрансформаторов грозовыми импульсами, поскольку в этом случае именно продольная изоляция определяет импульсную прочность. В случае небольшого коэффициента, т. Однако на практике в энергосистемах такое сочетание напряжений см. В случаях отключения ввода А m от сети и при воздействии полного грозового импульса на ввод А, колебания напряжения в обмотках, не создавая высоких перенапряжений на продольной изоляции, могут вызвать недопустимо высокие напряжения по отношению к земле на вводе А m. Такое же положение может быть в обратной схеме, т. Таким образом, во избежание пробоя изоляции автотрансформаюров в результате воздействия импульсных перенапряжений, линейные концы ВН и СН в эксплуатации должны быть защищены cooтвеютвующими разрядниками независимо от юю, подключен ли данный ввод авюфансформаюра к линии или нет. Максимальные воздействия на продольную изоляцию, в частности на межкатушечную изоляцию, в трансформаторах и в автотрансформаторах практически не отличаются как при воздействии полною грозовою импульса, так и срезанного. Исключение составляет зона переключающего устройства для переключения без возбуждения , в которой разница может быть значительной. Для автотрансформаторов, имеющих регулирование напряжения под нагрузкой, возникает проблема обеспечения достаточной элекфпческоп прочности обмотки и переключающего устройства, когда они располагаются на линейном конце обмотки СН, как в схемах рис. В этом случае регулировочная обмотка и переключающее устройство должны выдерживать все воздействия, присущие классу обмотки СН. В некоторых случаях, когда напряжение ввода СН достаточно высоко, например или кВ, это оказывается затруднительным. Тогда приходится прибегать к косвенным методам регулирования, либо к регулированию в нейтрали. В этом случае затруднений с обеспечением импульсной прочности регулировочной обмотки и переключающею устройства обычно не бывает. Третичная обмотка автотрансформатора Третичная обмотка автотрансформатора обмотка НН , как правило, бывает соединена в треугольник. В автотрансформаторе обмотка НН, соединенная по схеме треугольника, выполняет те же функции, что и в трансформаторе. В случае однофазной нагрузки, включенной между фазой и нейтралью, токи обмоток содержат составляющую нулевой последовательности. Для трехстержневых трехфазных трансформаторов благодаря взаимному влиянию магнитных потоков трех стержней условия для однофазной нагрузки более благоприятны, чем, например, для группы однофазных трансформаторов или пятистержневых трансформаторов как и для трансформаторов броневого типа. Без третичной обмотки рис. Введением треугольника третичной обмогки достигается баланс ампервит-ков в фазах и устраняются эти явления рис. Подавление третьей и кратных ей гармоник При заземленной нейтрали третья гармоника присутствует в токе холостого хода Третья и кратные ей гармоники создают помехи в ближайших низковольтных кабелях, особенно в телефонных линиях, которые не защищены экранами. В случае изолированной нейтрали гармоники появляются в напряжении и магнитном потоке, вызывая смещение нейтрали. Треугольник третичной обмотки подавляет эти явления. Применение магнитно-ориентированной стали для изготовления магнитной системы снижает ток холостого хода до минимального значения. При этом отрицательный эффект гармоник не очень заметен. Уменьшение сопротивления нулевой последовательности Соединение в треугольник применяется для уменьшения сопротивления нулевой последовательности трансформаторов, соединенных по схеме звезда — звезда, и, следовательно, сопротивления системы. Следствием этого является стабилизация ней i рал и как при однофазных замыканиях, так и при несимметричной нагрузке между фазой и нейтралью, а также уменьшение коэффициента заземления системы и возможных токов однофазных коротких замыканий. Сопротивление нулевой последовательности со стороны обмотки, соединенной в звезду с заземленной нейтралью, при разомкнутой вторичной обмотке Возможны следующие случаи: Отсутствует обмотка, соединенная в треугольник: Так как весь намагничивающий поток может протекать в сердечнике, сопротивление нулевой последовательности при разомкнутой вторичной обмотке равно сопротивлению прямой последовательности, то есть равно сопротивлению намагничивания и может быть принято равным бесконечности. При этом в баке тока нет. Коэффициентом заземления называют отношение напряжения рабочей частоты между здоровой фазой и землей при однофазном замыкании к напряжению этой фазы до замыкания. Намагничивающие потоки одинаковы во всех трех стержнях. В результате сопротивление нулевой последовательности оказывается сравнительно низким. Однако при разомкнутой вторичной обмотке оно все же оказывается в 5—10 раз больше, чем сопротивление короткого замыкания между обмотками. Это объясняется влиянием бака на магнитную проводимость вне магнитопровода, а, следовательно, на сопротивление нулевой последовательности. Бак можно рассматривать как коротко-замкнутую обмотку. При низком напряжении бак является для потока рассеяния высокопроницаемой средой, причем значение сопротивления нулевой последовательности оказывается зависимой от напряжения. В пятистержневом трансформаторе боковые стержни, не несущие обмоток, могут служить путем для замыкания потока стержней. Поэтому сопротивление нулевой последовательности будет высоким. При более высоком напряжении происходит насыщение боковых ярем и сопротивление уменьшается. Зависимость тока от напряжения будет соответствовать кривой намагничивания. При номинальном напряжении боковые стержни и ярма оказываются полностью насыщенными, и сопротивление нулевой последовательности будет примерно таким, как в случае 1. При наличии третичной обмотки, соединенной в треугольник. Сопротивление нулевой последовательности при разомкнутой вторичной обмотке то же, что и сопротивление короткого замыкания между рассматриваемой обмоткой и третичными обмотками, так как треугольник третичных обмоток для токов нулевой последовательности аналогичен закороче-нию этих обмоток. Тока в стенках бака нет. Бак действует как наружная обмотка, соединенная в треугольник, и сопротивление может быть определено с помощью методов расчета полей рассеяния. Влияние бака несколько уменьшает сопротивление нулевой последовательности по сравнению с сопротивлением короткого замыкания возбуждаемой обмотки и обмотки, соединенной в треугольник. При напряжении, близком к номинальном, в баке появляется ток, и сопротивление может быть определено как в 2. Подключение источников реактивной мощности или питание местных сетей Возможна также выдача энергии в сеть ВН и СН при подключении генератора к обмотке НН. В этом случае обмотку удобно располагать между концентрами последовательной и общей обмоткой автотрансформатора. Низкое значение сопротивления короткого замыкания между основными обмотками автотрансформатора и обмоткой НН может привести к высоким значениям тока короткого замыкания в этой обмотке. Кроме того, обмотка НН подвергается воздействию больших токов однофазных коротких замыканий. Поэтому часто возникает необходимость увеличить электродинамическую прочность третичной обмотки или увеличить ее сопротивление короткого замыкания. Поэтому, если нет требований подключения источников энергии НН, необходимость третичной обмотки с учетом п. Такой же анализ всех условий необходим и для автотрансформатора, если по соображениям экономии стремиться определить возможность отказа от третичной обмотки. Автотрансформаторы без третичной обмотки работают как в странах Европы и Америки, так и в России. Преимущества При благоприятном соотношении первичного и вторичного напряжений автотрансформатор имеет существенные преимущества перед трансформатором с тем же соотношением напряжений и той же проходной мощностью. Автотрансформатор имеет меньшие массу, размеры, потери холостого хода и нагрузочные, намагничивающий ток и сопротивление короткого замыкания. Как известно, линейные размеры трансформатора пропорциональны его мощности в степени 0,25 S 0, , а объем и масса — в степени 0,75 S 0,75 при прочих равных условиях. Таким образом, чем меньше типовая мощность по сравнению с проходной, тем меньше размеры, масса и потери автотрансформатора. Благодаря снижению потерь повышается коэффициент полезного действия. Снижение сопротивления короткого замыкания позволяет уменьшить падение напряжения при работе автотрансформатора. Сниженные масса и размеры автотрансформатора создают более благоприятные условия для его доставки к месту установки. В случае необходимости трансформации очень большой мощности, например при связи двух очень мощных энергосистем, только автотрансформатор может быть изготовлен в пределах транспортных ограничений по массе и габаритным размерам, т. Недостатки Наличие гальванического соединения обмоток в автотрансформаторе имеет следствием определенные недостатки. Как правило, обмотки автотрансформатора соединяют в звезду с заземленной нейтралью. Другие соединения теоретически возможны, но связаны с определенными неудобствами и поэтому применяются крайне редко. Режим заземления нейтрали обоих систем должен быть одинаковым: Такая опасность возрастает по мере увеличения разницы напряжений двух систем. По той же причине не применяются автотрансформаторы в системах с заземленной нейтралью. Высокие потенциалы грозовых перенапряжений на холостом вводе автотрансформатора при воздействии волны перенапряжений на другой ввод вызывают необходимость установки на вводах разрядников, не отключаемых при отключении линии, присоединенной к этому вводу. Последовательная обмотка автотрансформатора и его продольная изоляция может подвергаться очень жестким грозовым воздействиям в случае, когда значения напряжений двух систем близки. Однако на практике таких сочетаний напряжений не бывает. Регулировочная обмотка при регулировании в линии ВН или СН подвергается всем воздействиям, нормированным для линейного ввода. Иногда обеспечить электрическую прочность изоляции регулировочной обмотки и переключающего устройства бывает затруднительно, особенно для сверхвысокого напряжения СН класс кВ и выше. Сопротивление короткого замыкания автотрансформатора относительно мало, что является причиной более жестких воздействий токов короткого замыкания. Приходится принимать специальные меры для увеличения сопротивления короткого замыкания. Особого внимания требует обеспечение прочности при однофазных замыканиях. Наличие обмотки НН третичной обмотки требует обеспечения ее динамической прочности, например, путем увеличения сопротивления нулевой последовательности сопротивление в нейтрали или в треугольнике [4]. Условия применения автотрансформаторов По сравнению с обычными трансформаторами тех же параметров, автотрансформаторы имеют меньшие размеры, но требуют определенных условий, ограничивающих их применение в энергосистемах. Без учета специальных применений, где альтернатива отсутствует, автотрансформаторы должны выбираться после детальною рассмотрения всех условий эксплуатации. В общем случае решение о применении авютрансформаторов может быть принято при следующих условиях [4]: Лоханин "Силовые трансформаторы" К списку статей.
В установках кВ и выше широкое применение находят автотрансформаторы большой мощности. Объясняется это рядом преимуществ, которые они имеют по сравнению с трансформаторами. Автотрансформатор представляет собой многообмоточный трансформатор, у которого две обмотки связаны магнитно и электрически. В энергосистемах нашли применение трехобмоточные трансформаторы - трехфазные и однофазные, собираемые в трехфазные группы. Однофазный автотрансформатор имеет электрически связанные обмотки ОВ и ОС рисунок Часть обмотки, заключенная между выводами В и С, называется последовательной, а между С и О - общей. При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке проходит ток I, который, создавая магнитный поток, наводит в общей обмотке ток I 0. Ток нагрузки вторичной обмотки I c складывается из тока Iв, проходящего благодаря гальванической электрической связи обмоток, и тока I 0 , этих обмоток: Полная мощность, передаваемая автотрансформатором первичной сети во вторичную, называется проходной. Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатора, можно записать следующее выражение:. Рисунок 27 - Схемы соединения обмоток автотрансформатора а и соответствующие векторные диаграммы напряжений б. Эта мощность не нагружает общей обмотки, потому что ток I B последовательной обмотки проходит на вывод С, минуя обмотку ОС. Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса, определяется трансформаторной типовой мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:. Таким образом, обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую называют расчетной мощностью. Рисунок 28 - Принципиальные схемы трехобмоточных автотрансформаторов: Какая бы мощность ни подводилась к зажимам В или С, последовательную и общую обмотки загружать больше чем S ТИП нельзя. Этот вывод особенно важен при рассмотрении комбинированных режимов работы автотрансформатора. Такие режимы возникают, если имеется третья обмотка, связанная с автотрансформаторными обмотками только магнитным путем. Третья обмотка автотрансформатора обмотка НН используется для питания нагрузки, для присоединения источников активной или реактивной мощности генераторов и синхронных компенсаторов , а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН S Н не может быть больше S ТИП , так как иначе размеры автотрансформаторы будут определиться мощностью этой обмотки. Номинальная мощность обмотки НН указывается в паспортных данных автотрансформатора. На рисунке 28 изображена схема соединений обмоток трехобмоточного трансформатора. Обмотка высшего напряжения ВН 1 состоит из двух обмоток общей и последовательной. Обмотка среднего напряжения СН 2 является частью обмотки ВН и называется общей обмоткой, а остальная часть обмотки ВН - последовательной обмоткой. Третья обмотка 3 представляет собой обмотку низшего напряжения НН и связана с другими обмотками только магнитно. Рисунок 29 - Распределение токов в обмотках автотрансформатора в различных режимах: В автотрансформаторных режимах рисунок 29, а, б возможна передача номинальной мощности S НОМ из обмотки ВН в обмотку СН или наоборот. В обоих обмотках в общей обмотке проходит разность токов. В трансформаторных режимах рисунок 29, в, г возможна передача из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более чем на S ТИП. Если происходит трансформация S ТИП из НН в СН, то общая обмотка загружена такой же мощностью и дополнительная передача мощности из ВН в СН невозможна, хотя последовательная обмотка не загружена. В трансформаторном режиме передачи мощности S ТИП из обмотки НН в ВН рисунок 29, г общая и последовательная обмотки загружены не полностью:. Рисунок 30 - Схема включения трансформаторов тока для контроля нагрузки автотрансформаторов. Если значения cos ц на стороне ВН и НН незначительно отличаются друг от друга, то кажущиеся мощности можно складывать алгебраически и 1. В комбинированном режиме передачи мощности из обмоток НН и СН в обмотку ВН распределение токов показано на рисунке 29, е. В общей обмотке ток автотрансформаторного режима направлен встречно току трансформаторного режима, поэтому загрузка обмотки значительно меньше допустимой и в пределе может быть равна нулю. В последовательной обмотке токи складываются, что может вызывать ее перегрузку. Этот режим ограничивается загрузкой последовательной обмотки. Если значения cos ц на стороне СН и НН незначительно отличаются друг от друга, то 1. Возможны другие комбинированные режимы: В этих случаях направления токов в обмотках изменяются на обратные по сравнению с рисунком 29, д, е, но приведенные рассуждения и расчетные формулы 1. Во всех случаях надо контролировать загрузку обмоток автотрансформатора. Трансформатор тока ТА2 контролирует ток на выводе обмотки СН, а для контроля тока в общей обмотке необходим трансформатор тока ТА0, встроенный непосредственно в эту обмотку. Допустимая нагрузка общей обмотки указывается в паспортных данных автотрансформатора. Выводы, сделанные для однофазного трансформатора [формулы 1. Обмотки ВН и СН соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой, обмотки НН - в треугольник. К особенностям конструкции автотрансформаторов следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали, общей для обмоток ВН и СН. Если в системе с эффективно-заземленной нейтралью включить понижающий автотрансформатор с незаземленной нейтралью, то при замыкании на землю одной. Напряжение выводов обмотки СН возрастает до U В , резко увеличится напряжение, приложенное к обмоткам неповрежденных фаз. Аналогичная картина наблюдается в случае присоединения повышающего автотрансформатора с незаземленной нейтралью к системе с эффективно-заземленной нейтралью. Такие перенапряжения недопустимы, поэтому нейтрали всех автотрансформаторов глухо заземляются. В этом случае заземления на линии со стороны ВН или СН не вызывает опасных перенапряжений, однако в системах ВН и СН возрастают токи однофазного КЗ. В отличие от трансформатора, где вся мощность с первичной обмотки ВН передается на вторичную обмотку СН магнитным полем, в автотрансформаторе часть мощности передается непосредственно - без трансформации, через электрическую контактную связь между последовательной и общей обмотками электрическую мощность:. Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается предельная мощность, которая может быть передана через автотрансформатор по обмоткам ВН и СН, имеющим между собой автотрансформаторную связь. Для отечественных автотрансформаторов мощности обмоток ВН и СН одинаковы и равны номинальной или проходной. В общей обмотке протекает разность токов сетей ВН и СН. Поэтому эту обмотку рассчитывают на ток, меньший номинального тока автотрансформатора, определяемого на стороне ВН, и она может иметь меньшую площадь сечения, чем обмотка того же напряжения двухобмоточного трансформатора. Меньшую площадь имеет и магнитопровод автотрансформатора. В результате, чем ближе к единице коэффициент трансформации. Поэтому понижающие автотрансформаторы оказываются дешевле трансформаторов равной номинальной мощности, а применение автотрансформаторов взамен трансформаторов становится тем выгоднее, чем ближе друг к другу напряжения U ВН и U СН. Для характеристики автотрансформаторов введено также понятие типовой мощности, на которую рассчитывается последовательная обмотка:. Типовая мощность отражает экономическую сторону конструкции автотрансформаторов, то есть расход активных материалов. Различие технико-экономических показателей трансформаторов и автотрансформаторов зависит от соотношения между номинальной и типовой расчетной мощностями, то есть от коэффициента выгодности б В. Обмотка НН соединяется в треугольник, что способствует подавлению третьей гармоники фазных ЭДС, предотвращая их появления в линиях. Третья обмотка НН предназначена для питания нагрузок, расположенных в районе рассматриваемой ПС, а также для подключения компенсирующих реактивную мощность устройств. Номинальное напряжение третьей обмотки в зависимости от удаленности нагрузок может быть 6, 6, 11 и 38, 5кВ. Наличие электрической связи между обмотками ВН и СН обуславливает возможность применения автотрансформаторов только в сетях с глухо заземленной нейтралью, то тесть в сетях кВ и выше, а сами автотрансформаторы изготавливают с высшим напряжением не менее кВ и средним кВ. При отсутствии заземления нейтрали и замыканий на землю одной фазы в сети ВН потенциал относительно земли двух других фаз сети СН повысится до недопустимого значения. Расчетная схема замещения трехобмоточного автотрансформатор, представляющая собой трехлучевую звезду с сопротивлениями обмоток ВН - R В , X В , СН - R С , X С , НН - R Н , X Н , аналогична схеме замещения трехобмоточного трансформатора рисунок Автотрансформаторы, как и трехобмоточные трансформаторы, характеризуются потерями активной мощности? Сопротивления обмоток автотрансформаторов, так же как и трансформаторов определяют по табличным данным трех опытов короткого замыкания рисунок Паспортные таблицы параметров автотрансформаторов содержат потери короткого замыкания на три пары обмоток? Р К С-Н или на одну пару обмоток? Указывают также и значения напряжения короткого замыкания u К В-С , u К В-Н , u К С-Н. Р К В-С , u К В-С дают отнесенными к номинальной мощности, а две пары других параметров в ряде случаев указывают приведенными к мощности НН или типовой мощности. Эта особенность записи параметров автотрансформаторов отражает условия выполнения опытов короткого замыкания. При коротком замыкании обмотки ВН, мощность которой меньше номинальной S НОМ автотрансформатора, поднимается до значения, определяющего в этой обмотке ток, соответствующий номинальной мощности S НН обмотки НН, а не номинальной мощности автотрансформатора S НОМ. При коротком замыкании на стороне СН напряжение на стороне ВН может подняться до значения, при котором ток в последовательной обмотке достигает значения, определяющего номинальную мощность автотрансформатора. В связи с этим паспортные данные автотрансформаторов на пару обмоток? Р К В-С приводятся отнесенными к номинальной мощности автотрансформатора, а значения? Р К С-Н обозначим его? Р К ммммм - к номинальной мощности обмотки НН:. Напряжения короткого замыкания u К В-Н и u К С-Н , отнесенные к номинальной мощности третьей обмотки. Если выполнить деление выражений 1. Рисунок 32 - Принципиальные схемы автотрансформатора с РПН в нейтрали обмоток а , на стороне СН б , на стороне ВН в. Трехобмоточные автотрансформаторы имеют несколько вариантов регулирования напряжения под нагрузкой РПН:. При задании трансформации идеальными трансформаторами в схеме замещения следует учитывать расположенные РПН. Для автотрансформатора с РПН в общей нейтрали обмоток коэффициенты трансформации определяются следующим образом:. В этих выражениях дU - добавочное напряжение при переходе на ответвления, при которых коэффициент трансформации отличается от номинального. Рисунок 33 - Схемы замещения трехобмоточного автотрансформатора: Подводя итог, можно отметить следующие преимущества автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами той же мощности:. Перейти к загрузке файла. Главная Математика, химия, физика Силовые трансформаторы. Если пренебречь потерями в сопротивлениях обмоток автотрансформатора, можно записать следующее выражение: Преобразуя правую часть выражения, получаем: Рисунок 26 - Схема однофазного автотрансформатора Рисунок 27 - Схемы соединения обмоток автотрансформатора а и соответствующие векторные диаграммы напряжений б Эта мощность не нагружает общей обмотки, потому что ток I B последовательной обмотки проходит на вывод С, минуя обмотку ОС. Размеры магнитопровода, а следовательно, его масса, определяется трансформаторной типовой мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности: Из схемы рисунок 26 видно, что мощность последовательной обмотки мощность общей обмотки Таким образом, обмотки и магнитопровод автотрансформатора рассчитываются на типовую мощность, которую называют расчетной мощностью. Рассмотрим режимы работы трехобмоточных автотрансформаторов с обмотками ВН, СН, НН рисунок В обоих обмотках в общей обмотке проходит разность токов , а поэтому последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо. В трансформаторном режиме передачи мощности S ТИП из обмотки НН в ВН рисунок 29, г общая и последовательная обмотки загружены не полностью: В общей обмотке токи автотрансформаторного и трансформаторного режимов направлены одинаково: Нагрузка общей обмотки Подставляя значения токов и производя преобразования, получаем: Этот режим ограничивается загрузкой последовательной обмотки где P С , Q С - активная и реактивная мощности на стороне СН; P Н , Q Н - активная и реактивная мощности на стороне НН. Рисунок 31 - Схема трехфазного трехобмоточного автотрансформатора К особенностям конструкции автотрансформаторов следует отнести необходимость глухого заземления нейтрали, общей для обмоток ВН и СН. Если в системе с эффективно-заземленной нейтралью включить понижающий автотрансформатор с незаземленной нейтралью, то при замыкании на землю одной фазы в сети СН на последовательную обмотку этой фазы будет воздействовать полное напряжение вместо Напряжение выводов обмотки СН возрастает до U В , резко увеличится напряжение, приложенное к обмоткам неповрежденных фаз. В отличие от трансформатора, где вся мощность с первичной обмотки ВН передается на вторичную обмотку СН магнитным полем, в автотрансформаторе часть мощности передается непосредственно - без трансформации, через электрическую контактную связь между последовательной и общей обмотками электрическую мощность: Сумма трансформаторной и электрической мощностей равна проходной мощности автотрансформатора: Следовательно, В общей обмотке протекает разность токов сетей ВН и СН. Мощность общей части обмоток второго автотрансформатора рисунок 28 где б В - так называемый коэффициент выгодности. Для характеристики автотрансформаторов введено также понятие типовой мощности, на которую рассчитывается последовательная обмотка: Поскольку то очевидно, что преимущество автотрансформатора проявляются в большой степени тогда, когда с его помощью связываются сети более близких напряжений. Р К ммммм - к номинальной мощности обмотки НН: Взяв отношение выражений 1. Учитывая, что определяют сопротивления автотрансформатора по формулам: Напряжения короткого замыкания u К В-Н и u К С-Н , отнесенные к номинальной мощности третьей обмотки должны быть приведены к номинальной мощности автотрансформатора: Рисунок 32 - Принципиальные схемы автотрансформатора с РПН в нейтрали обмоток а , на стороне СН б , на стороне ВН в Трехобмоточные автотрансформаторы имеют несколько вариантов регулирования напряжения под нагрузкой РПН: Для автотрансформатора с РПН в общей нейтрали обмоток коэффициенты трансформации определяются следующим образом: В случае автотрансформаторов с РПН только на ступени СН: При установке РПН на стороне ВН определим коэффициенты трансформации в виде В этих выражениях дU - добавочное напряжение при переходе на ответвления, при которых коэффициент трансформации отличается от номинального.
Арест на банковскую карту что делать
Причины отказов в продажах
Расписание пригородных автобусовна садоогороды
Рассказы про роды на бэби
Эспрессо кофе перевести