К сведению. При расчете измерительной аппаратуры и в других ситуациях для повышения точности учитывают энергетические потери, фазовый сдвиг электрических параметров и влияние внешних факторов.

Коэффициент трансформации трансформатора

Чтобы определить Ктр опытным путем, применяют несколько вольтметров. Рекомендуется использовать однотипные приборы с одинаковым классом точности.

Измерение коэффициента трансформации

Методики

Формула коэффициента трансформации трансформатора

Устройства этой категории не преобразуют энергию в разные виды. Трансформаторы изменяют электрические параметры. Специальным коэффициентом (Ктр) обозначают соответствующий множитель. При выходном напряжении большем, чем входное, Ктр становиться меньше единицы. Такой трансформатор будет называться повышающим. В обратной ситуации (Ктр = 220/ 110 = 2>1) – понижающим.

Виды трансформаторов и их коэффициенты

Для изменения определенных проектом параметров применяют соответствующие схемы включения и расчетные формулы:

• первичная обмотка подсоединена к источнику питания параллельно (масштабирование по напряжению): Ктрu = Uвх/Uвых = N1/N2;
• аналогичный способ, но с учетом изменения сопротивления: Ктрz = Uвх2/Uвых2 = Z1/ Z2 = Ктрu2;
• последовательное подключение для масштабирования силы тока: Ктрi = Iвх/Iвых = N2/N1 (для повышения точности следует добавить энергетические потери, которые определяют в режиме холостого хода).

Особенность учета витков

При рассмотрении отдельных конструкций следует обратить внимание на несколько важных деталей. Энергия передается с помощью электромагнитного поля. Сердечник, созданный из ферромагнитного материала, улучшает распределение силовых линий. Это снижает сопутствующие потери. Однако и в этом случае отдельные линии проходят через воздушную среду. Приходится учитывать взаимное влияние разных витков. Основные полезные функции выполняет часть поля, сформированная во внутреннем пространстве магнитопровода.

Видео

основные характеристики и режимы работы

В энергетической сфере деятельности используются первичные источники высокого переменного напряжения, однако в быту или на предприятиях необходимо значительно его снизить. Для этой цели применяются трансформаторы. Для полного понимания и грамотного применения напряжения в быту необходимо знать принцип действия однофазного трансформатора.

Общие сведения о трансформаторах

Значительно легче передавать переменный ток на большие расстояния, так как достигаются минимальные потери, связанные с величинами напряжения (U) и тока (I). Кроме того, для передачи не переменного, а постоянного I необходимо применять сложную электронику, которая основана на усилении параметров электричества. Основной частью этой технологии являются мощные транзисторы, которые требуют специального охлаждения, и главным критерием является цена. Использование трансформаторов, которые работают только от переменной величины тока, является оптимальным решением.

Назначение и устройство

Трансформатор (Т) — это специализированное электрическое устройство, которое работает только от переменного I и используется для преобразования значений входного U и I в необходимые значения этих величин, предусмотренных потребителем.

Т является довольно примитивным устройством, однако в его конструкции есть некоторые особенности. Для понимания принципа действия однофазного трансформатора следует изучить его назначение и устройство. Устроен однофазный трансформатор следующим образом — он состоит из магнитопровода и обмоток.

Магнитопровод, или сердечник трансформатора, выполнен из ферромагнитного материала.

Ферромагнетики — это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью. Это обусловлено тем, что атомы вещества обладают очень важными свойствами: постоянные спиновые и орбитальные моменты. Свойства ферромагнетиков зависят от температуры и действия магнитного поля. Для изготовления магнитопровода Т используются такие материалы: электротехническая сталь или пермаллой.

Электротехническая сталь содержит в своем составе большую массовую долю кремния (Si), которая под действием высокой температуры соединяется с атомами углерода ©. Этот тип используется во всех типах Т, независимо от мощности.

Пермаллой является сплавом, состоящим из никеля (Ni) и железа (Fe), и применяется только в маломощных трансформаторах.

Тип Т представляет собой катушки, состоящие из каркаса и провода, покрытого изоляционным материалом. Этот провод намотан на основание катушек, и количество витков зависит от параметров Т. Количество катушек может быть 2 и более, оно зависит от конструктивной особенности электрического устройства и определяется сферой применения.

Принцип действия

Принцип работы однофазного трансформатора довольно простой и основан на генерации электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках проводника, который находится в движущемся магнитном поле и сгенерирован при помощи переменного I. При прохождении электричества по обмоткам первичной катушки создается магнитный поток (Ф), который пронизывает и вторичную катушку. Силовые линии Ф благодаря замкнутой конструкции магнитопровода имеют замкнутую структуру. Для получения оптимальной мощности Т необходимо располагать катушки обмоток на близком расстоянии относительно друг друга.

Исходя из закона электромагнитной индукции происходит изменение Ф и индуцируется в первичной обмотке ЭДС. Эта величина называется ЭДС самоиндукции, а во вторичной — ЭДС взаимоиндукции.

При подключении потребителя к первичной обмотке Т в цепи появится электрическая энергия, которая передается из первичной обмотки через магнитопровод (катушки не связаны гальванически). В этом случае средством передачи электроэнергии служит только Ф. Трансформаторы по конструктивной особенности бывают различные. По достижению максимальной магнитной связи (МС) Т делятся на следующие типы:

1. Сильная.
2. Средняя.
3. Слабая.

При слабой МС происходит значительная потеря энергии и Т такого типа практически не применяются. Основной особенностью таких Т являются незамкнутые сердечники.

Уровень средней МС достигается только при полностью замкнутом магнитопроводе. Одним из примеров такого Т является стержневой тип, у которого обмотки расположены на железных стержнях и соединены между собой накладками или ярмами. В результате такой конструкции получается полностью замкнутый сердечник.

Примером сильной МС является Т броневого типа, обмотки которого располагаются на одной или нескольких катушках. Эти обмотки расположены очень близко, благодаря чему и обеспечивается минимальная потеря электрической энергии. Магнитопровод полностью покрывает катушки, создавая более сильный Ф, который разбивается на 2 части. У трансформаторов такого типа потоки сцепления между обмотками практически равны.

Режимы работы

Т, как и любой вторичный источник питания, имеет определенные режимы работы. Режимы отличаются потреблением I. Существует 2 режима: холостого хода и нагрузки. При холостом ходе Т потребляет минимальное количество I, которое используется только на намагничивание и потери в обмотках на нагревание. Кроме того, происходит рассеивание магнитного поля. Ф создается I магнитодвижущей силы, которую генерирует первичная обмотка. В этом случае I холостого хода составляет 3−10% от номинального показателя (Iн).

При нагрузке во II обмотке появляется I, а значит — и магнитодвижущая сила (МДС). По закону Ленца: МДС II обмотки действует против МДС первичной обмотки. При этом ЭДС в первичной обмотке во время нагрузки Т равна U и прямо пропорциональна Ф. В этом случае получение k можно записать в виде: I1 / I2 = w2/w1 = 1/k.

Исходя из формул для расчета k, можно получить еще одно соотношение Т: e1 * I1 = e2 * I2 = 1.

Это соотношение показывает, что мощность, потребляемая первичной обмоткой, равна мощности, которую потребляет II обмотка при нагрузке. Мощность Т измеряется в вольт-амперах (ВА).

Основные параметры

Кроме того, следует отметить, что любой Т обладает некоторыми параметрами, которые и отличаются от других трансформаторов. К тому же, если понимать эти зависимости, то можно рассчитать и изготовить Т своими руками.

Связь между ЭДС, возникающей в обмотках Т, зависит от количества витков каждой из них. Исходя из того, что I и II обмотки пронизываются одним и тем же Ф, возможно вычислить следующее соотношение на основании общего закона индукции для мгновенных значений ЭДС:

1. Для первичной с количеством витков w1: e1 = — w1 * dФ/dt * E-8.
2. Для вторичной с количеством витков w2: e2 = — w2 * dФ/dt * E-8.

Соотношение dФ/dt показывает величину изменения Ф за единицу времени. Значение потока Ф зависит от закона изменения переменного тока за единицу времени. Исходя из этих выражений получается следующая формула соотношения числа витков к ЭДС каждой обмотки:

e1/e2 = w1/w2.

Следовательно, можно сделать следующий вывод: индуцируемые в обмотках значения ЭДС также относятся к друг другу, как и число витков обмоток. Для более простой записи можно сопоставить значения e и U: e = U. Из этого следует, что e1 = U1 e2 = U2 и возможно получить еще одну величину, называемую коэффициентом трансформации (к): e1/e2 = U1/U2 = w1 / w2 = k. По коэффициенту трансформации Т делятся на понижающие и повышающие.

Понижающим является Т, k которого меньше 1, и, соответственно, если к > 1, то он является повышающим. При отсутствии потерь в проводах обмоток и рассеивания Ф (они незначительны и ими можно пренебречь) вычислить основной параметр Т (k) достаточно просто. Для этого необходимо воспользоваться следующим простым алгоритмом нахождения k: найти соотношения U обмоток (если обмоток более 2, то соотношение нужно искать для всех обмоток).

Однако расчет k является только первым шагом для дальнейшего расчета или выявления неисправности на наличие короткозамкнутых витков.

Чтобы определить значения U, необходимо использовать 2 вольтметра, точность которых составляет около 0,2−0,5. Кроме того, для определения k существуют такие способы:

1. По паспорту.
2. Практически.
3. Использование определенного моста (мост Шеринга).
4. Прибором, предназначенным для этой цели (УИКТ).

Таким образом, принцип работы однофазного трансформатора основан на простом законе физики, а именно: если проводник с n количеством витков поместить в магнитное поле, причем это поле должно постоянно меняться с течением времени, то в витках будет генерироваться ЭДС. В этом случае справедливо и обратное утверждение: если в постоянное магнитное поле поместить проводник и осуществлять им движения, то в его обмотках начинает появляться ЭДС.

Расчёт однофазного трансформатора

1. Исходные данные

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Р2нU1нU2нf1,638013350кВ∙АВВГц

2. Расчёт однофазного трансформатора

2.1 Выбор исполнения трансформатора и типа магнитопровода

От 0,25 до 4 кВ∙А при 50 Гц выбираем водозащищённое исполнение.

Так как вторичная обмотка имеет мощность 1,6кВ∙А, то тип магнитопровода-гнутый стыковой.

2.2 Определение токов

Ток вторичной обмотки:

I2н=Р2н/ U2н=1,6∙10³/133=12,03А

Ток первичной обмотки:

I1н=Р2н∙ cosφ2н / U1н∙ηн ∙ cosφ1, где Р2н=1,6 кВ∙А; cosφ2н≈1 при активной нагрузке, которая наиболее характерна для однофазных трансформаторов.

U1н=380В; ηн=0,95 определяем по кривой зависимости кпд от мощности трансформатора.

cosφ1= I1ан/√ I1ан²+ I1рн² то есть рассматриваем активную и реактивную составляющую тока

I1ан= Р2н∙ cosφ2н / U1н∙ηн=1,6∙10³/380∙0,95=4,4321329≈4,43А

I1рн= I0+ Р2н∙ sinφ2н / U1н∙ηн

I0 ток холостого хода, равный 13% от I1н (определяем с помощью графика зависимости тока холостого хода от мощности) I0=4,43∙13%=0,58А

Так как cosφ2н→1, то sinφ2н→0 и второй составляющей реактивного тока можно пренебречь Р2н∙ sinφ2н / U1н∙ηн→0

I1рн= I0=0,58А

cosφ1= I1ан/√ I1ан²+ I1рн²=4,43 / √4,43²+0,58²=4,432/4,469=0,992

I1н = Р2н ∙ cosφ2н / U1н ∙ ηн ∙ cosφ1 = 1,6∙10³ / 380∙0,95∙0,992 = 4,4321329 / 0,992 = 4,467876 ≈4,47А

2.3 Выбор индукции магнитопровода

Для трансформаторов с гнутым стыковым магнитопроводом: Вгн.ст.=1,45÷1,6Тл. Выбираем В=1,5Тл

2.4 Выбор плотности тока в обмотках

Предварительно выбираем плотность тока в обмотках в пределах

δ1= δ2=1,2÷3, равную 2,1 А/мм²

2.5 Определение сечений стержня и ярма магнитопровода

Поперечное сечение стержня определяется по формуле

Sc=c∙√ U1н ∙I1н∙α / f1∙Bc∙ δ1, где

с≈0,6 постоянный коэффициент

U1н=380В; f1н=50Гц; I1н=4,47А; Вгн.ст.=1,5Тл; δ1=2,1 А/мм²; α=2÷5, выбираем α==3

Sc=0,6∙√380∙4,47∙3∙10²/50∙1,5∙2,1=0,6∙56,88=34,13см²

Поперечное сечение ярма Sя= Sc=34,13см²

Геометрические поперечные сечения с учётом коэффициента заполнения сечения сталью Sc= Sc/Кз; Sя= Sя/ Кз, где Кз=0,86 при толщине листа 0,35мм, следовательно Sя= Sc=34,13/0,86=39,68см²

Размеры сторон геометрического поперечного сечения стержня:

ас=√ Sc/1,3=5,53см вс=1,3∙5,53=7,18см

Высота ярма hя= ас =5,53см

Рис. 1. Размеры гнутого стыкового магнитопровода

2.6 Определение числа витков обмоток

Из Формулы ЭДС трансформатора:

Е1=4,44∙ f1∙w1∙Фм ≈ U1н Δ U%∙ U1н/200, где

f1=50Гц;

Фм = Вс∙ Sc = 1,5Тл ∙ 39,68см² = 1,5Тл ∙ 0,003968м² = 0,005952Вб амплитуда магнитного потока

Падение напряжения Δ U% определяем из графика (ОВ-50Гц)

Р2н=1,6кВа, значит Δ U%=3,5

U1н Δ U%∙ U1н/200=3803,5∙380/200=373,35

4,44∙ f1∙Фм = 4,44∙ 50∙0,005952=1,321

Число витков первичной обмотки:

w1* = (U1н Δ U%∙ U1н/200) / (4,44∙ f1∙Фм)=373,35/1,321=282,63

Напряжение на один виток первичной обмотки при нагрузке:

е w1=(U1н Δ U%∙ U1н/200)/ w1=373,35/282,63=1,321В

е w2= е w1=1,321В

Число витков вторичной обмотки:

w2 = (U2н + Δ U%∙ U2н/200) / е w2=(133+3,5∙133/200)/ 1,321=102,44=103 шт.

Первичная обмотка должна иметь две дополнительные секции и соответственно два вывода для регулирования напряжения. Ступени напряжения и соответствующие им зажимы определяем по таблице 2:

Таблица 2.

АХ3АХ2АХ1U1н=380В;U1=390ВU1=400В

Число витков на каждую ступень:

w1= (U1 U1н) / е w1= (390380)/ 1,321=7,57

w1= (U1 U1н) / е w1=(400390)/ 1,321=7,57

Окончательно значение числа витков первичной обмотки: w1=282,63+7,57+7,57=297,8=298 шт.

Итак: w1=298 шт.; w2 =103 шт.

2.7 Определение сечения проводов обмоток

Схему соединения обмоток выбираем с параллельным соединением катушек, число витков каждой из них w1 и w2. В этом случае сечение меди определяют по номинальному току.

Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформатора.

Предварительно определяем поперечные сечения:

q1= I1н/ 2∙δ1=4,47 /2∙2,1 =1,06мм²

q2= I2н/ 2∙δ2=12,03 /2∙2,1 =2,86мм²

Так как q<10мм², то выбираем круглую медь.

Итак: первая обмотка:

Поперечное сечение q1= 1,06мм²

Круглый провод диаметром d1=1,16мм

Двусторонняя толщина изоляции с учётом неплотной укладки 0,27+0,1=0,37мм

Диаметр провода с изоляцией 1,16+0,37=1,53мм

Вторая обмотка:

Поперечное сечение q2= 2,86мм², выбираем по таблице q2= 2,78мм²,

Круглый провод диаметром d2=1,88мм

Двусторонняя толщина изоляции с учётом неплотной укладки 0,27+0,1=0,37мм

Диаметр провода с изоляцией 1,88+0,37=2,25мм

Предварительно выбирали значение плотности тока δ1= δ2= 2,1 А/мм²

Уточняем значение плотности тока в обмотках:

q1= I1н/2∙q1=4,47/2∙1,06=2,11А/мм²; q2= I2н/2∙q2=12,03/2∙2,78 =2,16 А/мм²

2.8 Укладка обмотки на стержнях

На рисунке 1: h-высота окна магнитопровода, b-ширина окна. Оптимальное отношение: k=h/b=1÷3. Выбираем k=2.

Предварительно определяем: h=√(k/100∙К0)×(q1п∙ w1+ q2п∙ w2),

где К0=0,2÷0,3. Выбираем 0,25 коэффициент заполнения окна медью.

q1п и q2п поперечное сечение обмоток.

q1п= q1∙2=1,06∙2=2,12мм²; q2п= q2∙2=2,78∙2=5,56мм²

h=√(2/100∙0,25)×(2,12∙ 298+ 5,56 ∙ 103)=√0,08 ×(631,76+ 572,68)= √96,3552=9,816см = 98,16мм

b = h / k=9,816/2=4,908см=49,08мм

Число витков обмотки в одном слое: ni = (h-∆h)/diиз

n1 = (h-∆h)/d1из = (98,1614)/ 1,53=55,01≈55 шт.

n2 = (h-∆h)/d2из = (98,1614)/ 2,25=37,41≈38 шт.

Число слоёв обмоток на один стержень: mi=wi/2ni

m1=w1/2n1=298/2∙55=2,71=3 слоя; m2=w2/2n2=103/2∙38=1,36=2 слоя

Расчёт укладки обмоток в окне приведен в таблице 3.

Таблица 3.

Условное обозначениеНаименование размеровРазмеры, ммПо высоте окнаПо ширине окнаВНРазмеры обмотки ВНhk1=n1∙d1из

hk1=55∙1,53

hk1=84,152bk1=2m1∙(d1из+0,1)

2bk1=2∙3∙(1,53+0,1)

2bk1=9,78HНРазмеры обмотки HНhk2=n2∙d2из

hk2=38∙2,25

hk2=85,502bk2=2m2∙(d2из+0,1)

2bk2=2∙2∙(2,25+0,1)

2bk2=9,4δзЗазор на укладку-2δз=2∙2,0

2δз=4,0δрРазбухание изоляции после пропиткиδр=2,0δр=2,0δпКаркас(прокладка) стеклотекстолит2δп=2∙5,0

2δп=10,02δп=2∙5,0

2δп=10,0δнНаружная изоляция катушек, стеклолакоткань2δн=2∙1,0

2δн=2,04δн=4∙1,0

4δн=4,0δ0Изоляция между обмотками ВН и НН-2δ0=2∙1,5

2δ0=3,0δсщЗазор между катушками соседних стержней-δсщ=9,0δкКлин, стеклотекстолит

2δк=2∙5,0мм

Охлаждающие вентиляционные промежутки

n1вн∙b1вн= n1вн∙10мм

n2вн∙b2вн= n2вн∙10мм

Общая толщина изоляции_

_

_

∆h=14,0_

_

_

∆h=32,0

Уточнение размеров окна h и b, значения коэффициента формы окна k и коэффициента заполнения окна медью К0.

Из таблицы 3 выбираем наибольший из размеров обмоток hk= hk2=85,5мм

h= hk+∆h=85,5+14=99,5мм=9,95см

Размеры по ширине окна b=2bk1+2bk2+∆b=9,78 +9,4 +32=51,18мм=5,1см

k= h/ b = 99,5/51,18=1,94

К0=(q1п∙w1+ q2п∙w2)/h∙b=(2,12 ∙ 298 +5,56∙103)/99,5∙51,18=(631,76+572,68) / 5092,41=1204,44 / 5092,41=0,24

2.9 Проверка трансформатора на нагрев

Приближённым критерием нагрева служит линейная нагрузка.

AS = (I1н∙w1 + I2н ∙w2) / hк ∙ nc = (298∙4,47 + 103∙12,03) / 85,5∙2 = (1332,06 + 1239,09) / 171 = 2571,15 / 171 = 15,04 А/см удовлетворяет условию проверки на нагрев 15,04 А/см<300 А/см.

2.10 Определение массы активных материалов

Для определения массы меди рассчитаем сначала среднюю длину витков обмоток.

ас=5,53см =55,3мм; bc=7,18см=71,8мм; 2δкл=2∙5,0=10мм; 2δз=2∙2=4,0мм;

δп=5,0мм; 3δн=3∙1,0=3мм; δ0=1,5мм; bk2=4,7мм; bk1=4,89мм; L1ср=2∙[ас+bc+2δкл+2δз+2∙n2вп∙b2вп+n1вп∙b1вп+π∙(δп+3δн+ δ0+ bk2+ bk1/2)] = 2∙[55,3+71,8+10+4+2∙10+10+3,14∙(5+3+1,5+4,7+4,89/2)]=2∙(171,1+3,14∙16,645)=2∙(171,1+52,2653)=2∙223,3653=446,73мм=44,67см

L2ср=2∙[ас+bc+2δкл+2δз+n2вп∙b2вп+π∙(δп+ δн+ δ0+ bk2/2)] =

=2∙ [55,3+7

Параллельная работа трансформаторов | Электротехнические примечания и статьи

Введение:

• Для питания нагрузки, превышающей номинальную мощность существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно к существующему трансформатору. Трансформаторы включаются параллельно, когда нагрузка на один из трансформаторов превышает его мощность. Надежность повышается при параллельной работе, чем при использовании одного более крупного блока.Затраты, связанные с обслуживанием запасных частей, меньше, когда два трансформатора подключены параллельно.
• Обычно экономически выгоднее установить еще один трансформатор параллельно вместо замены существующего трансформатора одним более мощным блоком. Стоимость запасного блока в случае двух параллельных трансформаторов (равного номинала) также ниже, чем у одного большого трансформатора. Кроме того, из соображений надежности желательно иметь параллельный трансформатор. При этом, по крайней мере, половина нагрузки может быть запитана при отключенном трансформаторе.

Условие параллельной работы трансформатора:

• При параллельном соединении трансформаторов первичные обмотки трансформаторов подключаются к шинам источника, а вторичные обмотки — к шинам нагрузки.
• Различные условия, которые должны быть выполнены для успешной параллельной работы трансформаторов:

1. Одинаковый коэффициент напряжения и коэффициент трансформации (номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток одинаково).
2. Такое же процентное сопротивление и соотношение X / R.
3. Идентичное положение устройства РПН.
4. Те же номиналы в кВА.
5. Одинаковый сдвиг фазового угла (векторные группы одинаковы).
6. Одинаковая частота.
7. Такая же полярность.
8. Та же последовательность фаз.

• Некоторые из этих условий удобны, а некоторые — обязательны.
• Удобны: одинаковый коэффициент напряжения и коэффициент трансформации, одинаковый процентный импеданс, одинаковый рейтинг в кВА, одинаковое положение переключателя ответвлений.
• Обязательными условиями являются: одинаковый сдвиг фазового угла, одинаковая полярность, одинаковая последовательность фаз и одинаковая частота.
• Когда не соблюдаются удобные условия, параллельная работа возможна, но не оптимальна.

1. Одинаковое соотношение напряжений и оборотов (на каждом ответвлении):

• Если трансформаторы, включенные параллельно, имеют немного разные отношения напряжений, то из-за неравенства наведенных ЭДС во вторичных обмотках циркулирующий ток будет течь в контуре, образованном вторичными обмотками в условиях холостого хода, что может быть намного больше, чем нормальный ток холостого хода.
• Ток будет достаточно высоким, поскольку полное сопротивление утечки низкое. Когда вторичные обмотки нагружены, этот циркулирующий ток будет иметь тенденцию создавать неравную нагрузку на два трансформатора, и может оказаться невозможным принять полную нагрузку от этой группы из двух параллельных трансформаторов (один из трансформаторов может быть перегружен).
• Если два трансформатора с разным соотношением напряжений подключены параллельно с одинаковым первичным напряжением питания, будет разница во вторичных напряжениях.
• Теперь, когда вторичная обмотка этих трансформаторов подключена к той же шине, между вторичными обмотками и, следовательно, также будет циркулирующий ток. Поскольку внутренний импеданс трансформатора невелик, небольшая разница напряжений может вызвать достаточно высокий циркулирующий ток, вызывая ненужные дополнительные потери I ² R.
• Рейтинги как первичных, так и вторичных должны быть идентичны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковое передаточное число i.е. коэффициент трансформации.

2. S Полное сопротивление в процентах и ​​соотношение X / R :

• Если два трансформатора соединены параллельно с одинаковым импедансом на единицу, они в основном будут разделять нагрузку в соответствии с их номинальными значениями в кВА. Здесь нагрузка в основном одинакова, потому что можно иметь два трансформатора с одинаковым импедансом на единицу, но разными отношениями X / R. В этом случае линейный ток будет меньше суммы токов трансформатора, и суммарная мощность будет соответственно уменьшена.
• Разница в отношении значения реактивного сопротивления к значению сопротивления на единицу импеданса приводит к разному фазовому углу токов, переносимых двумя параллельно включенными трансформаторами; один трансформатор будет работать с более высоким коэффициентом мощности, а другой — с более низким коэффициентом мощности, чем у комбинированного выхода. Следовательно, реальная мощность не будет пропорционально распределяться между трансформаторами.
• Ток, разделяемый двумя трансформаторами, работающими параллельно, должен быть пропорционален их номинальным значениям МВА.
• Ток, передаваемый этими трансформаторами, обратно пропорционален их внутреннему сопротивлению.
• Из двух приведенных выше утверждений можно сказать, что импеданс параллельно работающих трансформаторов обратно пропорционален их номинальным значениям МВА. Другими словами, импеданс в процентах или значения на единицу импеданса должны быть одинаковыми для всех трансформаторов, работающих параллельно.
• При подключении однофазных трансформаторов к трехфазным батареям правильное согласование импеданса становится еще более важным.Помимо следования трем правилам параллельной работы, также рекомендуется попытаться согласовать отношения X / R трех последовательных импедансов, чтобы сбалансировать трехфазные выходные напряжения.
• Когда однофазные трансформаторы с одинаковыми номиналами кВА подключены в группу Y-∆, несоответствие импеданса может вызвать значительный дисбаланс нагрузки среди трансформаторов
• Давайте рассмотрим следующие различные типы случаев среди импеданса, отношения и кВА.
• Если однофазные трансформаторы подключены в группу Y-Y с изолированной нейтралью, то полное сопротивление намагничивания также должно быть одинаковым по омической основе.В противном случае трансформатор, имеющий наибольший импеданс намагничивания, будет иметь самый высокий процент возбуждающего напряжения, увеличивая потери в сердечнике этого трансформатора и, возможно, приводя его сердечник в состояние насыщения.

Случай 1: равное сопротивление, передаточные числа и одинаковая кВА:

• Стандартный метод параллельного подключения трансформаторов заключается в том, чтобы иметь одинаковые коэффициенты вращения, процентное сопротивление и номинальные значения кВА.
• Параллельное подключение трансформаторов с одинаковыми параметрами приводит к равному распределению нагрузки и отсутствию циркулирующих токов в обмотках трансформатора.
• Пример: Параллельное соединение двух трансформаторов 2000 кВА с полным сопротивлением 5,75%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, к нагрузке 4000 кВА.
• Нагрузка на трансформаторы-1 = KVA1 = [(KVA1 /% Z) / ((KVA1 /% Z1) + (KVA2 /% Z2))] X KVAl
• кВА1 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА.
• Нагрузка на трансформаторы-2 = KVA1 = [(KVA2 /% Z) / ((KVA1 /% Z1) + (KVA2 /% Z2))] X KVAl
• кВА2 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА
• Следовательно, кВА1 = кВА2 = 2000 кВА

Случай 2: равные импедансы, отношения и разные кВА:

• Этот параметр не является общепринятой практикой для новых установок, иногда два трансформатора с разными кВА и одинаковыми процентными сопротивлениями подключаются к одной общей шине.В этой ситуации деление тока заставляет каждый трансформатор выдерживать свою номинальную нагрузку. Циркулирующих токов не будет, потому что напряжения (коэффициенты поворота) одинаковы.
• Пример: Параллельное соединение трансформаторов 3000 кВА и 1000 кВА, каждый с импедансом 5,75%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенных к общей нагрузке 4000 кВА.
• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 522 / (522 + 174) x 4000 = 3000 кВА
• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА2 = 174 / (522 + 174) x 4000 = 1000 кВА
• Из приведенных выше расчетов видно, что разные номинальные значения кВА на трансформаторах, подключенных к одной общей нагрузке, это деление тока приводит к тому, что каждый трансформатор нагружается только до его номинального значения кВА.Ключевым моментом здесь является то, что процентное сопротивление одинаковое.

Случай 3: Неравный импеданс, но одинаковые соотношения и кВА:

• В основном этот параметр используется для увеличения мощности электростанции путем параллельного подключения существующих трансформаторов с одинаковым номиналом кВА, но с разным импедансом в процентах.
• Это обычное дело, когда бюджетные ограничения ограничивают покупку нового трансформатора с такими же параметрами.
• Нам нужно понять, что ток делится обратно пропорционально импедансу, и больший ток протекает через меньший импеданс.Таким образом, трансформатор с более низким импедансом может быть перегружен при большой нагрузке, в то время как другой трансформатор с более высоким импедансом будет иметь небольшую нагрузку.
• Пример: Два трансформатора по 2000 кВА, подключенные параллельно, один с импедансом 5,75%, а другой с импедансом 4%, каждый с одинаковым передаточным числом витков, подключенных к общей нагрузке 3500 кВА.
• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 348 / (348 + 500) x 3500 = 1436 кВА
• Нагрузка на трансформаторе-2 = кВА2 = 500 / (348 + 500) x 3500 = 2064 кВА
• Видно, что поскольку процентное сопротивление трансформатора не совпадает, они не могут быть нагружены до их комбинированного номинального значения в кВА.Распределение нагрузки между трансформаторами неравномерно. При нагрузке ниже комбинированной номинальной кВА трансформатор с полным сопротивлением 4% перегружается на 3,2%, а трансформатор с полным сопротивлением 5,75% нагружается на 72%.

Случай 4: Неравный импеданс и одинаковые коэффициенты кВА:

• Это трансформаторы, которые редко используются на промышленных и коммерческих объектах, подключенных к одной общей шине с разной кВА и разным процентным сопротивлением. Однако может возникнуть ситуация, когда две несимметричные подстанции могут быть связаны вместе с помощью шин или кабелей, чтобы обеспечить лучшую поддержку напряжения при запуске большой нагрузки.
• Если импеданс в процентах и ​​номинальные значения кВА отличаются, следует соблюдать осторожность при загрузке этих трансформаторов.
• Пример: Два трансформатора, подключенных параллельно: один 3000 кВА (кВА1) с импедансом 5,75%, а другой — 1000 кВА (кВА2) с полным сопротивлением 4%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенный к общей нагрузке 3500 кВА.
• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 522 / (522 + 250) x 3500 = 2366 кВА
• Нагрузка на трансформаторе-2 = кВА2 = 250 / (522 + 250) x 3500 = 1134 кВА
• Поскольку процентное сопротивление трансформатора на 1000 кВА меньше, он перегружен меньшей, чем комбинированная номинальная нагрузка.

Случай 5: равное сопротивление и неравные соотношения кВА:

• Небольшие разницы в напряжении вызывают циркуляцию большого количества тока. Важно отметить, что параллельно включенные трансформаторы всегда должны подключаться к одному ответвлению.
• Циркуляционный ток полностью не зависит от нагрузки и разделения нагрузки. Если трансформаторы полностью загружены, это может вызвать значительный перегрев из-за циркулирующих токов.
• Точка, которую следует соблюдать Помните, что циркулирующие токи не протекают по линии, их нельзя измерить, если контрольное оборудование установлено выше или ниже по потоку от общих точек подключения.
• Пример: Два трансформатора 2000 кВА, подключенных параллельно, каждый с импедансом 5,75%, одинаковым отношением X / R (8), трансформатор 1 с отводом отрегулирован на 2,5% от номинала, а трансформатор 2 отводится на номинал. Каков процент циркулирующего тока (% IC)
• % Z1 = 5,75, поэтому% R ’=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5.75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
• % R1 =% R2 = 0,713
• % X1 =% R x (X / R) =% X1 =% X2 = 0,713 x 8 = 5,7
• Пусть% e = разница в соотношении напряжений, выраженная в процентах от нормы, и k = кВА1 / кВА2
• Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
• % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
• % IC = 250 / 11,7 = 21,7
• Циркуляционный ток составляет 21,7% от тока полной нагрузки.

Случай 6: Неравный импеданс, кВА и разные соотношения:

• Этот тип параметра маловероятен на практике.
• Если оба отношения и импеданс различны, циркулирующий ток (из-за неравного отношения) должен быть объединен с долей каждого трансформатора в токе нагрузки, чтобы получить фактический общий ток в каждом блоке.
• При единичном коэффициенте мощности 10% -ный циркулирующий ток (из-за неравных соотношений витков) дает только половину процента от общего тока.При более низких коэффициентах мощности циркулирующий ток резко изменится.
• Пример: Два трансформатора, соединенных параллельно, 2000 кВА1 с импедансом 5,75%, отношением X / R 8, 1000 кВА2 с импедансом 4%, отношением X / R 5, 2000 кВА1 с регулировкой отвода 2,5% от номинала и 1000 кВА2 отводится при номинальном значении.
• % Z1 = 5,75, поэтому% R ’=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5,75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
• % X1 =% R x (X / R) = 0,713 x 8 = 5,7
• % Z2 = 4, поэтому% R2 =% Z2 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 4 / √ ((5) 2 + 1) = 0.784
• % X2 =% R x (X / R) = 0,784 x 5 = 3,92
• Пусть% e = разница в соотношении напряжений, выраженная в процентах от нормы, и k = кВА1 / кВА2
• Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
• % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
• % IC = 250 / 13,73 = 18,21.
• Циркуляционный ток составляет 18,21% от тока полной нагрузки.

3. Та же полярность:

• Полярность трансформатора означает мгновенное направление наведенной ЭДС во вторичной обмотке.Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах противоположны друг другу, когда на оба трансформатора подается одинаковая входная мощность, то говорят, что трансформаторы имеют противоположную полярность.
• Трансформаторы должны быть правильно подключены с учетом их полярности. Если они подключены с неправильной полярностью, то две ЭДС, индуцированные во вторичных обмотках, которые параллельны, будут действовать вместе в локальной вторичной цепи и вызвать короткое замыкание.
• Полярность всех трансформаторов, работающих параллельно, должна быть одинаковой, в противном случае в трансформаторе течет большой циркулирующий ток, но от этих трансформаторов не будет подаваться нагрузка.
• Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах одинаковы при одинаковой входной мощности, подаваемой на оба трансформатора, то говорят, что трансформаторы имеют одинаковую полярность.

4. Та же последовательность фаз:

• Последовательность фаз линейных напряжений обоих трансформаторов должна быть одинаковой для параллельной работы трехфазных трансформаторов.Если последовательность фаз неправильная, в каждом цикле каждая пара фаз будет закорочена.
• Это условие необходимо строго соблюдать при параллельной работе трансформаторов.

5. Одинаковый сдвиг фазового угла 🙁 нулевой относительный фазовый сдвиг между напряжениями вторичной линии):

• Обмотки трансформатора можно соединять различными способами, которые создают разные величины и фазовые сдвиги вторичного напряжения.Все соединения трансформатора можно разделить на отдельные векторные группы.
• Группа 1: нулевое смещение фазы (Yy0, Dd0, Dz0)
  Группа 2: смещение фазы на 180 ° (Yy6, Dd6, Dz6)
  Группа 3: смещение фазы на -30 ° (Yd1, Dy1, Yz1)
  Группа 4: + Сдвиг фаз 30 ° (Yd11, Dy11, Yz11)
• Чтобы иметь нулевой относительный фазовый сдвиг напряжения вторичной обмотки, трансформаторы, принадлежащие к той же группе, могут быть подключены параллельно. Например, два трансформатора с подключениями Yd1 и Dy1 могут быть подключены параллельно.
• Трансформаторы групп 1 и 2 можно подключать параллельно только с трансформаторами их собственной группы. Однако трансформаторы групп 3 и 4 можно подключить параллельно, изменив последовательность фаз одного из них. Например, трансформатор с подключением Yd1 1 (группа 4) можно подключить параллельно к трансформатору с подключением Dy1 (группа 3) путем изменения чередования фаз как на первичных, так и на вторичных клеммах трансформатора Dy1.
• Мы можем только параллельно Dy1 и Dy11 пересекать две входящие фазы и те же две выходящие фазы на одном из трансформаторов, поэтому, если у нас есть трансформатор DY11, мы можем пересекать фазы B&C на первичной и вторичной обмотках, чтобы изменить фазовый сдвиг на +30 градусов в сдвиг -30 градусов, который будет параллелен Dy1, при условии, что все остальные пункты выше выполнены.

6. S ame Номинальная мощность в кВА:

• Если два или более трансформатора подключены параллельно, то% распределения нагрузки между ними зависит от их номинальных значений. Если все имеют одинаковый рейтинг, они разделят одинаковую нагрузку
• Трансформаторы с разными номиналами кВА будут делить нагрузку практически (но не точно) пропорционально своим номинальным значениям, при условии, что отношения напряжений идентичны, а процентные импедансы (при их собственном номинальном значении кВА) идентичны или очень близки в этих случаях обычно доступно более 90% суммы двух оценок.
• Рекомендуется, чтобы трансформаторы, номинальные значения кВА которых различаются более чем на 2: 1, не работали постоянно параллельно.
• Трансформаторы, имеющие разные номинальные значения кВА, могут работать параллельно с разделением нагрузки, так что каждый трансформатор несет свою пропорциональную долю от общей нагрузки. Для достижения точного разделения нагрузки необходимо, чтобы трансформаторы были намотаны с одинаковым соотношением витков и чтобы процентное соотношение Полное сопротивление всех трансформаторов должно быть одинаковым, если каждый процент выражается на базе кВА соответствующего трансформатора.Также необходимо, чтобы отношение сопротивления к реактивному сопротивлению у всех трансформаторов было одинаковым. Для удовлетворительной работы циркулирующий ток для любых комбинаций соотношений и импедансов, вероятно, не должен превышать десяти процентов номинального тока полной нагрузки меньшего блока.

7. I Устройство переключения ответвлений зубное и его работа:

• Единственный важный момент, о котором следует помнить, это то, что переключатели ответвлений должны находиться в одном положении для всех трех трансформаторов и должны проверять и подтверждать, что вторичные напряжения одинаковы.Когда требуется изменить ответвление напряжения, все три переключателя ответвлений должны работать одинаково для всех трансформаторов. Настройки OL SF6 также должны быть идентичными. Если подстанция работает с полной нагрузкой, отключение одного трансформатора может вызвать каскадное отключение всех трех трансформаторов.
• В трансформаторах Выходное напряжение может регулироваться либо переключателем ответвлений выключенной цепи (переключение ответвлений вручную), либо переключателем ответвлений под нагрузкой (автоматическое переключение).
• В трансформаторе с устройством РПН это замкнутая система со следующими компонентами:
• (1) АВР (Автоматический регулятор напряжения — электронное программируемое устройство).С помощью этого AVR мы можем установить выходное напряжение трансформаторов. Выходное напряжение трансформатора подается в АРН через панель LT. AVR сравнивает установленное напряжение и выходное напряжение и выдает сигналы об ошибках, если таковые имеются, на РПН через панель RTCC для переключения ответвлений. Этот AVR установлен в RTCC.
• (2) RTCC (шкаф дистанционного переключения ответвлений): это панель, состоящая из АРН, дисплея для положения ответвлений, напряжения и светодиодов для реле подъема и опускания ответвлений, переключателей для автоматического ручного выбора… В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ напряжение контролируется AVR.В ручном режиме оператор может увеличивать / уменьшать напряжение, изменяя ответвители вручную с помощью кнопки в RTCC.
• (3) Устройство РПН установлено на трансформаторе. Он состоит из двигателя, управляемого RTCC, который меняет ответвления в трансформаторах.
• Оба трансформатора должны иметь одинаковое соотношение напряжений на всех ответвлениях, и при параллельном подключении трансформаторов они должны работать в одном и том же положении. Если у нас есть РПН с панелью RTCC, один RTCC должен работать как главный, а другой должен работать как ведомый, чтобы поддерживать те же позиции ответвлений трансформатора.
• Однако циркулирующий ток может протекать между двумя резервуарами, если импедансы двух трансформаторов различны или если ответвления устройства РПН (РПН) временно не совпадают из-за механической задержки. Циркулирующий ток может вызвать неисправность реле защиты.

Другое необходимое условие для параллельной работы

1. Все параллельные блоки должны питаться от одной сети.
2. Вторичный кабель от трансформаторов до точки параллельности имеет примерно одинаковую длину и характеристики.
3. Разница напряжений между соответствующими фазами не должна превышать 0,4%
4. Когда трансформаторы работают параллельно, ток короткого замыкания на вторичной стороне будет очень высоким. Предположим, что процентное сопротивление одного трансформатора составляет, скажем, 6,25%, МВА короткого замыкания будет 25,6 МВА, а ток короткого замыкания — 35 кА.
5. Если трансформаторы имеют одинаковый номинал и одинаковое процентное сопротивление, то выходной ток короткого замыкания будет в 3 раза (так как 3 трансформатора включены параллельно) примерно 105 кА.Это означает, что все устройства, такие как автоматические выключатели, автоматические выключатели, распределительные щиты, должны выдерживать ток короткого замыкания 105 кА. Это максимальный ток. Этот ток будет уменьшаться в зависимости от расположения коммутационных панелей, кабелей, длины кабеля и т. Д. Однако этот аспект следует принимать во внимание.
6. На вторичной обмотке трансформаторов должны быть направленные реле.
7. Полное сопротивление одного трансформатора в процентах должно составлять от 92,5% до 107,5% другого. В противном случае циркулирующие токи между двумя трансформаторами будут чрезмерными.

Краткое описание параллельной работы трансформатора:

Комбинации, которые будут работать параллельно:

• Группа трансформаторов «Следующий вектор» будет работать параллельно.

• Однофазные трансформаторы могут быть подключены для формирования 3-фазных трансформаторных блоков для 3-фазных энергосистем.
• Четыре распространенных метода подключения трех трансформаторов для трехфазных цепей — это соединения Δ-Δ, Y-Y, Y-Δ и Δ-Y.
• Преимущество соединения Δ-Δ заключается в том, что при выходе из строя одного из трансформаторов или его отключении от цепи оставшиеся два могут работать в разомкнутом Δ или V-соединении. Таким образом, банк по-прежнему подает трехфазные токи и напряжения с правильным соотношением фаз. Однако емкость банка снижена до 57,7% (1 3) от первоначальной стоимости.
• В соединении Y-Y только 57.На каждую обмотку подается 7% сетевого напряжения, но полный линейный ток течет в каждой обмотке. Соединение Y-Y используется редко.
• Соединение Δ-Y используется для повышения напряжения, поскольку напряжение увеличивается на коэффициент трансформации, умноженный на 3.

Комбинации, которые не будут работать параллельно:

• Группа «Следующий вектор» трансформатора не будет работать параллельно.

Для проверки синхронизации трансформаторов:

• Синхронизацию трансформатора можно проверить одним из следующих шагов:
• Проверено синхронизирующим реле и синхронизатором.
• Если вторичная обмотка трансформатора не является низковольтной, тогда мы должны использовать реле проверки синхронизации и правильно ввести систему в эксплуатацию. После подключения реле. Реле необходимо зарядить только одним источником питания и проверить правильность работы реле.
• Следует проверить синхронизацию обоих напряжений питания. Это можно проверить непосредственно с помощью миллиметра между фазами L1 трансформатора 1 и фазой L1 трансформатора 2. Затем фаза L2 трансформатора 1 и фаза L2 трансформатора 2. Затем фаза L3 трансформатора 1 и фаза L3 трансформатора 2.Во всех случаях MultiMate теоретически должен показывать нулевое напряжение. Эти проверки должны выполняться только на синхронизирующих выключателях. Мы также должны проверить, что выходные клеммы выключателя подключены таким образом, чтобы клеммы L1 обоих выключателей приходили к одной и той же главной шине панели. То же самое для L2 и L3.
• Лучший способ проверить синхронизацию на LT — зарядить полную панель с 1 источника до выходных клемм другого входящего терминала выключателя. Затем просто измерьте разность напряжений на входных и выходных клеммах входящего выключателя.Это должно быть около 0.
• Для проверки циркулирующего тока Синхронизируйте оба трансформатора без исходящей нагрузки. Затем проверьте ток. Это даст вам циркулирующий ток.

Преимущества параллельной работы трансформатора:

1) Максимальный КПД электрической системы:

• Обычно силовой трансформатор дает максимальный КПД при полной нагрузке. Если мы запустим несколько трансформаторов параллельно, мы сможем включить только те трансформаторы, которые обеспечат общую нагрузку, приближаясь к своей полной номинальной нагрузке на это время.
• При увеличении нагрузки мы не можем переключать никого с помощью другого трансформатора, подключенного параллельно, чтобы удовлетворить общую потребность. Таким образом мы можем запустить систему с максимальной эффективностью.

2) Максимальная доступность электрической системы:

• Если несколько трансформаторов работают параллельно, мы можем отключить любой из них для технического обслуживания. Остальные параллельных трансформаторов в системе будут обслуживать нагрузку без полного отключения электроэнергии.

3) Повышение надежности энергосистемы:

• Если один из трансформаторов работает параллельно, отключился из-за неисправности других параллельных трансформаторов. — система разделит нагрузку, следовательно, подача питания не может быть прервана, если общие нагрузки не вызывают перегрузки других трансформаторов.

4) Максимальная гибкость электрической системы:

• Есть вероятность увеличения или уменьшения потребности энергосистемы в будущем.Если прогнозируется, что спрос на мощность будет увеличиваться в будущем, необходимо обеспечить параллельное подключение трансформаторов в системе для удовлетворения дополнительного спроса, поскольку с точки зрения бизнеса неэкономично устанавливать одиночный трансформатор большего номинала, прогнозируя повышенный спрос в будущем, поскольку это ненужное вложение денег.
• Опять же, если будущий спрос снизится, трансформаторы, работающие параллельно, могут быть удалены из системы, чтобы сбалансировать капитальные вложения и их возврат.

Недостатки параллельной работы трансформатора:

• Увеличение токов короткого замыкания, которые увеличивают необходимую мощность выключателя.
• Риск циркуляции токов от одного трансформатора к другому трансформатору. Циркуляционные токи, снижающие нагрузочную способность и повышающие потери.
• Рейтинги автобусов могут быть слишком высокими.
• Трансформаторы параллельной работы значительно уменьшают импеданс трансформатора, т. Е. Параллельные трансформаторы могут иметь очень низкий импеданс, что создает высокие токи короткого замыкания.
  Следовательно, необходимы ограничители тока, например реакторы, предохранители, шины с высоким сопротивлением и т. д.
• Управление и защита трех параллельно подключенных блоков более сложны.
• Это не обычная практика в этой отрасли, так как Main-tie-Main очень распространена в этой отрасли.

Выводы:

• Рекомендации по нагрузке для параллельных трансформаторов просты, если только кВА, импедансы в процентах или отношения не отличаются.Когда коэффициенты поворотов параллельного трансформатора и процентное сопротивление одинаковы, на каждом трансформаторе будет одинаковое разделение нагрузки. Если номинальные значения кВА параллельно включенного трансформатора одинаковы, но процентное сопротивление различается, произойдет неравное распределение нагрузки.
• То же самое верно для неравных процентных сопротивлений и неравных кВА. Циркуляционные токи существуют только в том случае, если передаточные числа витков не совпадают на каждом трансформаторе. Величина циркулирующих токов также будет зависеть от отношения X / R трансформаторов.Параллельное подключение трансформатора по схеме треугольник-треугольник не следует предпринимать.

Ссылки

• Say, M.G. Производительность и конструкция машин переменного тока.
• Руководство по применению, Загрузка трансформатора, Нэшвилл, Теннесси, США.
• Торо, В.Д. Принципы электротехники.
• Стивенсон, W.D. Элементы анализа энергосистемы.
• MIT Press, Магнитные цепи и трансформаторы, John Wiley and Sons.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Связанные

Что такое короткая линия передачи? — его фазовая диаграмма и параметры ABCD

Линия передачи, имеющая длину менее 80 км, считается короткой линией передачи. Короче говоря, емкостью линии передачи пренебрегают из-за небольшого тока утечки, а другие параметры (сопротивление и индуктивность) сосредоточены в линии передачи.

Одно- и трехфазная короткая линия передачи

Однофазная линия обычно короткая и имеет низкое напряжение.Имеет два проводника. Каждый проводник имеет сопротивление R и индуктивное реактивное сопротивление X. Для удобства считается, что параметры проводников сосредоточены в одном проводе, и предполагается, что обратный проводник не имеет сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления.

Однофазная линия и модель эквивалентной схемы короткой линии передачи показаны ниже на рисунке. Сопротивление R и индуктивное реактивное сопротивление X представляют собой сопротивление контура и индуктивность контура короткой линии передачи.Таким образом,

R = сопротивление контура линии = сопротивление как отходящего, так и обратного проводов
= 2 × сопротивление одного проводника = 2R ₁

и X = реактивное сопротивление контура линий = реактивное сопротивление как подводящего, так и обратного проводов
= 2 × индуктивное реактивное сопротивление одного проводника к нейтрали = 2X ₁

Конец линии, к которой подключена нагрузка, называется принимающей стороной. Конец, к которому подключен источник поставки, известен как отправляющий конец.

Пусть Vr = напряжение на принимающей стороне
В _с = напряжение на передающей стороне
I _r = ток на принимающей стороне
I _с = ток на передающей стороне
cos∅ _r = мощность коэффициент нагрузки
cos∅ _с = коэффициент мощности на передающей стороне

Последовательное сопротивление линий определяется как

В коротких линиях передачи шунтирующая проводимость и шунтирующая емкость линии не учитываются; следовательно, ток остается неизменным во всех точках линии.
Практически мы говорим, что

Трехфазная линия состоит из трех однофазных проводов. Следовательно, расчет остается таким же, как объяснено для однофазной линии, с той разницей, что принимается расчет для каждой фазы. При работе со сбалансированной трехфазной линией предполагается, что все указанные напряжения являются линейными значениями, а все токи — линейными токами. Таким образом, для расчета трехфазной линии

мощность на фазу = (1/3) × (общая мощность)

реактивных вольт-ампер на фазу = (1/3) × (общее реактивное вольт-ампер)

Для симметричной 3-фазной линии, соединенной звездой,

фазное напряжение = 1 / √3 × линейное напряжение

Фазорная диаграмма

Векторная диаграмма для нагрузки с отстающим коэффициентом мощности показана ниже.Пусть напряжение на принимающей стороне V _r будет принято в качестве эталонного вектора, и на векторной диаграмме оно представлено как OA. При отстающем коэффициенте мощности я отстаю от V _r на угол ∅ _r , показанный на диаграмме, где OB = I.

Падение напряжения на сопротивлении линии = IR. I _r представлен вектором AC. Он находится в фазе с током и, следовательно, проходит параллельно OB. Падение напряжения на реактивном сопротивлении линии равно IX, и вектор CD представляет его.

Реактивность отклонена на 90 градусов, поэтому CD нарисован перпендикулярно OB. Падение напряжения полного сопротивления IZ представляет собой векторную сумму падений резистивного и реактивного напряжения, которую AD показывает на диаграмме.

OD — это конечное напряжение передачи V _s , а ∅ _s — угол коэффициента мощности между конечным напряжением отправителя и током. δ — угол сдвига фаз между напряжениями на двух концах.

Величину Vs можно определить из прямоугольного треугольника OGD.

Коэффициент мощности нагрузки, измеренный на передающем конце, составляет

Если Vr — опорный вектор, тогда

Для отстающего фактора мощности cosΦ _r , I = I <−Φ _r = IcosΦ _r −jIsinΦ _r

Для опережающего коэффициента мощности cosΦ _r , I = I <+ Φ _r = IcosΦ _r + jIsinΦ _r

Для единичного коэффициента мощности I = I <0 ° = I + j0 °

Импеданс линии равен

Напряжение конца передачи —

Для отстающего коэффициента мощности,

Константы ABCD короткой строки

Общее уравнение линий для представления напряжения и тока на выходном зажиме линий показано ниже;

При сравнении выходного напряжения и тока короткой линии с приведенными выше уравнениями, постоянная ABCD короткой линии приведена ниже.

Константы ABCD для короткой строки равны

Регулировка напряжения для коротких линий

Это изменение напряжения на приемном конце, когда полная нагрузка при заданном коэффициенте мощности снимается, а напряжение на передающем конце остается постоянным. Его можно записать как;

при полной нагрузке,

Без нагрузки,

Следовательно, регулировка напряжения задается как;

Регулировка напряжения или линии зависит от коэффициента мощности.Если линия имеет опережающий коэффициент мощности, то напряжение на принимающей стороне больше, а из-за запаздывающих коэффициентов мощности конечное напряжение отправки больше.

Эффективность линии

Рассчитывается по формуле, приведенной ниже

— точка назначения

Испытания трансформатора

Рабочие характеристики трансформатора можно рассчитать на основе эквивалентной схемы, которая содержит четыре параметра, эквивалентное сопротивление R 01 относительно первичной (или вторичной) R 02), эквивалентное реактивное сопротивление рассеяния X 01 относительно первичной обмотки (или реактивное сопротивление вторичной обмотки X 02), проводимость потерь в сердечнике G 0 (или сопротивление R 0) и намагничивающая способность B 0 (или реактивное сопротивление X 0).

Эти константы или параметры могут быть легко определены с помощью двух тестов

(i) испытание на обрыв цепи и

(ii) испытание на короткое замыкание

Испытание на обрыв цепи или отсутствие нагрузки

Целью этого теста является определение потерь холостого хода или потерь в сердечнике и тока холостого хода I0, что помогает при поиске X0 и R0.
Сторона низкого напряжения соединена с нормальным напряжением и частотой, а сторона высокого напряжения остается открытой.
В обмотку низкого напряжения i включены ваттметр W, вольтметр V и амперметр A.е. первичная обмотка в данном случае показана на рис. 32.43.
Напряжение V1 измеряется с помощью вольтметра (В). При нормальном напряжении, приложенном к первичной обмотке, в сердечнике установится нормальный магнитный поток, следовательно, будут происходить нормальные потери в стали, которые регистрируются ваттметром (Вт).

Поскольку первичный ток холостого хода I0 (измеренный амперметром, A) невелик, потери в меди пренебрежимо малы в первичной обмотке и равны нулю во вторичной. Следовательно, показания ваттметра практически отражают потери в сердечнике без нагрузки (и которые одинаковы для всех нагрузок).Векторная диаграмма без нагрузки показана на рис. 32.16. Если W0 — это показание ваттметра, как показано на рис. 32.43, тогда

Поскольку ток практически является током возбуждения, когда трансформатор находится на холостом ходу (т.е. I0 = I) и как падение напряжения при утечке через первичную обмотку. полное сопротивление невелико, поэтому возбуждающая проводимость Y0 (= 1 / Z0) трансформатора определяется выражением I0 = V1Y0 или Y0 = I0 / V1.
Возбуждающая проводимость G0 определяется выражением W ₀ = V ₁ ² G _{0 или}