Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляют к трансформаторам при параллельном

включении?

2. В каких соотношениях должны находиться номинальные напряжения, мощ-

ности и напряжения короткого замыкания трансформаторов?

В каких соотношениях должны находиться фазы напряжений холостого хо-

да трансформаторов при параллельном включении?

4. Можно ли включить однофазные трансформаторы с одинаковыми номи-

нальными напряжениями в различные фазы с одинаковым напряжением

трехфазной сети переменного тока?

5. Что такое уравнительные токи и чем они определяются?

6. Почему номинальные мощности трансформаторов при параллельном вклю-

чении должны отличаться не более чем в 3 раза?

7. Начертите схему трансформаторов при параллельном включении.

8. К чему приведет параллельное включение трансформаторов с одинаковым

напряжением холостого хода, но разным напряжением короткого замыка-

ния на параллельную работу?

9. Покажите пути протекания уравнительных токов на принципиальной и

приведенной схемах трансформаторов.

10.Почему при наличии уравнительных токов на холостом ходу в одном

трансформаторе под нагрузкой ток увеличивается, а в другом уменьшается?

11.Задача.

Лабораторная работа № 4 изучение процессов нагрева и остывания трансформатора

Цель работы: изучение основных закономерностей процесса нагрева и остывания трансформаторов и методики измерения.

Краткие теоретические сведения.

Потери энергии в магнитопроводе и обмотках вызывают нагрев трансформатора. Потери в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи не зависят от загрузки трансформатора и считаются постоянными. Потери в обмотках зависят от квадрата величины тока и считаются переменными. Применение термостойкой изоляции и принудительного охлаждения позволяет увеличить плотность тока в проводах, мощность трансформатора и уменьшить его габариты.

Количество тепловой энергии, отдаваемой трансформатором в окружающую среду, пропорционально разности их температур. В холодной среде трансформатор можно несколько перегрузить по мощности без опасности его выхода из строя, в среде с повышенной температурой трансформатор может перегреться даже при пониженной или номинальной мощности. Стандартная температура окружающей среды принимается равной 35-40 ⁰C.

Для классов нагревостойкости изоляции большинства трансформаторов

( класс А- 105 ⁰C) увеличение температуры нагрева на 6-8 градусов выше номинальной сокращает срок его службы вдвое. В сухих трансформаторах допускается температура обмотки 70 градусов Цельсия, а в масляных не более 95 в самых горячих точках.

Процесс нагрева и остывания трансформатора инерционен и характеризуется постоянными времени нагрева Тн и остывания То. При неизменной мощности потерь процессы нагрева и остывания практически завершаются через время, равное 4-5 постоянным времени нагрева и остывания.

Нагрев трансформатора происходит по закону:

= уст[1-exp( -t / Tн )] 4.1.

Где - разность температуры трансформатора т и окружающей среды х в текущий момент времени t, К;

уст- установившаяся предельная допустимая разность температуры (превышение температуры) нагрева трансформатора и окружающей среды, К.

уст определяется отношением мощности потерь q (Вт) в трансформаторе к произведению площади поверхности трансформатора F(м²) на коэффициент теплоотдачи [Вт/(К м²)]; уст= q/( F ).

Tн – постоянная времени нагрева, имеет размерность времени.

Тн=CG/( F) 4.2.

где C-удельная теплоемкость материала, Дж/(кг К),G –масса электрической машины, (кг). Постоянные времени зависят только от конструкции трансформатора и не зависят от загрузки по току.

Охлаждение трансформатора происходит по закону:

= о exp( -t / Tост ). 4.3.

где Tост – постоянная времени остывания, с;

о- начальная разность температур трансформатора и среды, К.

Вычисление температуры обмоток производят по изменению величины их активного сопротивления на постоянном токе.

Процесс нагрева длителен, поэтому Тн в лабораторной работе определяют методом трех точек. Для этого на кривой нагрева определяют три точки : ₁, ₂ и ₂, ₃, отстоящие по времени друг от друга на t. Величину Тн вычисляют по формуле:

t

Т нагр = , 4.4.

₂ – ₁

Ln

₃– ₂

где: t- отрезок времени процесса нагрева (остывания).

₂- ₁- приращение превышения температуры за время t.

₃- ₂- при­ращение превышения температуры за время t.

Температуру обмоток т определяют по изменению сопротивления обмоток при нагреве по формуле:

R_г - Rх

т = (235 + х) + х 4.5.

Rх

где: R_г -сопротивление нагретой обмотки, Ом. Rх- сопротивление холодной обмотки, Ом. х - температура окружающей среды, ⁰C. 235-коэфициент для меди, 245-для алюминия. Сопротивление обесточенных обмоток измеряют многоразрядным цифровым омметром. Температуру окружающей среды х измеряют термометром.