Приведенный трансформатор. Основные соотношения. Схема замещения и векторная диаграмма трансформатора.
В схеме замещения первичная и вторичная цепи трансформатора связаны не индуктивно, а электрически. Для изображения таким образом трансформатора с разным чисел витков обмоток осуществляют приведение трансформатора. Приведение заключается в том, что напряжение U2 и ток I2 заменяются величинами, приведенными к первичной обмотке: напряжение U2 умножается на n, а ток I2 делится на n, где n = W1/W2 – отношение чисел витков, называемое коэффициентом трансформации.
Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов.
Группа соединения трансформатора- это угол между векторами линейных ЭДС первичной и вторичной обмоток, выраженный в часах, в предположении, что вектор линейной ЭДС первичной обмотки совпадает с минутной стрелкой часов, а вектор линейной ЭДС вторичной обмотки- с часовой стрелкой. Группа соединения зависит от направления намотки обмоток , от маркировки зажимов и от схемы соединения. Всего можно получить 12-ть групп соединения, но ГОСТ допускает только 2-е: 0 и11. Группа соединения трансформатора не влияет ни на какие характеристики , но ее нужно знать при выборе трансформаторов для параллельной работе, они должны принадлежать к одной группе соединения. Применяется: звезда/звезда-0 в трансформаторах питающих осветительную и силовую нагрузку, до 1800 кВА. Их первичное напряжение до 35 кВ, а вторичное 0,4 кВ. Соединение звезда/треугольник-11 в трансформаторах с высшим напряжением до 35 кВ, низкое напряжение 0,69 кВ, мощность до 5600 кВА. Потребительские трансформаторы для мощных нагрузок, там где осветительная нагрузка питается отдельно. Трансформаторы >3200 кВА соединяются по схеме звезда с нулем/треугольник-11 или треугольник/звезда с нулем-11.
Условия и порядок включения трансформаторов на параллельную работу.
Параллельная работа 2-ух или нескольких трансформаторов состоит в параллельном соединении их обмоток ,как на первичной стороне так и на вторичной. Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа 2-ух обмоточных трансформаторов при следующих условиях:
1)При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны:
Трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации k1=k2=k3=kn. При несоблюдении этого условия, даже в режиме ХХ, между параллельно работающими трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов
ΔU: Iур= ΔU/ (Zk1+Zk2),
где Zk1,Zk2- внутренние сопротивления трансформаторов. При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением холостого хода оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с меньшим вторичным напряжением- недогруженным. Т.к перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку трансформаторов. Стандарт допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если их разница не превышает +/- 0,5% их среднего значения.
2)Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения:
При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ΔU, под действие которого возникает значительный уравнительный ток. Величина ΔU становится еще больше, если трансформаторы принадлежат нулевой е шестой группам соединения, когда фазовый сдвиг между вторичными напряжениями параллельно работающих трансформаторов составляет 180 градусов и разностное напряжение ΔU=2*U2.
3)Трансформаторы должны иметь одинаковое напряжение короткого замыкания:
Т.е. uk1=uk2=uk3=… Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. С некоторыми приближениями , пренебрегая токами ХХ, можно параллельно включенные трансформаторы заменить их сопротивлениями КЗ Zk1 и Zk2. Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:
Умножим обе части равенства на I2ном*Uном/(I1Ном*Uном), левую часть – на Uном/Uном, а правую часть- на 100/100, получим:
После преобразования получаем:
Или:
Где S1’=S1/S1ном, S2’=S2/S2ном- соответственно относительные мощности (нагрузки) 1-ого и 2-ого трансформаторов. Отсюда следует, что относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжением КЗ. При неравенстве напряжений КЗ параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением КЗ. Стандарт допускает включение трансформаторов на параллельную работу при разнице напряжений КЗ не более чем 10% от их среднего арифметического значения.
Разница в напряжениях КЗ тем больше, чем больше разница между трансформаторами по мощности, поэтому стандарт рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов было не более чем 3:1.
Кроме всех перечисленных требований, необходимо перед включением трансформаторов на || работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов. Соблюдение всех перечисленных требований проверяется фазировкой.