4.6.2. Сталий режим (чи змушений режим)

Для імпульсної прямокутної хвилі напруги цей режим відповідає тривалому часу додатка напруги t →∞. Через обмотку протікає "крізний" змушений струм iпр. Струми місткостей дорівнюють нулю, оскільки місткості вже зарядилися. Схема заміщення представлена тільки індуктивними елементами (рис. 4.15).

Оскільки обмотка однорідна, той розподіл напруги по котушках (виткам) буде рівномірним, але залежить від режиму нейтралі. У разі заземленої нейтралі змушена напруга Uпр рівномірно спадає до нуля (рис. 4.15, а) і може бути записане рівнянням

Рис. 4.15. Схема заміщення обмотки трансформатору в сталому режимі

Для ізольованої нейтралі струм через обмотку не тече iпр =0. Отже, Uпр на початку і у кінці обмотки однаково (рис. 4.16, б). Uпр = Uпад. Звідси витікає, що у випадку з ізольованою нейтраллю кінець обмотки повинен мати таку ж ізоляцію, як і почало

Рис. 4.16. Розподіл напруги уздовж обмотки трансформатора в різних стадіях: а) опір нейтралі дорівнює нулю; б) опір нейтралі дорівнює нескінченності

4.6.3. Перехідний процес

^З рис. 4.16 слідує очевидна невідповідність між початковим і сталим режимами в обмотці трансформатора. Це призводить до виникнення перехідного процесу, де віссю коливань є прямі сталого режиму. Схема заміщення представлена на рис. 4.13, би, де кожен осередок L, C, K представляє коливальний контур з власною частотою коливань від до . При цьому в обмотці можуть бути досягнуті максимальні потенціали більше Uпад.

де Uk(х) - вільна складова коливань, визначувана як сума ординат (амплітуд) усіх гармонік в цій точці обмотки.

Максимальні потенціали уздовж обмотки описуються такою, що огинає максимальних потенціалів. Величина Umax залежить від режиму нейтралі. При заземленій нейтралі Umax ≤ (1,2-1,3) Uпад і доводиться на початкові витки обмотки (рис. 4.16, а). При ізольованій нейтралі в перехідному режимі Umax ≤ 2Uпад і доводиться на кінець обмотки (рис. 4.16, б).

Перенапруження в перехідному режимі небезпечні для головної ізоляції. Тому головна ізоляція трансформатора має бути посилена:

- для заземленої нейтралі в початковій частині обмотки (1/3от початку обмотки);

- для ізольованої нейтралі посилення необхідно виробляти по усій довжині, але особливо у кінці обмотки.

4.6.4. Розподіл напруги уздовж обмоток 3-х фазного трансформатора

Імпульсні перенапруження впливають на трансформатор, як правило, з боку високої напруги, При цьому хвиля перенапруження може приходити як з ВЛ, так і по кабельній вставці. Розподіл напруги по обмотці 3-х фазного трансформатора залежить від :

- схеми з'єднання обмоток;

- режиму нейтралі.

Обмотки трансформатора з високого боку для імпульсної дії навантажені на повітря ЛЭП або на кабель. Хвилевий опір повітряної лінії залежно від конструкції і класу напруги складає Z_Л = 250 ÷ 500 Ом. Хвилевий опір кабелю Z_К = 50 ÷ 100 ÷ 150 Ом. Хвилевий опір обмоток трансформатора Z_ТР = 10 000 Ом, тобто трансформатор навантажений на малий опір в порівнянні з власним. Для спрощення можна уявити, що обмотки, по яких не приходять хвилі перенапруження, закорочені. Розглянемо різні схеми з'єднання, приведені на рис. 4.17.

Рис. 4.17. Еквівалентні схеми заміщення для аналізу перенапружень в обмотках трансформаторів : а - "зірка" із заземленою нейтраллю; б - "зірка" з ізольованою нейтраллю; у, г - схема заміщення для "зірки" з ізольованою нейтраллю