pdf.php@id=6159.pdf

Электромагнитная мощность

Ры = Р, - рал1- р„ = гпЕ^ С08

передается магнитным полем во вторичную обмотку. В этой обмотке теряется мощность

Рма= т !\гг = т / гГ*.

Остаток мощности Р2 представляет собой полезную мощность, передаваемую потребителям:

Ра = Р ,м — раА= тУг\ г с08фа= тЩ1'гсое ф*.

Преобразование реактивной мощности происходит согласно дна* грамме рис. 15-3, б. Из первичной реактивной мощности

фх = т^/х/х 81П фх

мощность

01 = т1\Х1

расходуется на создание первичного магнитного поля рассеяния и мощность

дит= т ЕхКг = гп11хы

—на создание магнитного поля или перемагничивание сердечника. Во вторичной обмотке теряется реактивная мощность

<7а — т1\хг= тГ^х'г

и оставшаяся реактивная мощность

Фа= Ф1 —0х—Яиг—Яг = гпС121г з т фа = тЩ Ц зш ф*

передается потребителю.

При активно-емкостной нагрузке ф* < 0, а также ф2 < 0- Изме­ нение знака означает изменение направления передачи реактив­ ной мощности или энергии. Если при этом также

Ф1= Фа+ 0 2 + 0*г+ ?1 < О»

то реактивная мощность передается из вторичной обмотки в первич­ ную. Если же фа < 0 и фх > 0, то реактивная мощность потреб­ ляется как из первичной, так и из вторичной обмотки и расходуется на намагничивание трансформатора.

Тогда

=\ —С О —^

ина основании выражения (15-10)

Согласно рис. 15-4,

СО = СК + *Ш = С*+ В Е = ит+созфа+Ми-* аш фа;

^4^ = АЕ — ОЕ — АЕ — К.В = «„.* сое фа— ика* 8ш фа.

Подставив эти значения отрезков в выражение (15-11), получим искомую расчетную формулу:

= Ика* С0 8 фа+ Ыкг* 81П фа+ (V * со8 Ф »-“к<Т» ™ фа)» (15.12)

Обычно Д(/ вычисляют в процентах и выражают через и^'/» и Подставив в выражение (15-12)

Последний член этого выражения обычно относительно мал, и поэтому

Если необходимо определить изменение напряжения при токе /2 Ф /зн» то достаточно умножить первые два члена соотношений

будем иметь Д 11^ — 4,§2% я Д ( / ^ = 4,78%.

Для иллюстрации зависимости 1Ш от характера нагрузки трансформатора на рис. 15-5 построен график зависимости Аи% =

— / (ф*) при / = / и применительно к данным рассмотренного чис­ ленного примера. Правый квадрант соответствует смешанной активно­ индуктивной нагрузке, а левый квадрант — активно-емкостной на­ грузке.

На рис. 15-5 видно, что при активно-индуктивной нагрузке вто­ ричное напряжение трансформа­ тора падает (Л{/ > 0 ) , а в случае активно-емкостной нагрузки при достаточно большом угле сдвига фаз оно повышается (ДV < 0). Это обусловлено тем, что при проте­

кании через индуктивное сопротивление индуктивный ток вызывает понижение напряжения, а емкостный ток — повышение его. Чем выше номинальное напряжение трансформатора, тем больше рассея­ ние трансформатора и напряжение короткого замыкания и поэтому тем больше изменение напряжения трансформатора.

§ 15-3. Регулирование напряжения трансформатора

Вследствие падения напряжений в трансформаторе и питающей сети колебания нагрузок потребителей вызывают колебания вто­ ричного напряжения трансформатора. Поэтому возникает необ­ ходимость регулирования напряжения трансформаторов, что можно осуществить путем изменения коэффициента трансфор­ мации к = щ /щ или числа включенных в работу витков первич­ ной или вторичной обмотки трансформатора. Для этой цели обмотка выполняется с рядом ответвлений, и для регулирова­ ния напряжения производится переключение этих ответвлений с помощью соответствующего переключающего устройства.

Переключение ответвлений обмотки может производиться при отключении трансформатора от сети или же без отключения, под нагрузкой. При первом способе переключающее устройство полу­ чается проще и дешевле, однако переключение связано с перерывом энергоснабжения потребителей и не может производиться часто. Поэтому этот способ применяется главным образом для коррекции вторичного напряжения сетевых понижающих трансформаторов в за­ висимости от уровня первичного напряжения на данном участке сети, а также при сезонных изменениях напряжения сети в связи с сезонным изменением нагрузки. Переключение под нагрузкой

требует более сложного и дорогого переключающего устройства и используется в мощных трансформаторах при необходимости частого или непрерывного регулирования напряжения. Применение транс­ форматоров с регулированием напряжения под нагрузкой все более расширяется.

Трансформаторы с переключением числа витков в отключенном состоянии изготовляются с регулированием напряжения относи­ тельно номинального на ± 5% (силовые трансформаторы малой и средней мощности) или на ± 2,5% и ± 5% (трансформаторы боль­ шой мощности). В первом случае трансформатор имеет три ступени,

в средней ее части, чтобы распределение частей обмотки, нагружен­ ных током, было по отношению к ярмам при работе на разных ответ­ влениях по возможности симметричным. В противном случае маг­ нитное поле рассеяния по сравнению со случаем, изображенным на рис. 14-8, сильно искажается, что приводит к увеличению ин­ дуктивных сопротивлений рассеяния и к резкому увеличению уси­ лий, действующих на обмотки при коротких замыканиях (см. § 17-2). С другой стороны, ответвления предпочтительно выпол­ нять со стороны заземленной нейтрали (нулевой точки) обмотки, так как изоляция переключателя при этом облегчается.

На рис. 15-6 показаны наиболее характерные схемы выполнения обмоток с ответвлениями. Схема рис. 15-6, а применяется при многослойной цилиндрической обмотке, и ответвления распола­ гаются в крайнем цилиндрическом слое. В схеме рис. 15-6, б об­ мотки выполняются из двух частей, намотанных в разные стороны, чтобы э. д. с. и н. с. двух частей обмоток складывались, а не вычи­

тались. В схемах рис. 15-6, а и б применяется общий переключатель для трех фаз (рис. 15-7, а), а в схемах рис. 15-6, в и г каждая фаза имеет свой переключатель (рис. 15-7, б), так как в этом случае между ответвлениями разных фаз существует напряжение Ь « я» 0,5С/Н. Переключатели располагаются внутри бака трансформа­

положении включены два соседних ответвления обмотки и часть обмотки между ними оказывается замкнутой накоротко. Для ограничения тока короткого замыкания применяются токоограни­ чивающие реактивные или активные сопротивления.

рования напряжения под нагрузкой Сиспользованием токо­ ограничивающего реактора

На рис. 15-8 приведена схема переключения с токоограничиваю­ щим реактором Р и показано пять последовательных позиций при переходе с ответвления X I (позиция а) на ответвление Х2 (пози­ ция д). В каждой из двух ветвей схемы переключения имеется контактор (К1, К2) для выключения тока из данной ветви перед ее переключением и подвижные контакты переключателя (П1, П2), которые рассчитаны для переключения ветвей без тока. В нормаль­ ном рабочем положении (позиции в и д ) токи двух ветвей схемы

обтекают две половины обмотки реактора в разных направлениях. Поэтому поток в сердечнике реактора практически отсутствует и индуктивное сопротивление реактора мало. Наоборот, ток корот­ кого замыкания ступени, возникающий при промежуточном поло­

в положение, в котором он присоединяется к контактам 1 и 2. Последовательность размыкания контактов 3 и 4 и замыкания кон­ тактов 1 и 2 при этом рассчитана так, что цепь рабочего тока I не разрывается. Быстрое, в течение сотых долей секунды, переклю­ чение необходимо во избежание перегрева сопротивлений и Я2.

§ 15-4. Коэффициент полезного действия трансформатора

Потери активной мощности в трансформаторе подразделяются на электрические потери в обмотках и магнитные потери в сердеч­ нике. Добавочные потери на вихревые токи в обмотках (см. § 12-3) включаются в электрические потери. Кроме того, возникают потери на вихревые токи от полей рассеяния также в стенках бака и в кре­ пежных деталях. Так как эти потери пропорциональны квадрату тока, то они тоже относятся к электрическим потерям. Опытное значение активного сопротивления короткого замыкания гв учиты­ вает и эти добавочные потери.

Величина потерь определяется расчетным путем при проектиро­ вании трансформатора или опытным путем в готовом трансфор­ маторе.

Согласно ГОСТ 11677—65, магнитные потери рмг определяются из опыта холостого хода (см. § 14-5).

Как было установлено в § 15-1, поток трансформатора при IIг = = сопз! с изменением нагрузки несколько изменяется, в соответ­ ствии с чем изменяются также магнитные потери. Однако это из­ менение относительно невелико, и поэтому при 11х = IIы = со т! магнитные потери при всех нагрузках принимаются, согласно ГОСТ 11677—65, равными мощности холостого хода Р0 при этом напря­ жении.

Электрические потери р»л, включая добавочные, при номиналь­ ном токе принимаются равными мощности короткого замыкания Рк при этом же токе (см. § 14-5). Обычно в опыте короткого замыкания температура обмоток О отличается от 75° С, и поэтому мощность Рк приводится к 75° С, для чего опытное значение потерь множится при медных обмотках на коэффициент (см. § В-4)

а при алюминиевых обмотках — на коэффициент

представляет собой коэффициент нагрузки трансформатора. При этом не учитывается то обстоятельство, что ввиду наличия намагничи­ вающей составляющей тока отношение 1^111в несколько отличается от кВ1, определяемого по формуле (15-15).

Таким образом, суммарные потери трансформатора при II = IIв принимаются равными

Для ориентации во встречающихся на практике соотношениях в табл. 15-1 приводятся значения Р0 и Як для некоторых транс­ форматоров с соединением обмоток У/У„ и У/Д по ГОСТ 12022—66 и ГОСТ 11920—66. У изготовляемых в СССР трансформаторов Р0 и Рх не должны превышать указанных в таблице значений.

Трансформаторы [ Р а зд . 11

Таблица 15 1

Потери холостого хода Я0 ■ короткого замыкания Рк масляных двухобмоточных трансформаторов согласно ГОСТ 12022—66 и ГОСТ 11920—66

Коэффициент полезного действия трансформатора вычисляется в предположении, что полезная мощность трансформатора выра­ жается соотношением

которое не учитывает того, что при изменениях нагрузки напряжение II2 несколько меняется и не равно в точ­

Указанные выше допущения практически мало сказываются на точности вычисления к. п. д.

К. п. д. трансформатора имеет максимальное значение при такой нагрузке (см. § 7-2), при которой переменные потери ри равны постоянным потерям р„, т. е. при к$ГРк = Ра.

Таким образом, т) = т]м, кс при