книги из ГПНТБ / Геллер Б. Импульсные процессы в электрических машинах

слоевая обмотка с экранами у первого и последнего сло­

О 0,2 0,f 0,6 0,8 1,0 2,5 мкс

Рис. 6-21. Осциллограммы свободных колебаний напряжения, снятые на различных отпайках об­

Здесь рассмотрим включение цепочки соответствую­ щих емкостей параллельно входному слою обмотки.

Поскольку исследуется только начальное распреде­ ление напряжения, многослойная обмотка из п слоев мо-

220

жет быть заменена цепочкой из емкостей (см. гл. 5). Для входного слоя можно записать следующие диффе­ ренциальные уравнения для электрического заряда и на­ пряжения:

седний слой (соответственно); К — результирующая про­ дольная емкость между витками входного слоя, которая в дальнейшем будет рассматриваться как переменная; все емкости отнесены к единице длины в аксиальном направлении обмотки.

При выполнении требования о равенстве падения на­ пряжения в двух соседних слоях из обоих уравнений получается зависимость емкости К во входном слое от х:

ния, поскольку токи через поперечные емкости будут питаться через добавочные емкости. При этом в транс­ форматоре с заземленной нейтралью пренебрегаем влия­ нием последнего слоя, имеющего потенциал, близкий

221

К нулю. Такой подход применим при большом числе сло­ ев в обмотке, начиная с 4. Чем больше слоев в обмотке, тем меньше влияние первого члена в (6-26). Если для увеличения продольной емкости подсоединяется к пер­ вому слою несколько статических конденсаторов, то их параметры можно определить из (6-26); например, по­ строив (6-26) в виде графика и установив среднее зна­ чение К между точками подсоединения емкостей, при­ ведем его к длине соответствующего участка обмотки.

Выражение (6-26) показывает, что продольная емкость во входном слое должна значительно увеличи­ ваться в направлении к началу обмотки. Так как напря­ жение, приходящееся на конденсатор, является частью напряжения всего слоя, а размеры конденсатора пропор­ циональны квадрату напряжения, то конденсатор будет иметь небольшие размеры.

Таким образом, свободные колебания в однослойной обмотке можно устранить путем соответствующего рас­ положения емкостей во входном слое. Очевидно, при большем числе дополнительных емкостей результаты будут лучшими. Осциллограммы показывают, что доста­ точно трех или четырех конденсаторов, выбранных на основании предыдущих соображений, чтобы подавить свободные колебания слоев.

Принимая во внимание, что для выравнивания на­ чального распределения напряжения в однослойной об­ мотке достаточно только одного конденсатора, было исследовано действие этого конденсатора на входном слое многослойной обмотки. Оказалось, что при хорошем выравнивании напряжения во входном слое возникают колебания в начале следующего слоя. Тогда начала и середины отдельных слоев являются местами, в которых могут появиться колебания напряжения со значительной амплитудой.

6-4. Входная емкость экранированного

трансформатора

Входная импульсная емкость трансформатора равна емкости конденсатора, эквивалентного на зажимах емко­ стной схеме замещения, представляющей собой транс­ форматор при импульсном воздействии в первый интер­ вал времени, до того как начинает влиять индуктивность обмотки.

222

(рис. 6-22) равна сумме заряда на первой элементарной продольной емкости у начала обмотки и общего заряда емкости экрана.

Заряд на первой элементарной продольной емкости равен:

223

общий заряд емкости экрана:

Q2 = £ [1 — и (х)] С (x) dx.

Тогда для входной емкости получаем:

Выражение (6-29) показывает, что чем меньше коле­ бания в обмотке (чем равномернее начальное распреде­ ление—-Прим. ред.), тем больше входная емкость.

При полном отсутствии колебаний получаем:

и(х) — \—х/1.

Подставляя это выражение в (6-29), получаем:

Очевидно, что входная емкость полностью экраниро­ ванной обмотки много больше входной емкости неэкранированной обмотки, получаемой в соответствии с (б-27а).

Следует рассмотреть практически важный случай, когда

С(х) = C I = const.

224

Уравнение (6-27) тогда будет иметь вид:

Решение этого уравнения:

где

а 2 = ( С + С 4 ) / / С .

Постоянные интегрирования могут быть найдены из следующих граничных условий:

Подставляя это в (6-35), получаем:

вый член правой части этого выражения много больше

226

ниііе аксиальной длины). Другие обозначения те же, что и раньше. Если через щ обозначить распределение на­

- кdx dx Л^+М(^)ах+Шах'

— С1 2 («, — u2)dx-\-(\ — а,) С (x)dx — 0

При единичном импульсе входная емкость схемы, по­ казанной на рис. 6-23, равна сумме зарядов на первой элементарной продольной емкости у ввода и общего за­

где n — число слоев.

Отнеся величины емкостей ко всей длине обмотки, получим вместо (6-47)

где с'і2 — результирующая емкость от межслоевых емко­ стей, соединенных последовательно, a k' — результирую­ щая продольная емкость всех слоев.

Для входной емкости неэкранированной слоевой об­ мотки имеем:

емкость полностью экранированной обмотки 'много боль­ ше, чем неэкранированной.

Расчет входной емкости и в этом случае может быть дополнен учетом емкости экрана на землю.

Глава седьмая

ИМПУЛЬСНЫЕ ПРОЦЕССЫ В РЕГУЛИРУЕМЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ,

ТРАНСФОРМАТОРАХ НАПРЯЖЕНИЯ И ТРАНСФОРМАТОРАХ ОСОБОГО ИСПОЛНЕНИЯ

7-1. Импульсные процессы в регулируемых

трансформаторах

Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой благодаря их благоприятным характеристи­ кам часто используются в энергосистемах. Они могут быть разделены на два типа: с малым диапазоном регу­ лирования, когда регулировочная часть обмотки нахо­ дится в основной обмотке, и с большим диапазоном ре­ гулирования, когда регулировочная часть обмотки рас­ положена в отдельном концентре вне основной обмотки.

228

В случае, когда включены не все регулировочные вит­ ки, процесс в регулируемом трансформаторе при им­ пульсном воздействии напоминает процесс в трансформа­ торе с изолированной нейтралью. На открытом конце регулировочной обмотки (соединенной с основной обмот­ кой только одним концом) могут возникнуть заметные перенапряжения, которые могут привести к большой разности потенциалов между регулировочной и основной обмотками или между регулиро­ вочной обмоткой и землей.

напряжения можно считать короткозамкнутой, принимая во внимание большую емкость на землю подключенной нагрузки и малое волновое сопротивление линий, при­ соединенных к этой обмотке.

На рис. 7-1 регулировочная обмотка показана как обмотка с изолированным концом.

При прямоугольном импульсе напряжения в точке А в основной и регулировочной обмотках сначала полу­

229