Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

14.87 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 / 4525 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 > Следующая >>>

между начальным и конечным распределениями, пока занными на рис. 7-14, меньше, чем на рис. 7-11.

Осциллограммы, приведенные на рис. 7-15,			показы
вают свободные колебания	в	регулировочной	обмотке,
снятые на	отпайках 0; 1; 2; 3 (0; 25;
50; 75%)	соответственно		схеме на
рис. 7-16.	Как	видно из осциллограмм,

вэтом случае напряжение меньше, чем

впредыдущей схеме. Это достигается делением реулировочной обмотки на две параллельные ветви и расположе нием изолированного конца 0 (при включении на минимум) против сере дины основной обмотки.

С х е м а «в» (рис. 7-7).

Соответствую

щие начальное и конечное распределе

Рис.

7-16.

Схема

ния

напряжений показаны

на рис. 7-17.

Так

как

разница

между

распределе

для

снятия

осцил

ниями довольно большая, то можно

лограмм,

приве

денных

на

рис.

ожидать появления колебаний со зна

7-15.

чительной

амплитудой,

что

подтверж

«г» (рис.

дает

осциллограмма на

рис.

7-18.

С х е м а

7-8). Начальное и конечное распреде

ления

напряжений

для

этой схемы представлены на рис.

7-19.

Различие между

ними для этой схемы меньше, чем

Регулировоч

Основная

ная оо~мотна.

оймоггіка.

Рис.

7-18.

Осцил

лограмма

свобод

ных

колебаний

напряжения на изо

лированном

конце

Рис.

7-17.

Начальные (/) и конеч

регулировочной об

мотки,

изображен

ные

(2)

распределения

напряже

ной на

рис. 7-7.

ний в обмотках, выполненных по

схеме, изображенной на рис.

7-7.

для схемы на рис. 7-7, и колебания напряжений также значительно меньше. При измерениях регулировочная обмотка была включена по схеме, показанной на рис. 7-20.

240

Осциллограмма на рис. 7-2 І представляет собой волну напряжения па входе в масштабе, уменьшенном в 11 раз, а осциллограмма на рис. 7-22 — колебания на изолиро ванном конце регулировочной обмотки. Преимущества этой схемы очевидны.

. „	Основная	Регулировоч-
1	об'мотиа	ная обмотка

Рис.	7-19.	Начальные (/) и конеч		Рис.	7-20.		Схема
ные	(2)	распределения	напряже	для	снятия		осцил
ний	в обмотках для		схемы на	лограмм,		показан
рис.	7-8.			ных	на	рис.		7-21
				и 7-22.
С х е м а	«д»	(рис. 7-9).	На рис.	7-23 показаны соответ
ствующие начальное и конечное				распределения				напря
жений	при	включении	на минимум по		схеме		рис. 7-24.


Рис.		7-21.	Им	Рис.	7-22.		Осцил
пульс		напряжения		лограмма			свобод
на	входе		обмот	ных колебаний				на
ки,	изображенной			пряжения			на	ра
на рис.		7-20.		зомкнутом			конце
				регулировочной				об
				мотки,		изображен
				ной	на	рис.		7-20.

На рис. 7-25 приведены осциллограммы напряжений на отпайках 0; 25; 50; 75; 100% регулировочной обмотки (1—4) на рис. 7-24.

С х е м а «е» (рис. 7-10). Эта схема легко осуществляется конструктивно лишь при малом диапазоне регулиро вания. Начальное и конечное распределения напряже ний представлены на рис. 7-26. Осциллографические из-

мерения были проведены на трансформаторе с 2 600 вит ками основной обмотки и 400 витками регулировочной обмотки. На рис. 7-27 представлена осциллограмма на-

Основная Регулиробо- иамотна. ная оймотка

Рис.		7-23. Начальные (/)			и конеч	Рис. 7-24.	Схема для
ные		(2)	распределения		напряже
						снятия	осцилло
ний		в	обмотках	для	схемы
						грамм,	показанных
на	рис.		7-9.
						на рис. 7-25.
а	и	Ь	— начальные	распределения

в	ветвях		регулировочной	обмотки.

-	Г	Л	П			Л	_ Г *
	а)	о~)	в)			г)	д)
Рис. 7-25.		Осциллограммы	(а, б, в,	г	и	д) свободных	колебаний
соответственно на отпайках 0, 1, 2,				3	и 4	обмотки, показанной на
рис.	7-24.

Основная

обмотка,

Рис. 7-27. Осцил лограмма свобод ных колебаний напряжения на ра зомкнутом конце регулировочной

обмотки для схе

Регулировочная- мы на рис. 7-10.

обмотка,

Рис.	7-26.	Начальное (/)		и	пряжения на		изолированном
конечное		(2)	распределения		пряжения на		изолированном
напряжений в			обмотках	для	конце	регулировочной об
схемы	на	рис.	7-10.		мотки.
					мотки.
В	заключение следует				отметить,	что	схема регулиро

вочной обмотки, изображенная на рис. 7-6, имеет явные преимущества при импульсных воздействиях. При малых

242

диапазонах регулирования можно применять схему на рис. 7-9, но практическое исполнение этой схемы ставит конструктора перед трудной задачей относительно изо ляции устройства переключения ответвлений, находяще

гося под высоким

потенциалом.

Эти же соображения следует иметь в виду, рассма

тривая

работу

регулируемого

трансформатора с изо

лированной

нейтралью.

Если открытый

конец

регулировоч

ной обмотки соединен

с землей

через

нелинейное сопротивление, то, как по

казывает

опыт

[Л. 7-5], перенапряже

ние может

быть

уменьшено до

60—

70% первоначального, а при наличии

разрядника

уменьшается

еще больше.

Схема

регулировочной

обмотки на

рис. 7-28 открывает дальнейшие

воз

можности для ограничения перенапря

жений; эта схема применяется преиму

щественно

для

малых

трансформато

ров. Благодаря

переплетению

регули

Рис. 7-28. Схе

ровочной

обмотки

ее

изолированный

ма переплетенной

конец

находится

на

половине

высоты

регулировочной

основной

обмотки,

так

что

состав

обмотки.

ляющая

напряжения,

передаваемая

емкостным

путем,

практически

незначительна.

При шунтировании разомкнутой регулировочной об мотки конденсатором в несколько тысяч пикофарад и включенным последовательно с ним сопротивлением, равным волновому сопротивлению регулировочной об мотки, можно почти полностью подавить свободные ко лебания на разомкнутом конце. Здесь будут иметь место такие же соотношения, как и при демпфировании сво бодных колебаний на изолированной нейтрали путем присоединения цепи RC (ом. гл. 6).

7-2. Импульсные процессы в трансформаторах

напряжения

В трансформаторах напряжения желательно исполь зовать либо двойную слоевую обмотку (рис. 5-2), либо простую катушечную обмотку с добавочными емкостями.

Что касается импульсных процессов, то проведенный ранее анализ поведения слоевой обмотки применим

16*

243

в принципе также и к трансформатору напряжения со слоевой обмоткой.

Однако, простая цилиндрическая обмотка транс форматора напряжения, составленная из большого чи сла катушек, ведет себя при воздействии импульса не сколько иначе, чем аналогичная обмотка силового транс форматора.

Рис. 7-29. Напряжения относительно

земли	в началах		катушек	обмотки,
состоящей		из	семи катушек		по
4 100	витков	при	импульсе	1/50	мкс.

Если подать на простую цилиндрическую катушечную обмотку с .большим числом витков стандартный импульс, то импульсное напряжение ляжет только на несколько первых катушек, тогда как на остальных катушках его практически не будет.

Это можно видеть на осциллограммах рис. 7-29, по казывающих напряжение относительно земли в начале обмотки с заземленным концом, состоящей из семи ка тушек по 4 100 витков в каждой, при воздействии им пульса 1/50 мкс.

Развертка по времени на всех осциллограммах равна 150 мкс. Осциллограммы показывают, что на второй по ловине обмотки нет заметных свободных колебаний.

Свободные колебания обмотки трансформатора на пряжения развиваются очень медленно из-за большого числа витков. Следовательно, поскольку время полуспа да Т импульса много меньше периода Ті основной ча244

стоты колебаний ( Г / Г і ^ І ) , результаты, полученные при единичном импульсе, нельзя непосредственно применить.

Если на линейный конец воздействует экспоненциаль

ный импульс:
F(/)=e-*/r	(7-26)

то напряжение относительно земли в обмотке с зазем

ленным	концом	согласно	(2-221)	будет:
и(х,	f) =	e - t , T		sin —	x
и(х,	f) =	e - t , T	1 - 4—VI —
	<ùnT sin — x
	уп	ö	cos f(oj	Л- aretg —	•	(7-27)

Очевидно, что амплитуды отдельных временных гар моник из-за экспоненциальной формы импульса изме нятся по сравнению с единичным импульсом в соответ ствии с соотношением

			С = — = =	\	, ,	п .	(7-28)
Следовательно, уменьшатся главным образом низко
частотные колебания.
Импульс с длиной полуспада					Г = 5 0 мкс можно пред
ставить	экспоненциальным импульсом
			F (f) —	e{~tin)	1 0 ".		(7-29)
Тогда	(7-28)	примет вид:
	с	=	/ г ,	/	у	1 1 •	( 7 - 3 ° )

Зависимость £ от частоты / показана на рис. 7-30, из которого видно, что амплитуды всех гармоник заметно уменьшаются, когда частота основной гармоники сво бодных колебаний лежит ниже 1 кГц.

Выражение (7-27) показывает также, что напряжение относительно земли на всей обмотке при времени t>T

245

представляет собой сумму гармонических членов, колеб лющихся около нулевой оси. Если период 7\ основной частоты много больше времени полуспада импульса (Ті^>Т) и коэффициент <?~Л / 4 Г <С 1 в момент / = 7У4, то основная гармоника достигает максимального значения.


	Остается лишь второй член (7-27),
	который		соответствует		колебани
	ям с малыми амплитудами, тогда
	как	квазистационарное			напряже
	ние исчезает. Отсюда			следует, что
	высокое		напряжение	относитель
	но земли		появляется	только		в об
	ласти линейного конца при воз
	действии		импульса,	тогда		как
	только часть импульса				проникает
Рис. 7-30. Зависимость Ç	в глубь		обмотки.
		Свободные колебания в транс
от частоты /.	форматоре напряжения				вследст
	вие	большого числа		витков		и ма

лого сечения провода затухают много быстрее, чем в си ловом или распределительном трансформаторе. Этот вы вод особенно справедлив для высших гармоник, так что часто действуют только несколько первых гармоник при импульсном процессе. Форма кривой напряжения будет, следовательно, довольно гладкой.

Отсюда следует, что крутизна фронта импульса не влияет заметно на переходный процесс.

Рис. 7-31.		Напря		Рис.	7-32.		Напря
жение	на	четвер		жение		на	чет
той катушке			тран	вертой		катушке
сформатора			напря	трансформатора
жения	НО кВ при			напряжения іПОкВ
импульсе		1/50 мкс.		при	импульсе
				5/50	мкс.

На рис. 7-31 и 7-32 показаны осциллограмімы напря жения на первой и четвертой катушках трансформатора напряжения ПО кВ (общее число витков 33 000) при импульсах 1/50 и 5/50 мкс соответственно. Можно ви деть, что в обоих случаях форма напряжения практиче-

246

скй одинаковая, несмотря на сильную разницу в кру тизне фронта. Высшие гармоники, определяемые кру тизной фронта, не влияют на форму напряжения.

7-3. Импульсные процессы в генераторных

трансформаторах с регулировочной обмоткой

Требование изменения напряжения сверхвысоковольт ных генераторных трансформаторов приводит к необхо димости устройства специальной регулировочной обмот ки, которая в зависимости от условий работы включена полностью, частично или совсем отключена. Чтобы вклю-

Рис. 7-33. Расположение обмо							Рис. 7-34. Схема при
ток генераторного				трансфор			воздействии импуль
матора	с	регулировочной				об	са на обмотку	/ и
моткой.							изолированном	конце
1 — обмотка		высшего		напряжения;			регулировочной	об
2 — генераторная			обмотка;		3 —ре		мотки.
гулировочная обмотка,					подсоеди
ненная	к	концу	обмотки /;			4 —
стержень;		5—бак.

чение регулировочной обмотки не влияло на напряжение короткого замыкания, эта оібмотка должна быть разме щена в области слабого поля рассеяния. Соответствую щее расположение обмоток такого генераторного транс форматора показано на рис. 7-33.

Регулировочная обмотка, как правило, делается для изменения напряжения на ± 5 или ± 1 0 % . Требование удобного вывода ответвлений ведет к тому, что регули ровочная обмотка бывает либо двухзаходной винтовой, либо двухслойной обмоткой.

Наиболее неблагоприятные условия возникают при падении импульса на основную обмотку и отключенной

регулировочной	обмотке.
Соответствующая схема		показана	на рис. 7-34, где
/ — основная обмотка с числом витков Ni,				2— генера
торная обмотка	с числом	витков N2,	3—	изолирован-

Ная

на конце регулировочная

обмотка

числом

витков

и z— волновое сопротивление .подключенной обмотки

генератора

(для

мощных

турбогенераторов

обычно 2 =

= 50 Ом).

Регулировочная обмптка 3 почти полностью экрани

рована (по емкостным связям) от основной

обмотки /

заземленной обмоткой 2, и, следовательно,

можно при

нять, что начальное распределение «о

по обмотке 3 равно

нулю:

иоз(х)

= 0 .

(7-31)

Квазистационарное

распределение

напряжения,

определяемое

индуктив

ными

связями обмоток,

может

быть

определено по схеме замещения трех-

обмоточного

трансформатора

(рис.

7-35).

схеме Z\,

и Z ' 3 — экви

На

этой

Z' 2

Рис.

7-35.

Схема

валентные сопротивления

обмоток 1, 2

и 3 соответственно,

приведенные к об

для

определения

мотке 3, Z'3 — эквивалентное

сопротив

квазистационарно

го

распределения

ление обмотки 3 и z'—волновое

сопро

напряжения.

тивление

нагрузки

обмотки

приве

денное к обмотке 3.

Если Zi2, Z2 3 и Z3 i —

соответствующие

сопротивления

короткого

замыкания трехобмоточного

трансформатора,

то

	1 2	^ Nt J + Z 3 1		2 3 V Nt )
	z		Nt	2 „
	^ 2 3	^	Nt
	•^31	+	^2	N,
AZ'	—			N,
AZ'	—
	3 —

2' = г ( Д / , д а .

(7-32)

(7-33)

(7-34) (7-35)

Для расположения обмоток,						показанного	на рис.
7-33, Z'i^>Z'2.	Тогда,			если на линейный конец обмотки /
подан импульс			амплитудой		то
	и,		^	; ( L ' , +	L ' 2 ) 4 -	+ / 2 ' ,	(7-36)
		0	л/,

248

где

(7-37)

Для напряжения на изолированном конце А полу чим:

		TT	^ —	е - ' е - " ) ] .	(7-38)
	Напряжение uPfA		растет	экспоненциально	от зна
чения			л/	I'
		и'	л/	I'
		и'	= f /	"	(7-39)
до	конечного значения
			U	^	(7-40)
	Его	зависимость от	времени согласно (7-38)		показа
на	на	рис. 7-36.

	Рис. 7-36. Квазистационарное напря
	жение на изолированном конце А ре
	гулировочной		обмотки.
Поскольку		L'I<QL\,	ТО
	UpfA	~ U o JV,	ï f e - ' + a - e - " ) ] .		(7-41)
Если волновое сопротивление z нагрузки обмотки 2
очень	велико	(\imz=oo),	то
		UPfA	~ Vo	t '	(7-42)
		UPfA	~ Vo	t '
В	этом случае напряжение			на изолированном	конце
А достигает		своего конечного		значения почти	мгно

венно,

249

<<< < Предыдущая 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 / 4525 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ