тивление Zj = 300 Ом и при глухом заземлении конца В. Последовательный трансформатор в этих опытах был вы полнен по варианту 1 ( A ^ 4 = J V 5 = 180). Во всех опытах
|
|
300 |
мкс |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8-20. Импульс |
в на |
|
|
|
|
300 МКС |
|
правлении AB при изолиро |
|
|
|
|
|
|
|
ванном конце В. |
|
Рис. 8-21. |
Импульс |
в |
на |
|
1 — импульс, падающий |
на ко |
|
правлении |
AB. |
|
|
|
|
|
нец |
А; 2 — напряжение |
в точ |
|
|
|
|
|
ке |
D. |
|
3 — напряжение |
в |
точке |
В; |
|
|
|
|
4 — напряжение |
в |
точке |
С це |
|
|
|
|
пи низшего |
напряжения. |
|
последовательный трансформатор был включен на пол
ное регулирование ( + ) (рис. 8-12).
Напряжение |
осциллографировалось |
в точках А, |
В, |
С, D. На рис. |
8-20 показаны импульс, |
падающий |
на |
|
|
|
|
|
|
300мкс |
|
|
|
300 MKS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8-22. Импульс |
в на |
Рис. 8-23. Импульс в на |
|
правлении |
AB |
при |
зазем |
правлении |
AB |
при глухом |
|
лении точки В через |
сопро |
заземлении |
точки |
В. |
|
тивление |
2=300 Ом. |
|
1 — напряжение |
в |
точке А; |
|
/ — напряжение в точке |
А; 2 — |
2 — напряжение |
в точке D; |
|
напряжение |
в точке |
С. |
|
напряжение |
в точке |
D; |
3 — на |
|
пряжение |
в |
точке |
В; |
4 — на |
|
|
|
|
|
пряжение |
в |
точке |
С. |
|
|
|
|
|
конец А (кривая / ) , и напряжение в точке D автотранс форматора (кривая 2) для случая, когда конец В об мотки автотрансформатора изолирован. На рис. 8-21 представлены напряжения на изолированном конце В обмотки 3 автотрансформатора (кривая 5) и в точке С
цепи низшего напряжения регулировочной группы (кри вая 4). На рис. 8-22 показаны напряжения в точке А (кривая 1), в точке D (кривая 2), в точке В (кривая 3) и в точке С (кривая 4) для случая, когда конец В об
мотки |
3 заземлен через |
волновое |
сопротивление z = |
= 300 |
Ом. |
|
|
На рис. 8-23 представлены осциллограммы напряже |
ний в точке А (кривая 1), |
в точке D |
(кривая 2) и в точ- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зов мхе |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
8-25. |
|
Напряжение |
|
|
|
|
|
|
|
|
в точке |
С |
при |
заземлении |
|
|
|
|
|
ZOO мне |
точки В |
через |
сопротивле |
|
|
|
|
|
|
|
|
ние |
2 = 300 |
Ом |
(последова |
|
Рис. |
8-24. |
Импульс |
в |
на |
тельный |
трансформатор по |
|
правлении AB при заземле |
варианту |
2). |
|
|
|
нии |
точки |
В |
через |
сопро |
|
|
|
|
|
|
|
тивление г = 3 0 0 |
Ом (после |
ке С (кривая 4) для случая |
довательный |
трансформа |
тор |
по варианту |
2). |
|
|
глухого заземления конца |
В |
/ — напряжение |
в |
точке |
Л; |
обмотки 3 |
(рис. |
8-7). |
|
|
2 — напряжение |
в |
точке |
D. |
Из |
осциллограмм |
видно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
что форма |
кривых 2 |
и 4 |
во |
всех |
случаях |
почти |
|
одинакова |
(кроме |
кривой |
4 |
на |
рис. 8-21, где в напряжении точки С видна также основ ная гармоника свободных колебаний на изолированном конце В). Таким образом, импульсные напряжения не зависят от значения сопротивления, через которое за землен конец В обмотки 3 автотрансформатора.
На |
рис. |
8-24 |
показано напряжение в точке |
А (кри |
вая 1) |
и.в |
точке |
D (кривая 2), |
а на.рис. |
8-25 — напря |
жение |
в точке С цепи низшего |
напряжения |
при |
импуль |
се в направлении AB, полностью включенном регулиро вании ( + ) и заземлении конца В обмотки 3 автотранс форматора через сопротивление z; = 300 Ом. Исполнение последовательного трансформатора согласно варианту 2, т. е. ІѴ4 = ІѴ5 = 300. Согласно (8-27) для наибольшего на пряжения в точке D получим:
2 U o
D макс "
Е0
причем
|
|
316 |
= 0,178, |
|
Е„ N, N. |
1 780 |
|
|
|
И ПОЭТОМУ «лмакс= 1,7 £/<>. |
СоГЛЭСНО -ИЗМереНИЯМ Момакс = |
= 1,6£/0. Максимальное напряжение в точке С согласно (8-38)
|
и' С макс |
2U0 |
|
iV2 |
|
|
|
|
|
|
|
i |
F |
|
+ |
|
CÛ2 L.C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
данном |
случае |
(1 +U/Li) >co2 L4 C, |
так что с хоро |
шим |
приближением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ІѴ4 |
L 4 |
Л\ |
|
|
|
|
|
|
21/, |
|
|
|
|
|
|
|
|
С макс |
|
i l |
l |
N, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
|
|
|
[Ш\ 2 |
|
n fic |
|
|
|
|
L 4 |
_ |
|
265 _15_ |
|
|
|
|
ТГ — |
^3T6J |
|
280 " 2 Ö " - |
' |
|
|
Поэтому |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,65 |
316 |
|
|
|
|
2 £ / 0 |
|
316 |
|
Г Ж |
|
|
|
С макс \ 1,18 |
\ |
1 780 |
|
+ |
0,65 |
|
|
Согласно |
измерениям |
«'пмакс = 0,75 Uo. Следует заме |
тить, |
что напряжение |
в точке С (рис. 8-25) |
отличается |
от теоретического |
ввиду сильного |
затухания |
колебаний. |
Если пересчитать измеренное значение так, чтобы не
учитывать затухание, то вместо |
0,75 U0 получим 1,1 U0. |
Напряжения при импульсе в точке А при полном ре |
гулировании (—) |
и заземлении |
конца В через |
волновое |
сопротивление 2/ = 300 Ом |
представлены |
на рис. 8-26 и |
8-27. На рис. 8-26 |
показаны |
напряжения |
в точке А (кри |
вая 7) и в точке |
D (кривая 2), |
на рис. 8-27 — |
напряже |
ние в точке С. Согласно (8-40) |
максимальное |
напряже |
ние в точке D: |
|
|
|
|
|
|
D макс " |
2£Л> |
=2,4 Ua |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 мкс |
|
|
|
|
Ш мкс |
|
|
|
Рис. 8-26. Импульс в направ |
Рис. |
8-27. Напряжение в точ |
лении |
AB при |
заземлении |
точ |
ке С при заземлении точки В |
ки В |
через |
сопротивление |
г = |
через |
сопротивление |
г = |
= 300 |
Ом |
и |
|
регулирова |
= 300 |
Ом и регулировании |
(—). |
нии |
(—). |
|
|
|
|
|
|
|
/ — напряжение |
в |
точке А; |
2—на |
|
|
пряжение в |
точке |
D. |
|
|
|
|
Согласно |
измерениям |
ыС м акс= 1,7 U0; при отсутствии |
затухания это значение повышается до 2,2 £/0. Перена
пряжение |
в точке С ограничивается неравенством |
(8-46): |
|
|
|
2У„ |
|
N5 |
N |
|
|
=1,2ГЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С макс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' Е0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измеренное |
значение |
« с м а к е |
= 0,86 U0 |
или |
при |
пере |
счете |
без |
учета |
затухания—1,05 UQ |
(меньше |
1,2 С/о) - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 мкс |
|
|
|
|
|
Рис. |
|
8-29. |
Напряжение |
|
|
|
|
|
в точке С при регулирова |
|
|
|
|
|
нии |
(0). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
|
рис. |
8-28 |
показаны |
|
|
|
|
|
напряжения |
в точке А |
(кри |
|
|
|
300 мкс |
вая 1), в точке D |
(кривая 2) |
Рис. 8-28. Импульс в направ |
на |
рис. |
8-29 — |
напряже |
лении |
AB при заземлении |
точ |
ние |
в |
точке |
С при |
регули |
ки В |
через |
сопротивление |
z = |
ровании |
(0). |
|
|
|
= 300 |
Ом и |
регулировании |
(0). |
|
|
рис. |
/ — напряжение в точке А; 2 — на |
Из |
осциллограммы |
пряжение в |
точке D. |
|
|
8-29 |
видно, |
что в |
цепь |
низ |
шего напряжения в соответствии с теорией передаются только небольшие напряжения (0,26 Uo).
Серия следующих измерений была проведена в соот ветствии со схемой рис. 8-30. Здесь точка D автотранс форматора была заземлена через сопротивление R. Это сопротивление было выбрано равным волновому сопро
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тивлению |
обмотки |
высшего |
напряжения |
5 |
последова |
тельного |
трансформатора |
(i? = z 5 =2 500 Ом). Благодаря |
этому в точке |
D нет отражения волны, |
бегущей от точ |
|
|
|
|
|
ки А. Поэтому можно ожи |
|
|
|
|
|
дать, что в этом случае |
не бу |
|
|
|
|
|
дет |
|
колебаний |
|
напряжения |
|
|
|
|
|
в точках D и С, соответствую |
|
|
|
|
|
щих |
основной |
гармонике. При |
|
|
|
|
'А пробеге волной последователь |
|
|
|
|
|
ного |
трансформатора |
крутой |
|
|
|
|
|
фронт волны сглаживается так, |
|
|
|
|
|
что |
|
напряжение |
в точке |
D при |
|
|
|
|
|
импульсе в точке А имеет фор |
|
|
|
|
|
му |
в соответствии |
с кривой 2 |
Рис. 8-30. Схема при зазем |
на |
рис. 8-31. На обмотке 5 по |
следовательного |
|
трансформа |
лении точки |
D |
через |
со |
|
противление |
Д. |
|
|
тора |
появляется, |
|
следователь |
|
|
|
|
|
но, |
|
напряжение |
|
треугольной |
формы |
(рис. |
8-32) с амплитудой U0, |
которое |
пере |
дается магнитным путем в обмотку низшего |
напряжения |
этого трансформатора. На рис. 8-33 и 8-34 |
представле |
ны результаты |
измерений |
при падении |
импульса |
напря- |
Рис. 8-31. |
Изменение |
Рис. |
8-32. Наведен |
напряжения |
в точ |
ное |
магнитным |
путем |
ке D (2) при импуль |
напряжение |
на |
об |
се в точке А (1) |
мотке |
4 при |
импуль |
(схемы на |
рис. 8-30). |
се |
в |
точке А |
(схема |
|
|
на |
рис. 8-30). |
|
|
жения в точку А для следующих условий: полностью включенное регулирование ( + ); исполнение последова тельного трансформатора согласно варианту 1; глухое заземление точки В последовательного трансформатора; заземление точки D через сопротивление ^ = 2 500 Ом. Кривая 1 на рис. 8-33 дает форму импульса напряже-
нйя в точке А, кривая 2— напряжения в точке І); осцил лограмма на рис. 8-34 показывает напряжение в точке С контура низшего напряжения (кривая 3). Как видно из осциллограмм, благодаря включению сопротивления R — = 2 500 Ом, равного волновому сопротивлению обмотки высшего напряжения 5 последовательного трансформа-
1
|
|
|
|
|
|
300 мне |
|
|
|
, « а а • • • ! • • » — — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
МКС |
Рис. |
|
8-33. |
|
Напряжение |
Рис. |
8-34. Напряжение в |
точ |
в |
точке |
D |
(2) |
при |
импуль |
ке С |
цепи |
низшего |
напряже |
се |
в |
точке |
А |
(1) |
в |
схеме |
ния |
(3) |
при |
импульсе в |
точ |
рис. |
8-30. |
|
|
|
|
ке А |
(1) схемы рис. |
8-30. |
|
Я=2 500 |
Ом; |
точка |
В |
зазем |
# = 2 500 |
Ом. |
|
|
|
лена. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тора, основная составляющая свободных колебаний практически полностью исчезает в кривых напряжений в точках D я С. Формы напряжений в точках А и D, представленные на рис. 8-33, показывают, что вследствие сглаживания фронта волны при пробеге обмотки 5 по-
_ Z |
|
|
|
|
1000 мне |
л |
• . |
|
|
|
—t.— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000МКС |
Рис. |
8-35. |
Импульс |
в направ |
Рис. |
8-36. |
Импульс в направле |
лении |
ВА |
при |
регулировании |
нии |
ВА |
|
при |
|
регулировании |
( + ), |
точка |
А |
изолирована. |
(+); |
точка |
А |
изолирована. |
/ — напряжение |
в |
точке |
В; 2 — на |
3 — напряжение |
в |
точке Л; 4 —па- |
пряжение в |
точке |
D. |
|
пряжение |
в |
точке |
С. |
следовательного трансформатора на обмотке 5 в соот ветствии с ранее сказанным образуется напряжение треугольной формы, которое, как видно из рис. 8-34, магнитным путем передается в цепь низшего напряже ния.
И м п у л ь с в н а п р а в л е н и и ВА. Напряжения в различных точках при импульсе на вводе В автотранс-
форматора и включении последовательного трансформа тора на полное регулирование ( + ) соответственно схеме рис. 8-18 представлено на осциллограммах (последова тельный трансформатор выполнен по варианту 1). На рис. 8-35 показаны импульсы напряжения в точке В (кривая 1) и напряжение в точке D (кривая 2), на
|
|
|
|
|
W00 мне |
|
|
|
|
|
|
W00 миС |
Рис. 8-37. Импульс в направле |
Рис. |
8-38. |
Импульс |
в направ |
нии |
ВА |
при |
А |
регулирова |
лении |
ВА |
|
при |
регулирова |
нии |
( + ), |
точка |
заземлена |
нии ( + ), |
точка |
А |
заземлена |
через Z; = 300 |
Ом. |
|
через |
2( = 300 |
Ом. |
|
/ — напряжение |
в |
точке В; 2— на |
3— напряжение |
в |
точке А; 4—на |
пряжение |
в точке |
D. |
|
|
пряжение в |
точке С. |
|
рис. 8-36)—напряжение в |
точке |
А |
последовательного |
трансформатора |
(кривая 3) |
н напряжение |
в точке С |
цепи |
низшего |
напряжения |
(кривая 4) для случая, когда |
конец обмотки А изолирован. На рис. 8-37 |
и 8-38 показа |
ны |
напряжения |
в точках |
А, |
В, |
С, |
D |
|
при |
импульсе |
3 7000/ИКС
|
|
|
|
|
ЮОО Шс |
Рис. 8-40. |
Импульс |
в |
на |
Рис. 8-39. |
|
Импульс |
в |
на |
правлении |
ВА |
при |
регули |
правлении |
ВА |
при |
регулирова |
ровании |
( + ), |
точка |
А |
за |
нии ( + ), |
точка |
А |
заземлена. |
землена. |
|
|
|
|
/ — напряжение |
в |
точке |
В; |
2—на |
3— напряжение в точке |
А; |
4 — |
пряжение в |
точке |
D. |
|
|
|
напряжение в точке С. |
|
|
в точке В и заземлении точки А через сопротивление 2г=300 Ом, в то время как при измерениях, соответ ствующих рис. 8-39 и 8-40, точка А была заземлена наглухо.
Видно, что напряжение в точке D изменяется во вре мени по прямой, на которую накладываются колебания малой амплитуды. Изменение во времени напряжения в точке А также линейно. Все это полностью соответст-
вует ранее полученным результатам [уравнения (8-52) — (8-54)].
Несмотря на то что при этих измерениях длина вол ны составляла 1 ООО мкс, напряжение как в точке D, так
и в точке С достигало небольшого значения (кроме |
случая |
изолированного |
конца А). |
|
|
|
В заключение был прове |
|
|
|
ден еще ряд измерений для |
|
|
|
случая, когда |
последова |
|
|
|
тельный трансформатор был |
|
|
|
|
|
•—• |
' |
зоо мкс |
|
Рис. 8-42. Напряжения в точ |
|
ке |
Л (/) |
и в точке |
D (2) |
|
в |
схеме рис. 8-41, г; = 300 Ом. |
777777777777777777777777777777.
Рис. 8-41. Схема подключе |
ЗООмкс |
ния |
последовательного |
|
трансформатора к |
вводу |
|
высокого |
напряжения В |
Рис. 8-43. Напряжение в точ |
автотрансформатора. |
|
ке С в схеме рис. 8-41, z( = |
1—5 — то |
же, что на |
рис. 8-7. |
= 300 Ом. |
подключен к точке В автотрансформатора. Измерения производились при полностью включенном регулирова-
5
1000"мкс
|
|
|
|
Рис. 8-45. Напряжение в точ |
|
|
|
|
ке D (1) и точке В (2) в схе |
|
|
|
|
ме рис. 8-44. |
7777777777777777777777777777. |
|
Рис. |
8-44. Схема |
для слу |
|
чая |
заземления |
точки |
А |
1000МКС |
через |
сопротивление |
z; = |
|
= 300 Ом. |
|
|
Рис. 8-46. Напряжение в точ |
1—5 — то же, что на рис. 8-7. |
ке С в схеме рис. 8-44. |
нии (—). Соответствующая схема при импульсе в точке А показана на рис. 8-41. Точка D была заземлена через сопротивление 300 Ом. На рис. 8-42 показаны напря жения для этого случая в точке А (кривая /) и в точке D (кривая 2), на рис. 8-43 — напряжение в точке С. На осциллограммах на рис. 8-45 и 8-46 представлены формы напряжений при импульсе в точке D автотрансформато ра для случая, когда точка А замкнута на землю через сопротивление 300 Ом (рис. 8-44). На рис. 8-45 кривая 1 показывает импульс напряжения в точке D, кривая 2-— напряжение в точке В, а на рис. 8-46 представлено на пряжение в точке С.
Глава девятая
ТЕХНИКА ИМПУЛЬСНЫХ ИСПЫТАНИИ
9-1. Импульсные испытания трансформаторов
полным напряжением
При проведении импульсных испытаний трансформаторов высо ким напряжением возникает ряд вопросов; наиболее важные из них изложены ниже.
1) Как должен подаваться импульс при различных схемах обмо ток высокого напряжения трансформатора?
2)Какая форма импульса должна быть выбрана; должны ли применяться срезанные импульсы?
3)Как убедиться в том, что трансформатор выдержал испыта ние без повреждений?
Так как импульсные процессы имеют линейный характер, то по
|
|
|
|
|
|
|
результатам, полученным |
при опытах |
с |
низким импульсным напря |
жением, можно судить о |
напряжениях |
при воздействии |
импульсов |
с большой амплитудой. Более того, было экспериментально |
показано |
[Л. 9-10], что импульсные |
процессы |
при |
пониженном |
напряжении |
в трансформаторе, вынутом из бака, |
мало |
отличаются |
от |
процессов |
при полном напряжении в трансформаторе, помещенном в бак. Это понятно, так как значительную часть емкости на землю составляет емкость на вторичную обмотку и магнитопровод, а различие в ди электрических проницаемостях масла и воздуха мало влияет на им пульсные процессы. Проведенные измерения показывают, что стальной стержень может быть заменен другим металлическим устройством, например проводящим тонким цилиндром, расположен ным внутри обмотки таким образом, что общая емкость обмотки на землю останется без изменения. При этом цилиндр может быть разрезанным или закороченным в одной или нескольких точках.
Импульсные процессы при разомкнутом или короткозамкнутом |
в од |
ной точке цилиндре протекают почти одинаково. Приведенные |
выво |
ды важны потому, что они дают нам возможность оценить заранее поведение обмотки -при импульсных воздействиях.
Очень часто трудно сделать необходимые отпайки даже при обмотке, не помещенной в бак. Тогда достаточно использовать не большие дополнительные электроды для измерения соответствующих напряжений емкостным путем.
Для измерений на пониженном импульсном напряжении с успе хом могут применяться так называемые анализаторы переходных процессов или генераторы повторяющихся импульсов. С их помощью можно изучать переходные процессы в любой точке обмотки транс форматора; для этого требуется иметь ряд отпаек на обмотке. Вме сто отпаек можно использовать соединения между отдельными ка
тушками. Эти измерения |
возможны |
до |
помещения |
|
трансформатора |
в бак. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализатор переходных |
процессов |
оказывает |
большую |
помощь |
при проектировании новых типов трансформаторов, |
так как он по |
зволяет быстро обнаружить на модели |
точки, где напряжения будут |
наибольшими, и дает возможность спроектировать |
конструкцию та |
ким образом, чтобы она имела необходимую прочность. |
|
|
Выбор |
схем |
импульсных |
испытаний |
трехфазных |
трансформато |
ров. При выборе |
схем |
импульсных |
испытаний |
трансформаторов |
Приходится |
учитывать перенапряжения |
не только в той обмотке, на |
которую падает импульс, но и в других |
обмотках. |
|
|
|
|
Если рассматривать перенапряжения в той обмотке, на которую |
падает |
импульс, |
то трансформатор |
нужно испытывать |
по |
схеме, |
которая |
была бы близка |
к схеме его включения в сеть в эксплуата |
ции. В этом |
случае нужно знать, следует ли подвергать импульсному |
воздействию только одну или одновременно ТРИ фазы. |
|
|
При |
падении |
волны |
на одну |
Фазу |
обмотки |
|
трансформатора |
с изолированной |
нейтралью |
(рис. 9-1) |
|
вблизи нейтрали |
возникают |
значительно |
меньшие напряжения по |
отношению к земле, чем при |
падении |
волн на три еазы. При падении волны по одной |
фазе про |
дольные градиенты вблизи нейтрали обычно меньше, чем в других частях обмотки. При этом нельзя пренебрегать напряжением между близлежащими точками соседних обмоток. Особое значение это име ет для испытания изоляции соединений и выводов переключателя при наличии в трансформаторе ответвлений от обмоток. Перена пряжения достигают здесь 80—100% амплитудного значения падаю щей волны.
При падении волны на три фазы обмотки трансформатора с изо лированной и невыведенной нейтралью (рис. 9-2) каждая фаза ведет себя как отдельная обмотка с изолированным концом. В на чале каждой фазы напряжения бѵдут несколько большими, чем при падении волны на одну фазу. Вблизи нейтрали напряжения много больше: перенапряжения относительно земли часто достигают значе
ния |
160—200%, |
а продольные перенапряжения 0,4—0,5'градиента |
на |
входе, в то время как при падении волны |
на одну |
фазу послед |
ние |
составляют |
величину порядка 0,3. Отсюда |
следует, |
что падение |
волн на три фазы значительно опаснее, чем на одну.
Как показывает опыт эксплуатации, вероятность падения волны на одну фазу гораздо больше, чем на три. Поэтому иногда реко мендуют проводить испытания путем подачи импульса на одну фазу.
Однако более правильным нужно считать испытание транс форматоров с обмотками, соединенными в звезду с изолированной нейтралью, импульсом, падающим на три фазы, так как в этом слу чае условия испытания являются более жесткими.