книги из ГПНТБ / Поярков К.М. Регулируемые трансформаторы и их эксплуатация, 1962. - 176 с. с

пенчатых переключателей с контакторами выполняется глухое подсоединение омического сопротивления к одно­ му из ответвлений обмотки. В этом случае отвод тока производится непосредственно через контактор. Ука­ занные способы включения сопротивлений применяются для отечественных переключателей и соответствуют схе­ мам, приведенным на рис. 1.

Рассмотрим последовательность переключения, на­ пример, с шестого ответвления регулирования на пят'ое с применением обоих видов токоограничивающих сопро­ тивлений.

На рис. 8 показаны пять основных положений для одной фазы регулирующих устройств трех типов: со­ стоящих из переключателя (первый тип), переключателя со вспомогательными контакторами (второй тип) и только контактора (третий тип); там же даны вектор­ ные диаграммы изменения напряжений для регулирую­ щих устройств первых двух типов. iB первом положении оба подвижных контакта переключателей установлены на одном ответвлении регулирования. По обеим частям реактора протекают токи, равные половине тока нагруз­ ки и противоположно направленные (потери в реакторе невелики). Оба вспомогательных контактора переклю­ чателя замкнуты. В схеме 3-го типа при наличии только одного контактора последний подключает ответвление регулирования непосредственно и токоограничивающее сопротивление отключено. Такое положение регулирова­ ния для всех схем является рабочим, и напряжение трансформатора соответствует 6-й 'ступени регулиро­ вания:

тельно включается половина реактора и по его обмотке

дуктивное сопротивление реактора (активным сопротив­ лением реактора пренебрегаем). Напряжение для этого

20

положения регулирования равно Uu = f/s —|—Ш с — / н 4^- .

У переключателя третьего типа в положении II оми­ ческое сопротивление зашунтировано.

В положении III подвижные контакты переключа­ телей установлены на разных ответвлениях и регули­ руемая секция обмотки замкнута на реактор. Такое по­ ложение принято называть положением „моста". В корот­ козамкнутом контуре протекает геометрическая сумма

/' н

половины тока нагрузки -у- и циркулирующего в секции

щего сопротивления. В этом положении напряжение

могательный контактор Kt, который разрывает цепь циркулирующего в контуре тока. В этой схеме подвиж­ ный контакт переключателя П-1 переключается вхо­ лостую, т. е. после разрыва цепи циркулирующего тока. Напряжение этого положения регулирования будет Ulv—

= t/5— / в 4 р ; таким образом, напряжение внешней цепи

22

Последнее положение V для всех типов переключа­ телей является рабочим, так как оба подвижных кон­ такта П-1 и П-2 и основной контактор К установлены на одном регулировочном ответвленйи. Напряжение для этого положения составляет UY = U5, т. е. равно напря­ жению низшей ступени регулирования. На этом процесс переключения заканчивается.

Таким образом, переключение со ступени на ступень осуществляется без разрыва тока нагрузки за счет опре­ деленной последовательности движения контактов пере­ ключателей.

В эксплуатации могут встретиться переключатели, оборудованные быстродействующими контакторами сек­ торного типа, поочередно закорачивающими несколько омических сопротивлений в процессе переключения. Принципиальная схема соединения обмоток с такими контакторами была приведена на рис. 1,6. В таких схе­ мах контакторы применяются только для разрыва дуги и переброса тока нагрузки с одного ответвления регули­ рования на другое; само подключение необходимого от­ ветвления обмотки производится заранее вспомогатель­ ным переключателем избирательного типа. На рис. 9 по­ казаны пять характерных положений контактора при переключении с 3-то на 4-е ответвление с применением омических сопротивлений. В рабочем положении ток нагрузки проходит через контактор секторного типа и

тором и ток короткозамкнутой секции проходит через них. Последовательность работы контактора ясна из рис. 9, где приведена лишь принципиальная схема устройства и вспомогательные переключатели не пока­ заны. Переключение характеризуется поочередным вве­ дением в цепь обоих сопротивлений и одним положени­ ем моста, т. е. наличием тех же основных пяти положе­ ний регулирования. Таким образом, для нескольких то­ коограничивающих сопротивлений процесс перехода с одного ответвления на другое принципиально ничем не отличается от рассмотренной выше последовательно­ сти переключения для одного сопротивления или реак­ тора.

На практике для секторных контакторов применяют не два, а несколько сопротивлений — обычно две группы

23

по три сопротивления в каждой. При этом для сопро­ тивлений каждой группы выдерживается соотношение 1:1,5: 2. Сопротивления через контактор включаются в нейтраль обмотки трансформатора.

в) Способы включения токоограничивающих сопротивлений

Индуктивные токоограничивающие сопротивления могут включаться по симметричной схеме (рис. 8) с от­ бором тока в средней точке и несимметрично, когда от­ бор тока в рабочем положении производится через один подвижный контакт (рис. 10). Для омических сопротив­ лений также может быть применено несимметричное включение, подобное показанному на рис. 10, поэтому на рисунке дано общее обозначение сопротивления. В мощных трансформаторах, как правило, применяют симметричный способ включения индуктивного сопротив­ ления, дающий определенные преимущества. Так, в ра­ бочем положении переключателя (также и в положении моста) оба контакта нагружены только половиной рабо­ чего тока и при переключениях оба подвижных контак­ та находятся в одинаковых условиях. В трансформато­ рах средних мощностей и распределительных, снабжен­ ных контакторами и омическими сопротивлениями, нахо­ дит применение несимметричное включение, которое можно осуществить различно.

24

В общем случае при несимметричном включении один из подвижных контактов подсоединяется непосред­ ственно к отводу, а другой включен последовательно с сопротивлением. Условимся первый из них называть основным (ОК), а контакт, соединенный последователь­ но с сопротивлением,—вспомогательным (УЗ/С). Рас­ смотрим рабочий процесс переключения, который в за-

Рис. 10. Процесс переключения контактов в двух направлениях при различных способах несимметричного включения токоограничиваю­ щего сопротивления.

ОК —основной подвижный контакт переключателя; ВК—то же вспомогатель* ный; ТС—токоограничивающее сопротивление; РО — регулировочная обмотка; / н —номинальный рабочий ток; / с— то же, циркулирующий в положении моста;

Р0 к, Р п к —мощность, разрываемая основным и вспомогательным контактами соответственно.

висимости от способа включения контактов будет раз­ личным.

Одним из способов включения предусматривается движение основного контакта первым в направлении введения витков регулирования (первый способ, рис. 10). При движении из рабочего положения вниз основной контакт разрывает номинальный ток нагрузки; если же переключение происходит из положения моста, то цепь короткозамкнутой секции размыкает уже вопомогатель-

25

ный контакт,-который разрывает циркулирующий в сек­ ции ток. Обычно величину сопротивления подбирают так,

переключателя вверх мощность разрыва также одина­ кова и равна нулю, так как в рабочем положении ток через вспомогательный контакт практически не прохо­ дит и он отключается вхолостую, а в положении моста основной контакт разрывает ток, равный геометрической разности токов рабочего и циркулирующего (эти токи направлены встречно). Таким образом, обратное дви­ жение переключателя происходит без разрыва дуги.

При втором способе включения токоограничивающе­ го сопротивления движение в сторону введения витков регулирования начинает вспомогательный контакт, ко­ торый разрывает цепь вхолостую, и мощность разрьгаа близка к нулю. Если переключение происходит из поло­ жения моста, то первым начинает движение основной контакт, через который проходит ток нагрузки. В дан­ ном положении основной контакт разрывает двойное зна­ чение тока нагрузки (этот ток совпадает по направле­ нию с циркулирующим). Так как напряжение на кон­ такте будет равно напржению ступени регулирования и напряжению на концах сопротивления, то мощность,

основной контакт, не защищенный токоограничивающим сопротивлением. Наибольшее значение разрываемой мощности составляет всего лишь P = At/c/H (рис. 10).

Таким образом, наиболее тяжелые условия комму­ тации контактов будут иметь место в положении моста при совпадении рабочего тока нагрузки с циркулирую­ щим. Поэтому второй способ включения сопротивления является нежелательным, так как приводит к резкому ухудшению условий коммутации контактов.

Недостатком несимметричного включения сопротив­ лений является также и то, что в рабочем положении переключателя нагруженным остается только один (ос­ новной) контакт, пропускающий полный ток нагрузки. При переключениях возможен также неравномерный износ контактов.

В случае симметричного включения реактора поло­

26

жение моста может быть использовано в качестве рабо­ чего, что дает определенные преимущества, так как поз­ воляет регулировать напряжение более мелкими ступе­ нями. К недостаткам схем симметричного включения следует отнести увеличенный по сравнению с несимме­ тричным способом включения расход активных материа­ лов, так как расчет обмоток реактора ведется на полный рабочий ток трансформатора.

На работу контакторов, оборудованных активными сопротивлениями (ом. рис. 9), кроме способа включения сопротивлений, существенное влияние оказывает также последовательность срабатывания основных и вспомога­ тельных контактов. Если разрыв цепи тока нагрузки осуществляется одним из основных контактов (а или г) и происходит в положении моста, т. е. когда оба вспомо­ гательных контакта б и в уже замкнуты, то в более тя­ желых условиях находятся основные контакты. Такая схема переключения получила название «схемы вымпе­ ла» по внешнему виду векторной диаграммы переклю­ чения.

При другой последовательности срабатывания цепь тока нагрузки в положении моста разрывает вспомога­ тельный контакт (б или в). Так как основные контак­ ты а и г при этом разомкнуты, го в более тяжелых условиях окажутся контакты б и в. Такая схема, при ко­ торой основные контакты замыкаются отдельно от вспомогательных, получила название «схемы флага». Таким образом, в зависимости от способов подключения токоограиичивающих сопротивлений, можно создавать различные условия для работы основных и вспомога­ тельных контактов.

3. МЕТОДЫ РАСШИРЕНИЯ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ

ИУВЕЛИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

а) Расширение областей применения переключателей

Обычно переключающие устройства рассчитываются

на определенные рабочие токи и напряжения и поэтому имеют ограниченную область применения. Если для трансформаторов очень больших мощностей бывает оправдано индивидуальное изготовление переключаю­ щей аппаратуры, то для менее мощных необходимо най-

27

ти такую конструкцию переключателя, чтобы ее можно было применять к возможно большему числу типораз­ меров трансформаторов. Так, по данным зарубежных установок, для мощностей 5—20 тыс. ква применяется довольно большое количество типов переключателей, в то время как для мощностей 750—5 000 ква исполь­ зуется лишь несколько стандартных конструкций.

ного трансформатора для облегчения работы пе­ реключающей аппаратуры.

а—для силового трансформатора без пересоединения обмо­ ток; б —то же для различных соединений обмоток.

При соответствующих способах включения переклю­ чающей аппаратуры она может быть применена для до­ статочно большого количества трансформаторов. При этом за счет правильного выбора параметров цепи пе­ реключения условия ее использования могут быть облег­ чены, срок службы увеличен, а стоимость снижена. По­ этому выбору способа включения переключающей ап­ паратуры уделяется серьезное внимание.

Если номинальный ток силового трансформатора превышает ток переключателя, то последний может быть применен при наличии вспомогательной аппаратуры в виде последовательного трансформатора, схема которого ■приведена на рис. И,а. В тех случаях, когда обмотки трансформаторов выполнены на несколько соединений, последовательный трансформатор включается так, что-

28

бы получить соответствующее изменение напряжения при любых соединениях (рис. 11,6).

Иногда для снижения напряжения на контактах пе­ реключателя и облегчения процесса коммутации последо­ вательно с реактором включают добавочные катушки, располагая их на главном сердечнике трансформатора.

Для вольтодобавочных автотрансформаторов может применяться та же аппаратура, что и для регулируемых трансформаторов. Так как переключающие устройства вольтодобавочных автотрансформаторов должны быть рассчитаны на полный ток линии и ее напряжение, очень часто при высоких напряжениях '(порядка

•ПО кв) применение дополнительной аппаратуры для по­ лучения более низких напряжений также становится оправданным. При этом наиболее экономичные решения могут быть достигнуты при использовании стандартной переключающей аппаратуры, рассчитанной на средние напряжения.

'В регулировочных трансформаторах расширение об­ ласти применения переключателей может быть получе­ но за счет конструкций трансформаторов с двумя сердеч­ никами: изолированным последовательным и возбуж­ дающим (рис. 12,а). Первичная обмотка трансформато­ ра обычно соединяется в звезду, а вторичная, снабжен­ ная регулировочными ответвлениями, — в треугольник. При такой схеме оборудование вспомогательной цепи, состоящей из вторичной обмотки возбуждающего транс­ форматора и первичной обмотки последовательного, изо­ лировано от главной цепи и поэтому может быть скон­ струировано на более низкие напряжения. Для подоб­ ных схем некоторая экономия активных материалов может быть получена при так называемом потенциометри­ ческом методе включения вторичной обмотки возбуж­ дающего и первичной обмотки последовательного транс­ форматоров, что показано на рис. 12,6. При таком вклю­ чении изменение регулировочных ответвлений можно производить попеременно и в противоположных направ­ лениях так, чтобы в любых крайних положениях пол­ ностью использовалась вся вторичная обмотка. Преиму­ ществом этой схемы является отказ от токоопраничивающего сопротивления, роль которого при переключениях может играть первичная обмотка последовательного трансфорсматора. Дальнейшее усовершенствование схе-

29