Сам 7 ел маш.docx

Самостійна робота 7

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

Модуль 2. Трансформатори

1. Поясніть поняття групи з’єднання обмоток трансформаторів та методику її

визначення.

Схеми і групи з`єднань обмоток трансформаторів Схеми з`єднань обмоток трифазних трансформаторів Трифазний трансформатор має дві трифазні обмотки - вищого (ВН) та нижчої (НН) напруги, в кожну з яких входять по три фазні обмотки, або фази. Таким чином, трифазний трансформатор має 6 незалежних фазних обмоток і 12 висновків з належними зажимами, при цьому вихідні висновки фаз обмотки вищої напруги позначають знаками A, B, С, кінцеві висновки - X, Y, Z, а для подібних висновків фаз обмотки нижчої напруги використовують такі позначення: a, b, c, x, y, z. У більшості випадків обмотки трифазних трансформаторів з`єднують або в зірку -Y, або в трикутник -

(рис. 1). Вибір схеми з`єднань залежить від умов роботи трансформатора. Наприклад, в мережах з напругою 35 кВ і більше прибутково з`єднувати обмотки в зірку і заземлювати нульову точку, тому що при цьому напруга проводів лінії передачі буде в √3 разів менше лінійного, що призводить до зниження ціни ізоляції. рис.1 Освітлювальні мережі прибутково будувати на найвище напруження, але лампи розжарювання з величезним номінальною напругою мають малу світлову віддачу. Тому їх доцільно живити від зниженої напруги. У цих випадках обмотки трансформатора також прибутково з`єднувати в зірку (Y), включаючи лампи на фазну напругу. З іншого боку, з точки зору умов роботи самого трансформатора, одну з його обмоток доцільно включати в трикутник (Δ). Фазний коефіцієнт трансформації трифазного трансформатора знаходять, як співвідношення фазних напруг при холостому ході: nф = Uфвнх / Uфннх, а лінійний коефіцієнт трансформації, що залежить від фазного коефіцієнта трансформації і типу з`єднання фазних обмоток вищої і нижчої напруги трансформатора, за формулою: nл = Uлвнх / Uлннх. Якщо з`єднань фазних обмоток виконано за схемами «зірка-зірка» (Y / Y) або «трикутник-трикутник» (Δ / Δ), то обидва коефіцієнта трансформації схожі, тобто nф = nл. При з`єднанні фаз обмоток трансформатора за схемою «зірка - трикутник» (Y / Δ) - nл = nф√3, а за схемою «трикутник-зірка» (Δ / Y) - nл = nф / √3 Групи з`єднань обмоток трансформатора Група з`єднань обмоток трансформатора характеризує обопільну орієнтацію напруг первинної і вторинної обмоток. Зміна обопільною орієнтації цих напруг здійснюється відповідної перемаркировкой початків і кінців обмоток. Стандартні позначення початків і кінців обмоток високої і низької напруги показані на рис.1. Розглянемо спочатку вплив маркування на фазу вторинного напруги по відношенню до первинного на прикладі однофазового трансформатора (рис. 2 а). рис.2 Обидві обмотки розміщені на одному стрижні і мають однакове напрямок намотування. Будемо вважати верхні клеми началами, а нижні - кінцями обмоток. Тоді ЕРС YO1 і E2 будуть збігатися по фазі і відповідно будуть збігатися напруга мережі U1 і напруга на навантаженні U2 (рис. 2 б). Якщо зараз у вторинній обмотці прийняти оборотну маркування затискачів (рис. 2 в), то по відношенню до навантаження ЕРС Е2 змінює фазу на 180 °. Отже, і фаза напруги U2 змінюється на 180 °.

2. Проаналізуйте паралельну роботу двох трифазних трансформаторів за

нерівності коефіцієнтів трансформації.

1. При однаковій первинному напрузі вторинні напруги повинні бути рівні. Іншими словами, трансформатори повинні мати однакові коефіцієнти трансформації: kI = kII= kIII= ... При недотриманні цієї умови, навіть в режимі х. х., між паралельно включеними трансформаторами виникає зрівняльний струм, обумовлений різницею вторинних напруг трансформаторів (Рис. 2.8, а):

де ZkI и ZkII - внутрішні опору трансформаторів.

Мал. 2.8. Поява напруги ?U при недотриманні умов включення трансформаторів на паралельну роботу

При навантаженні трансформаторів зрівняльний струм накладається на навантажувальний. При цьому трансформатор з більш високим вторинною напругою х. х. (З меншим коефіцієнтом трансформації) виявляється перевантаженим, а трансформатор рівній потужності, але з великим коефіцієнтом трансформації - недовантаженим. Так як перевантаження трансформаторів неприпустима, то доводиться знижувати загальну навантаження. При значній різниці коефіцієнтів трансформації нормальна робота трансформаторів стає практично неможливою. Однак ГОСТ допускає включення на паралельну роботу трансформаторів з різними коефіцієнтами трансформації, якщо різниця коефіцієнтів трансформації не перевищує ± 0,5% їх середнього значення:

де - Середнє геометричне значення коефіцієнтів трансформації.

2.Трансформатори повинні належати до однієї групи з'єднання.При недотриманні цієї умови вторинні лінійні напруги трансформаторів виявляться зсунутими по фазі відносно один одного і в ланцюзі трансформаторів з'явиться різницеві напруга ?U, під дією якого виникне значний зрівняльний струм. Так, якщо включити на паралельну роботу два трансформатора з однаковими коефіцієнтами трансформації, але один з них належить до нульової (Y / Y-0), а інший - до одинадцятої (Y / A-11) групам з'єднання, то лінійна напруга U2I першого трансформатора, буде більше лінійної напруги U2II другого трансформатора в раз (U2I / U2II = ). Крім того, вектори цих напруг виявляться зсунутими по фазі відносно один одного на кут 30 ° (рис. 28, б). У цих умовах у вторинному ланцюзі трансформаторів з'явиться різницеві напруга ?U. Для визначення величини ?Uвоспользуемся побудовами рис. 28, б: відрізок ОА дорівнює U2II/ 2 або, враховуючи, що U2II = U2I / , отримаємо ОА = 0,5U2I. Отже, трикутник, утворений векторами напруг U2I, U2IIі ?U - рівнобедрений, а тому різницева напруга ?U = U2II. Поява такого різницевого напруги привело б до виникнення у вторинній ланцюга трансформаторів зрівняльного струму, в 15-20 разів перевищує номінальний струм навантаження, т. Е, виникла б аварійна ситуація. Величина ?U стає ще більшою, якщо трансформатори належать нульовий і шостий групам з'єднання (?U = 2U2), Так як в цьому випадку вектори лінійних вторинних напруг виявляться в протифазі

3.Проаналізуйте паралельну роботу двох трифазних трансформаторів за

різних напруг к.з.

4. Проаналізуйте різновиди трансформаторів.

Види трансформаторів

Силові трансформатори – найбільш поширений тип трансформаторів. Вони призначені для зміни енергії змінного струму в електромережах енергосистем, в мережах освітлення або живлення електрообладнання.

Класифікуються за кількістю фаз і номінальної напруги.

Найбільш відомі низьковольтні однофазні та трифазні трансформатори серії ТП і ОСМ .

Серед високовольтних трансформаторів найбільш використовувані на даний момент в енергетиці трансформатори ТМГ – з масляним охолодженням в герметичному баку. Перевагами даної серії є високий ККД (до 99 %), високі показники захисту від перегріву, високі експлуатаційні характеристики і мінімальне обслуговування під час використання.

Крім силових, існують трансформатори різних типів і призначення: для вимірювання великих напруг і струмів (вимірювальні трансформатори), для перетворення напруги синусоїдальної форми в імпульсну (імпульсні трансформатори), для перетворення імпульсів струму і напруги (імпульсні трансформатори), для виділення змінної складової струму, для розділення електричних ланцюгів на гальванічно не зв'язані між собою частини, для їх узгодження і т.д.

Вимірювальні трансформатори – електротехнічні пристрої, призначені для зміни рівня напруги з високою точністю трансформації.

Класифікуються за призначенням, зміною рівня напруги або струму.

Також діляться на низьковольтні трансформатори струму типу Т, 066 ТШ- 0, 66, ТТІ - 066 і високовольтні трансформатори напруги, такі як НАМИТ і ЗНОЛ.

Вторинні обмотки даних пристроїв з'єднані з вимірювальними пристроями (амперметрами, лічильниками електроенергії, вольтметрами, фазометри, реле струму і т.д.) Застосування даного обладнання дозволяє ізолювати вимірювальне обладнання від великих струмів і напруг вимірюваного ланцюга, і створює можливість стандартизації вимірювального устаткування.

Автотрансформатори – трансформатори, дві або більше обмоток якого мають спільну частину. Це є варіант виконання силового трансформатора, в якому первинна і вторинна обмотки сполучені безпосередньо, і мають за рахунок цього не тільки електромагнітний зв'язок, а й електричний. Обмотка автотрансформатора має декілька виводів (як мінімум 3), при підключенні до яких, можна отримувати різні напруги.

Перевагою автотрансформатора є вищий ККД, оскільки лише частина потужності піддається перетворенню – це особливо суттєво, коли вхідна і вихідна напруги відрізняються незначно. Недоліком є відсутність електричної ізоляції (гальванічної розв'язки) між первинним і вторинним колом. У промислових мережах, де наявність заземлення нульового проводу обов'язкова, цей чинник

ролі не грає, зате суттєвою є менша витрата сталі для осердя, міді для обмоток, менша вага і габарити, і в результаті – менша вартість.

Імпульсні трансформатори – трансформатори з феромагнітним осердям, для перетворення імпульсів електричного струму або напруги з тривалістю імпульсу до десятків мікросекунд з мінімальним спотворенням форми імпульсу. Імпульсні трансформатори в радіолокації, імпульсному радіозв'язку, автоматиці і обчислювальній техніці служать для узгодження джерела імпульсів з навантаженням, зміни полярності імпульсів, розділення електричних ланцюгів по постійному і змінному струму додавання сигналів, запалювання імпульсних ламп тощо.

Робота імпульсного трансформатора істотно відрізняється під час формування фронту і вершини імпульсу. Для кращої передачі фронту і спаду імпульсу необхідно, щоб міжвиткова ємність обмоток, паразитні ємності монтажу і індуктивність розсіяння імпульсного трансформатора були мінімальними. Зменшення міжвиткових ємностей досягається використанням сердечників малих розмірів, відповідним намотуванням і взаємним розташуванням обмоток, а також зменшенням числа витків (при цьому знижується коефіцієнт трансформації). В імпульсних трансформаторах застосовують сердечники з пермалою, кремнистої трансформаторної сталі, феритів та інших матеріалів з високою магнітною проникністю.