
- •Конспект лекций по дисциплине «электроэнергетика (электрические системы и сети)»
- •Содержание
- •1. Общая характеристика электрических сетей
- •1.2. Классификация электрических сетей
- •2. Схемы замещения линий электропередачи
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Активное сопротивление линии
- •2.3. Индуктивное сопротивление линии
- •2.4. Проводимости линий
- •2.5. Упрощенные (практически применяемые) схемы замещения линий
- •3. Схемы замещения трансформаторов
- •3.1. Двухобмоточные трансформаторы
- •3.2. Трехобмоточные трансформаторы
- •3.3. Автотрансформаторы
- •Io Uc о
- •3.4. Трансформаторы с расщепленной обмоткой
- •4. Потери и падения напряжения в электрических сетях
- •5. Потери мощности в электрических сетях
- •5.1. Классификация потерь мощности
- •5.2. Потери мощности в линиях
- •5.3. Потери мощности в трансформаторах
- •6. Потери энергии
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Метод средних нагрузок
- •6.3. Метод времени максимальных потерь
- •7. Способы задания нагрузок и генераторов
- •Библиографический список
3.2. Трехобмоточные трансформаторы
Трехобмоточным называется трансформатор, у которого имеется 3 обмотки: высшего, среднего и низшего напряжений. Условное обозначение показано на рис. 3.4, а схема замещения – на рис. 3.5. Обозначения на рисунках: Uв, Uс, Uн – соответственно высшее, среднее и низшее напряжения; Rв, Rс, Rн – активные сопротивления обмоток соответственно высшего, среднего и низшего напряжений, приведенные к высшему напряжению; Хв, Хс, Хн – индуктивные сопротивления обмоток; kтрвс – коэффициент трансформации со стороны высшего напряжения на сторону среднего напряжения; kтрвн – коэффициент трансформации со стороны высшего напряжения на сторону низшего напряжения.
В отличие от двухобмоточных, у трехобмоточных трансформаторов производится не один, а три опыта короткого замыкания.
Опыт №1: обмотка низшего напряжения размыкается, обмотка среднего напряжения замыкается накоротко, а на обмотку высшего напряжения подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания обмоток высшего и среднего напряжений. Оно выражается в процентах от номинального напряжения трансформатора и обозначается Uквс%. Как и у двухобмоточных трансформаторов, в данном опыте фиксируется потребляемая трансформатором активная мощность. Она называется потерями короткого замыкания в обмотках высшего и среднего напряжений и обозначается ΔРквс.
Опыт №2: обмотка среднего напряжения размыкается, обмотка низшего напряжения замыкается накоротко, а на обмотку высшего напряжения подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания обмоток высшего и низшего напряжений и обозначается Uквн%. Соответствующие потери короткого замыкания обозначаются ΔРквн.
Опыт №3: обмотка высшего напряжения размыкается, обмотка низшего напряжения замыкается накоротко, а на обмотку среднего напряжения подается такое напряжение, чтобы в трансформаторе протекали номинальные токи. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания обмоток среднего и низшего напряжений и обозначается Uксн%. Соответствующие потери короткого замыкания обозначаются ΔРксн.
Rс
Xс
kтрвс
Uс
Uв
Rв
Xв
Uв
Uс
Uн
Рис. 3.4. Условное обозначение трехобмоточного трансформатора
kтрвн
Rн
Xн
Uн
Рис. 3.5. Схема замещения трехобмоточного трансформатора
По аналогии с двухобмоточными трансформаторами можно записать следующее выражение:
,
(3.15)
где ΔРкв – потери короткого замыкания в обмотке высшего напряжения, то есть потери активной мощности, возникающие в этой обмотке при номинальном токе.
У
трехобмоточных трансформаторов все
три обмотки выполняются одинаковой
мощности. Поэтому потери короткого
замыкания и активные сопротивления
обмоток одинаковы. Поскольку
,
то
.
Подставив
это выражение в (3.15), окончательно
получим
.
(3.16)
Индуктивные сопротивления трехобмоточного трансформатора (по аналогии с двухобмоточным) равны
,
(3.17)
где под i понимаются индексы в, с или н; Uкi% – напряжение короткого замыкания в i-й обмотке, выраженное в процентах от номинального напряжения.
Напряжения короткого замыкания связаны друг с другом соотношениями
,
(3.18)
,
(3.19)
,
(3.20)
Совместно решая уравнения (3.18)–(3.20), получим следующие выражения для расчета величин Uкв%, Uкс% и Uкн%:
,
(3.21)
,
(3.22)
.
(3.23)
Потери холостого хода трехобмоточных трансформаторов определяются так же, как у двухобмоточных трансформаторов. Номинальные коэффициенты трансформации равны
,
,
(3.24)
где Uс,ном – номинальное среднее напряжение трансформатора.