16. Схема замещения автотрансформатора для расчета режима электрической сети.

Автотрансформатором называется трехобмоточный трансформатор, у которого обмотка среднего напряжения является частью обмотки высшего напряжения. Условное обозначение автотрансформатора показано на рисунке 16.1, а его принципиальная схема – на рисунке 16.2.

Обмотка среднего напряжения называется также общей обмоткой, так как принадлежит одновременно сторонам высшего и среднего напряжения (обозначена на рисунке буквой "О"). Оставшаяся часть обмотки высшего напряжения называется последовательной обмоткой (обозначена на рисунке буквой "П").

Наибольшая мощность, которую можно передать через автотрансформатор без его перегрузки из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения при разомкнутой обмотке низшего напряжения, называется номинальной. Эта мощность равна

. (16.1)

Часть номинальной мощности передается из сети высшего напряжения в сеть среднего напряжения чисто гальванически. Оставшаяся часть мощности передается электромагнитным путем и называется типовой мощностью. Определим ее как мощность, проходящую через последовательную обмотку:

, (16.2)

где U_в,ном – номинальное высшее напряжение трансформатора, кВ;

U_с,ном – номинальное среднее напряжение трансформатора, кВ;

U_н,ном – номинальное низшее напряжение трансформатора, кВ.

 – коэффициент выгодности, который всегда меньше единицы.

Общая и последовательная обмотка рассчитываются на типовую мощность, которая меньше номинальной. Поэтому автотрансформатор имеет меньшие габариты и потери мощности, чем аналогичный трехобмоточный трансформатор. Чем меньше типовая мощность (коэффициент выгодности), тем экономичнее автотрансформатор.

К недостаткам автотрансформатора можно отнести следующее:

1) В сетях высшего и среднего напряжений должны быть одинаковые режимы работы нейтрали;

2) В некоторых режимах ток в общей обмотке I₀ может превысить допустимое значение даже при передаче мощности меньше номинальной.

Схема замещения автотрансформатора такая же, как у трехобмоточного трансформатора. Ее параметры рассчитываются так же за исключением активного сопротивления обмотки низшего напряжения, которое равно

, (16.3)

где S_н,ном – номинальная мощность обмотки низшего напряжения (каталожные данные), МВА.

17. Понятие падения и потери напряжения в элементе электрической сети.

Рассмотрим линию электропередачи, по которой протекает ток I и передается мощность S, а напряжения в начале (со стороны источника питания) и в конце (со стороны нагрузки) соответственно равны U₁ и U₂ (рисунке 17.1).

Падением напряжения называется разность комплексов напряжений в начале и в конце элемента сети (в данном случае линии) .

Потерей напряжения называется разность модулей напряжений в начале и в конце элемента сети .

Падение напряжения – величина векторная, а потеря напряжения – скалярная.

На рисунке 17.2 изображена векторная диаграмма линии. Напряжения на этой диаграмме по модулю равны линейным, а по фазе – фазным.

Построение векторной диаграммы начинается с векторов и при условии, что ток имеет активно-индуктивный характер. Затем строятся падения напряжения на активном, реактивном и полном сопротивлении линии ,и. Прибавив последний вектор к , получим напряжение в начале линии.

Вектор представляет собой падение напряжения в линии , а отрезокCD – потерю напряжения .

Выразим падение напряжения через передаваемую мощность

, (17.1)

где U – напряжение, в качестве которого может быть принято напряжение либо в начале, либо в конце данного элемента сети (при приближенных расчетах может использоваться также номинальное напряжение).

Величина ΔU_np называется продольной составляющей падения напряжения и представляет собой действительную часть падения напряжения (вектор ).

Величина ΔU_non называется поперечной составляющей падения напряжения и представляет собой мнимую часть падения напряжения (вектор ).

Значения продольной и поперечной составляющей падения напряжения зависят от того, через какое напряжение они рассчитаны. В случае, рассмотренном на рисунке 17.2, этим напряжением является U₂. Модуль и фаза напряжения U₁ равны

, (17.2)

. (17.3)