Zagryadtskiy_elektr_mashiny_1

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Государственный университет — учебно-научно-производственный комплекс (бывш. ОрелГТУ)

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

S1 : S2 : S3 =

uk1 % uk 2 % uk 3 %

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.03.2016

Размер:

3.97 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1710 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

замещения,

рис.

2.31. Из

теоретических основ электротехники из-

вестно, что токи

I 1 , I 2 , I 3

определяются через ток İ и сопротивле-

ния z k1 , z k 2 ,

zk 3 следующим образом

I 1

(2.73)

z k1

1 z ki

I 2

(2.74)

z k 2

1 z ki

I 3

(2.75)

Рис. 2.31. Упрощенная схема замещения

z k 3

параллельно работающих трансформаторов

i 1 z ki

с разными сопротивлениями короткого

где n – число трансформаторов.

замыкания

Примем n

Мощности отдельных трансформаторов запишутся:

mU1 I1 * ,

S 2

mU1 I2 *,

S 3

mU1 I3 *.

Поскольку фазовая разность токов трансформаторов незначи-

тельна, то для получения полной мощности S всех трансформаторов допустимо складывать их модули, а не векторы.

Мощность, потребляемая всеми трансформаторами

S S1 S2 S3 mU1I .

Сопротивление короткого замыкания первого трансформатора

z		uk1 %	U н	.
	k1
		100 I1н

Подставим zk1 в формулу (2.73) и далее в формулу для мощности первого трансформатора S1. Тогда

S1				S		.

	u	k1	% n S		нi
	u		% n S

	Sн1			i 1 uкn %

В относительных единицах

S1 S1 / Sн1 S / uk1 %	Sнn	.	(2.76)
	uкn %

Выражения, аналогичные (2.76), можно записать для S2и S3 . Отсюда следует, что

Для успешной параллельной работы напряжения короткого замыкания должны быть одинаковыми. На практике они могут отличаться не более, чем на 10 %.

Пример 16. Параллельно включены четыре трансформатора, имеющие следующие мощности и напряжения короткого замыкания:

S1 = 3200 кВА,	uk1 % = 5,2 %,
S2 = 2400 кВА,	uk 2 % = 5,5 %,
S3 = 1800 кВА,	uk 3 % = 5,9 %,
S4 = 1350 кВА,	uk 4 % = 5,0 %.

Определить относительную нагрузку каждого трансформатора.

Решение:

Суммарная мощность всех трансформаторов

S S1		S2		S3	S4		3200		2400		1800 1350 8750 кВА.
Определим сумму
	Sнn		3200		2400		1800		1350		615,38
	uкn %			5,2	5,5			5,9		5
											.
436,36				305,08		270		1626,82

Относительная нагрузка первого трансформатора

S1	S /	uk1 %			Sнn	8750 /(5,2 1626,82)		1,03 ,
S1	S /	uk1 %	uкn %			8750 /(5,2 1626,82)		1,03 ,
			uкn %
второго
S2	S /	uk 2 %			Sнn	8750 /(5,5 1626,82)		0,977 ,
S2	S /	uk 2 %			uкn %	8750 /(5,5 1626,82)		0,977 ,
					uкn %
третьего
S3	S /	uk 3 %			Sнn	8750 /(5,9 1626,82)		0,911,
S3	S /	uk 3 %		uкn %		8750 /(5,9 1626,82)		0,911,
				uкn %
четвертого
S4	S /	uk 4 %			Sнn		8750 /(5 1626,82)	1,08 .
S4	S /	uk 4 %			uкn %		8750 /(5 1626,82)	1,08 .
					uкn %

Таким образом, первый трансформатор перегружен на 3 %, второй недогружен на 2,3 %, третий недогружен на 8,9 %, четвертый перегружен на 8 %. Для устранения перегрузки первого трансформатора необходимо снизить общую нагрузку всей подстанции до величины

8750 : 1,03 = 8495 кВА.

Вопросы для самоконтроля

1.Для чего необходима параллельная работа трансформаторов?

2.Сформулируйте условия параллельной работы трансформа-

торов.

3.Почему в трансформаторе появляются уравнительные токи? Где они протекают?

4.Каким образом определяется нагрузочный ток в параллельно работающих трансформаторах при наличии уравнительного тока?

5.Можно ли включить на параллельную работу трехфазный стержневой трансформатор и групповой трансформатор?

6.Будет ли считаться параллельной работа трансформаторов, когда первичные обмотки присоединены к одной сети, а вторичные обмотки к разным сетям?

2.13.Включение ненагруженного однофазного трасформатора в сеть

При синусоидальном напряжении дифференциальное уравнение трансформатора, согласно (1.15), представится

r i

dФ

(2.77)

1 1

Первичный ток можно записать:

W1Ф

(2.78)

Подставляя (2.78) в (2.77) и полагая, что u1 U1m sin t

, по-

лучим уравнение

dФ

U1m

sin t

Решение этого дифференциального уравнения:

ФФ Ф Фm cost Фm cos Фост e t / 0 ,

где Фm – максимальный магнитный поток, Фост – поток остаточного намагничивания,

– фаза напряжения, соответствующая моменту включения,

Фm – максимальное значение потока можно определить по выражению

Фm		L1U1m					,

		r12
	W1	r12	2	L12
	arctg		L1			,
	arctg		r1		2	,

0 – постоянная времени апериодического потока. Она равна

0 L1 / r1 .

Наиболее неблагоприятный случай включения трансформатора в сеть будет в момент прохождения напряжения через нуль, т.е. когда начальная фаза = 0. В этом случае установившая составляющая

магнитного потока равна Фm cos( t) , а апериодическая состав-

ляющая магнитного потока –	Ф	m	Ф	e t / 0 , рис. 2.32. Макси-
		m	о с т
мальное значение магнитного потока ≈ 2Ф m				имеет место через полпе-

риода после включения (через 0,01с для промышленной частоты 50 Гц). Максимальный всплеск потока вызовет максимальный бросок

тока холостого хода, рис. 2.33, который				в насыщенном трансформа-
торе может достичь 6 – 8			кратного
значения	первичного	номинального
тока. Большой ток включения не
представляет опасности для транс-
форматора, но может привести к его
автоматическому отключению и не-
обходимости его повторного вклю-
чения.
При	включении	в	момент
ψ =± π/2 , апериодическая состав-
ляющая потока будет отсутствовать и				Рис. 2.32. Кривые магнитных
в трансформаторе сразу устанавлива-				Рис. 2.32. Кривые магнитных
в трансформаторе сразу устанавлива-				потоков в трансформаторе
				потоков в трансформаторе
ется нормальный поток и небольшой				при включении

ток холостого хода.

Вопросы для самоконтроля

1. Как определяется ток в обмотке ненагруженного трансформатора при его включении в сеть?

	2. Оцените постоянную вре-
	мени ненагруженного трансформа-
	тора мощностью 630 кВА при
	включении в сеть, если его пара-	Рис. 2.33. Зависимость холостого
	метры r1 = 0,56 Ом и x1 = 8,29 Ом,	Рис. 2.33. Зависимость холостого
	метры r1 = 0,56 Ом и x1 = 8,29 Ом,	хода от величины магнитного потока
	частота 50 Гц.

2.14. Внезапное короткое замыкание трансформатора

Предположим, что у включенного в сеть трансформатора, работающего в режиме холостого хода, на зажимах вторичной обмотки

произошло короткое замыкание. Исходя из схемы замещения трансформатора, рис. 2.10, можно записать дифференциальное уравнение

di k

rk ik

U1m sin

(2.79)

Его решение имеет вид

1k m

sin

1km

sin

e t / K , (2.80)

где

LК

– индуктивность короткого замыкания,

I1k m

U1m

– амплитудное значение тока короткого замыка-

r 2

ния,

rk и xk

– активное и индуктивное сопротивления короткого замы-

кания,

arctg

–

угол между током и напряжением,

–

постоянная времени апериодического тока.

Ток

короткого

замыкания

имеет

индуктивный

характер и

k 90º.

Если в момент короткого замыкания

= 0, то периодическая и

апериодическая составляющие тока короткого замыкания имеют мак-

симальное значение. Полагая, что разность ψ -						k		, согласно вы-
симальное значение. Полагая, что разность ψ -							2	, согласно вы-


ражению (2.80), имеем
i	I	1k m	cos t I	1km	e t / K .
1k		1k m		1km

Максимальное или ударное значение тока короткого замыкания

i	I	1k m	(1	e	/ K ).
1kу		1k m
Множитель				k	уд	(1 e	/ K ) называется ударным коэффициен-
					уд

том и показывает, во сколько раз ударный ток короткого замыкания больше установившегося тока. Для малых трансформаторов k уд = 1,2 – 1,3, а в мощных – 1,7 – 1,8.

Значительные токи внезапного короткого замыкания вызывают появление опасных для изоляции и конструкции трансформатора механических усилий.

Пример 17. В трансформаторе мощностью 1600 кВА первичное напряжение U1 = 35000 В, первичный ток I1 = 26,4 А, uk = 6,75 %,

uka = 1,14 %, ukp = 6,65 %.

Определить установившийся ток короткого замыкания I1k и ударный ток короткого замыкания i1ky .

Решение:

Активное сопротивление короткого замыкания

rk	uka %U1	1,14 35000	8,74 Ом .
	100I1
		3 100 26,4

Индуктивное сопротивление короткого замыкания

xk	ukp %U1	6,65 35000	50,96 Ом.
	100I1
		3 100 26,4

Полное сопротивление короткого замыкания

z	k	r 2	x 2	8,742	50,962	51,7 Ом .
	k	k	k

Установившийся ток короткого замыкания

I1k

35000

391,3 A.

3 * zk

3 51,7

Ударный коэффициент

k уд 1 e

rk / xk

1 e

8,74 / 50,96

1,58 .

Мгновенное максимальное значение тока короткого замыкания


i1ky	2I1k k уд		2 391,3 1,58 871,7 А.

Вопросы для самоконтроля

1.Сделайте вывод, насыщен или ненасыщен трансформатор при внезапном коротком замыкании.

2.Оцените постоянную времени трансформатора мощностью

1600	кВА при коротком замыкании, если его параметры равны
rк = 8,74 Ом и xк = 50,91 Ом.
3.	Что такое ударный ток короткого замыкания?

2.15. Перенапряжения в трансформаторе

Кроме перенапряжений, вызванных высшими гармоническими ЭДС, в трансформаторе могут иметь место грозовые перенапряжения.

Их причиной являются электромагнитные волны, возникающие в линии электропередач, заземляющих тросах, опорах. Формы волн грозовых перенапряжений обычно униполярны и могут быть охарак-

	теризованы	длительностью	фронта,
	которая измеряется от долей до десят-
	ков микросекунд, и длительностью
	спада волны до половины ее ампли-
	тудного значения, обычно при полном
	импульсе достигающая несколько де-
	сятков микросекунд (рис. 2.34). Волна
	перенапряжения распространяется по
	линии со скоростью, близкой к скоро-
Рис. 2.34. Форма грозового	сти света, после достижения зажимов

импульса 1,2/50, принятая	трансформатора частично отражается,
для расчетов в международной	а частично	проникает в	обмотку
практике
	трансформатора. Для обмотки транс-

форматора такой импульс равносилен колебательному процессу высокой частоты, при этом обмотка ведет себя как система емкостей и индуктивностей. В начале процесса преобладает действие емкостей, в конце решающим фактором является магнитное поле. Переход от начального состояния к конечному состоянию происходит путем свободных колебаний всей системы. Для борьбы с колебательным процессом в трансформаторах применяют электростатические экраны, присоединенные к линейному концу обмотки и окружающие обмотку высокого напряжения или емкостные экраны в виде дополнительных катушек, которые для волн перенапряжений представляют емкостные связи, устраняющие резонансные явления. Такие трансформаторы называют нерезонирующими. Название связано с тем, что в этом случае электромагнитные колебания в переходных процессах сильно ослаблены и поэтому исключается возможность возникновения опасных резонансных колебаний.

2.16. Устройство трансформаторов и используемые в них электроматериалы

Основными частями трансформатора являются магнитопровод, обмотки, бак, крышка бака с находящейся на ней арматурой, охлаждающая система. Общий вид трехфазного трансформатора приведен на рис. 2.35.

Рис. 2.35. Общий вид трехфазного масляного трансформатора мощностью 1600 кВА, 10/0.4 кВ

Магнитопровод. Магнитопровод (краткая форма стандартного термина «магнитная система») конструктивно выполнен из пакета тонких пластин электротехнической стали с повышенным содержанием кремния или другого ферромагнитного материала, собранных в определенную пространственную конструкцию. Он служит для проведения магнитного потока, а также является формообразующим элементом для установки и крепления на нем обмоток, отводов и других деталей. Магнитопровод вместе с обмотками составляет активную часть трансформатора. Изготовляются магнитопроводы из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. В настоящее время для изготовления магнитопроводов силовых трансформаторов применяется холоднокатаная сталь в виде листов,

рулонов и резаной ленты марок: 3411, 3412, 3413, 3414, 3415, 3404,

3405, 3406, 3407, 3408, 3471, 3472 различной ширины и длины с по-

терями от 1,14 до 1,75 Вт/кг и толщиной 0,27 – 0,35 мм. Сталь изготовляется с электроизоляционным термостойким покрытием с толщиной на сторону 0,005 мм.

Сегодня на рынке имеется сталь с потерями 1,05 Вт/кг при толщине 0,3 мм и 1,0 Вт/кг при толщине 0,27 мм при индукции 1,7 Тл. Ожидается, что сталь толщиной 0,15 мм будет иметь удельные потери 0,7 Вт/кг при индукции 1,7 Тл.

Стержни и ярма. В трансформаторах различают стержни и ярма. Стержнями называют участки магнитопровода, на которых располагаются обмотки трансформатора. Части магнитопровода, не несущие обмотки и служащие для замыкания магнитной цепи, называют ярмами. Площади активной стали в поперечном сечении стержней и ярм меньше площади ступенчатой фигуры, так как часть площади пакетов занимает межлистовая изоляция. Отношение площади сечения активной стали стержня или ярма к площади ступенчатой фигуры называется коэффициентом заполнения сталью.

По взаимному расположению стержней и ярм магнитопроводы могут иметь плоское или пространственное исполнение. К плоским магнитопроводам относятся магнитопроводы, у которых оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости. К пространственным магнитопроводам – магнитопроводы, у которых не все оси стержней или ярм располагаются в одной плоскости. Пространственная конструкция за счет более равномерного распределения магнитного потока позволяет снизить массу магнитопровода и уменьшить потери холостого хода трансформатора. Эта конструкция применяется преимущественно для трансформаторов до 630 кВА.

	По взаимному расположению
	стержней и боковых ярм в пло-
	ских магнитопроводах различают
	стержневые, броневые и броне-
	стержневые		конструкции.			У
	стержневого		трансформатора яр-
	ма соединяют разные стержни,
	каждое	ярмо	располагается			со
	стороны торцов стержней, боко-
	вые ярма отсутствуют, рис. 2.36.
	Броневой тип магнитопровода ха-
	рактеризуется тем, что каждый
	стержень охватывается ярмами не
Рис. 2.36. Конструкции стержневых	только со стороны торцов, но и с
магнитопроводов: а – однофазного;	боковых сторон, рис. 2.37. В мощ-
б – трехфазного трансформаторов.
	ных трансформаторах применяют
1 – стержень; 2 – нижнее и верхнее ярма
	бронестержневые			конструкции,
	рис. 2.38. В них крайние стержни
	имеют боковые ярма. Наиболее
	широко	применяются			магнито-
	проводы стержневого типа. Об-
	мотки стержневых трансформато-
	ров имеют, в основном, цилинд-
	рическую форму, в связи с этим
	поперечное		сечение		стержней
Рис. 2.37. Конструкции броневых	стремятся приблизить к кругу. Это
магнитопроводов: а – однофазного;
	осуществляется за счет ступенча-
б – трехфазного трансформаторов.

1 – стержень; 2 – нижнее и верхнее ярма;	той конфигурации стержней,					вы-
3 – боковые ярма	полненной в		виде	набора из		от-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1710 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
30.07.201994.72 Кб0voprosy_po_fizike(UPD).doc
#
17.09.20191.1 Mб63Voprosy_po_stroitelnoy_fizike.doc
#
24.12.20182.42 Mб6vse_voprosy.doc
#
24.12.20182.55 Mб6vse_voprosy.doc
#
28.03.2015109.06 Кб10Za4et Amelina.doc
#
12.03.20163.97 Mб39Zagryadtskiy_elektr_mashiny_1.pdf
#
12.03.20161.93 Mб62Zagryadtskiy_elektr_mashiny_2.pdf
#
12.03.20162.91 Mб64Zagryadtskiy_elektr_mashiny_3.pdf
#
28.03.20151.03 Mб20Zakalkina_issledovanie_1.pdf
#
28.03.2015546.52 Кб23Zakalkina_sistanaliz_1_pdf_2.pdf
#
26.09.2019507.9 Кб11ZANYaTOST_po_grantu.doc