ЭМА Метода по ЛБ / 1часть-30.05

2.3.5. НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА ТРАНСФОРМАТОРА С ГРУППОВОЙ МАГНИТНОЙ СИСТЕМОЙ ПРИ РАЗНЫХ СХЕМАХ СОЕДИНЕНИЙ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ

Испытания трансформатора с групповой магнитной системой подобны испытаниям трансформатора со стержневой магнитной системой. При их проведении можно зафиксировать влияние на искажение вторичных фазных напряжений того, что магнитная система немагнитносвязанная, как в стержневом, а является обособленной по фазам. Магнитодвижущая сила тока нулевой последовательности фаз вторичной обмотки не уравновешивается первичной обмоткой и является чисто намагничивающей. Она создает магнитный поток нулевой последовательности фаз, замыкающийся по пути основного магнитного потока, по магнитной системе.

Рис. 2.3.2. Электрическая схема исследований при соединении обмоток

/ 0

2.3.6.ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

Используя результаты проведенных испытаний, выполняют построение восьми попарно совмещенных векторных диаграмм, каждая пара из которых выполняется следующим образом. Сначала строят треугольник линейных напряжений вторичной обмотки трансформатора по результатам опыта холостого хода. Масштаб выбирают таким, чтобы изображение треугольника занимало примерно половину страницы отчета по лабораторной работе. В названный треугольник вписывают звезду фазных напряжений холостого хода, делая засечки из вершин треугольника в направлении его центра тяжести. Вследствие погрешностей измерений напряжений возможна ситуация, что не будет единой

32

точки пересечения дуг с радиусами фазных напряжений. Тогда в качестве этой точки нужно выбрать такую точку, от которой одинаково удалены дуги фазных напряжений.

Затем с диаграммой, соответствующей холостому ходу трансформатора, совмещают изображение векторной диаграммы вторичной обмотки трансформатора с той же магнитной системой, с той же схемой соединения обмотки, но при несимметричной нагрузке. Построение векторной диаграммы делают в последовательности и с рекомендациями, подобными для диаграммы опыта холостого хода.

Для большей наглядности векторные диаграммы холостого хода и несимметричной нагрузки изобразите или линиями разных цветов, или сплошными и штриховыми линиями. Обозначьте вершины треугольников линейных напряжений при холостом ходе а, b, с, при несимметричной нагрузке а/, b/, c/.

Выявленное смещение потенциала нулевой точки оо/ , выражают в вольтах, используя длину этого отрезка и масштаб построения векторной диаграммы. Пример векторных диаграмм фазных и линейных напряжений представлен на рис. 2.3.3.

b(b/)

Рис. 2.3.3. Векторные диаграммы фазных и линейных напряжений

2.3.7. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

При анализе полученных результатов исследований необходимо дать в отчете следующие пояснения:

33

сравните влияние несимметричной нагрузки на фазные и линейные напряжения вторичной обмотки трансформатора с однотипной магнитной системой, но при разных схемах соединений обмоток;

сравните влияние несимметричной нагрузки на фазные и линейные напряжения вторичной обмотки трансформатора с одинаковыми схемами соединений обмоток, но при разных типах магнитных систем.

Полученные результаты сравнений необходимо объяснить, и сделать заключение о типе магнитной системы и схеме соединения первичной обмотки, как наиболее целесообразных у трансформаторов при несимметричной нагрузке.

2.3.8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ДОПУСКЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

2.3.8.1.Перечислите возможные причины несимметричной нагрузки трехфазных трансформаторов.

2.3.8.2.Какие типы магнитных систем применяются в трехфазных трансформаторах?

2.3.8.3.Поясните конструкцию стержневой магнитной системы трехфазного трансформатора.

2.3.8.4.Поясните конструкцию групповой магнитной системы трехфазного трансформатора.

2.3.8.5.Какие опыты и в какой последовательности проводятся при исследовании трансформаторов при несимметричной нагрузке?

2.3.8.6.Какими могут быть последствия работы трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке для потребителей электроэнергии и для самого трансформатора?

2.3.8.7.Поясните метод симметричных составляющих, используемый для для анализа несимметричных режимов работы трансформаторов.

2.3.8.8.Когда в трехфазной обмотке протекает ток нулевой последовательности?

2.3.8.9.В чем состоит отличие систем токов прямой и обратной последовательностей?

2.3.8.10.Что представляет собой система токов нулевой последова-

тельности?

2.3.8.11.По какому пути замыкаются потоки, созданные магнитодвижущими силами токов нулевой последовательности в трансформаторе, имеющем стержневую (групповую) магнитную систему и на что они влияют?

34

2.3.8.12. Когда токи нулевой последовательности протекают в первичной обмотке трехфазного трансформатора при несимметричной нагрузке?

2.3.9. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2.3.9.1.Поясните конструкцию стержневой магнитной системы трехфазного трансформатора.

2.3.9.2.Поясните конструкцию групповой магнитной системы.

2.3.9.3.Как влияет тип магнитной системы трансформатора при несимметричной нагрузке на фазные и линейные напряжения вторичной обмотки?

2.3.9.4.Какой тип магнитных систем трансформаторов наиболее целесообразен при несимметричной нагрузке и почему?

2.3.9.5.Назовите путь, по которому замыкаются силовые линии магнитного потока, создаваемого магнитодвижущими силами токов нулевой последовательности при стержневой магнитной системе.

2.3.9.6.Назовите путь, по которому замыкаются силовые линии магнитного потока, создаваемого магнитодвижущими силами токов нулевой последовательности при групповой магнитной системе.

2.3.9.7.Какая схема соединения первичной обмотки наиболее благоприятна при несимметричной нагрузке и почему?

2.3.9.8.Как влияет схема соединения первичной обмотки трансформатора при несимметричной нагрузке на фазные и линейные напряжения вторичной обмотки?

2.3.9.9.Назовите методы уменьшения искажений фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора при несимметричной нагрузке?

2.3.9.10.Какое соединение обмотки трансформатора и какая магнитная система (стержневая, групповая) являются наиболее целесообразными для обеспечения минимальных искажений фазных напряжений вторичной обмотки при несимметричной нагрузке?

2.3.9.11.Поясните, как обеспечивается несимметричная нагрузка при проведении лабораторной работы?

35

2.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

2.4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить условия, которые позволяют включать трансформаторы на параллельную работу, и исследовать распределение нагрузки между трансформаторами при выполнении всех условий, а так же при нарушении отдельных условий.

2.4.2.ПРОГРАММА РАБОТЫ

2.4.2.1.Ознакомиться с лабораторной установкой.

2.4.2.2.Проверить выполнение условий включения на параллельную работу трансформаторов.

2.4.2.3.Исследовать распределение нагрузки у параллельно работающих трансформаторов при выполнении всех условий.

2.4.2.4.Исследовать распределение нагрузки у параллельно работающих трансформаторов при неодинаковых коэффициентах трансформации.

2.4.2.5.Исследовать распределение нагрузки у параллельно работающих трансформаторов при неодинаковых номинальных напряжениях короткого замыкания.

2.4.2.6.Сделать основные выводы по результатам исследований.

2.4.3.ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Параллельная работа двух и более трансформаторов – работа при параллельном соединении как первичных, так и вторичных обмоток. При параллельном соединении одноименные клеммы обмоток трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети.

Параллельная работа трансформаторов обеспечивает бесперебойное энергоснабжение потребителей в случае аварии или ремонта одного из трансформаторов. Варьируя количеством параллельно работающих трансформаторов, обеспечивается наибольший КПД.

Однофазные трансформаторы наиболее эффективно функционируют при параллельной работе в том случае, когда общая нагрузка распределяется между ними пропорционально их номинальным мощностям. Это достигается при выполнении следующих условий:

одинаковые группы соединений обмоток,

равные первичные и вторичные номинальные напряжения (равные коэффициенты трансформации),

36

равные номинальные напряжения короткого замыкания.

Обязательным является выполнение первого условия, а второе и третье могут не соблюдаться с определенными допусками, устанавливаемыми государственным стандартом.

Допускается включение на параллельную работу трансформаторов

сразличными коэффициентами трансформации, если их отличие относительно среднего геометрического значения не превышает:

1% для трансформаторов с коэффициентом трансформации меньше трех, 0,5% - для всех прочих трансформаторов.

Допускается включение на параллельную работу трансформаторов

сразличными номинальными напряжениями короткого замыкания, если их отличие, относительно среднего арифметического значения не пре-

вышает 10%.

Пара однофазных трансформаторов для проведения исследований указывается преподавателем, как и трансформатор, у которого будет изменяться коэффициент трансформации или номинальное напряжение короткого замыкания.

Коэффициент трансформации изменяется изменением числа витков вторичной обмотки.

Номинальное напряжение короткого замыкания изменяется включением дросселя L в электрическую цепь вторичной обмотки трансформатора, указанного преподавателем.

2.4.4. ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ ВКЛЮЧЕНИЯ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ

2.4.4.1.ПРОВЕРКА ПРИНАДЛЕЖНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ К ОДНОЙ

ИТОЙ ЖЕ ГРУППЕ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК

У однофазных трансформаторов возможны только нулевая или шестая группы соединения обмоток, зависящие от направления намотки и маркировки клемм фаз. На лабораторной установке изменить группу соединения обмоток можно только путем изменения маркировки клемм фаз.

Начало и конец однофазной обмотки высокого напряжения (ВН) обозначают прописными латинскими буквами, соответственно А и Х. Начало и конец однофазной обмотки низкого напряжения (НН) обозначаются строчными латинскими буквами, соответственно а и х.

Клеммы вторичных обмоток не имеют маркировки, поэтому для определения одноименных (однопотенциальных) клемм проводится следующий опыт. Собирается электрическая схема, рис. 2.4.1, где элек-

37

трически соединены между собой по одной произвольно выбранной клемме вторичных обмоток. К двум оставшимся клеммам подключают вольтметр.

Если при подаче напряжения на первичные обмотки, вольтметр фиксирует напряжение равное нулю, то это соответствует одноименности (однопотенциальности) пары произвольно выбранных клемм и клемм, к которым подключен вольтметр.

Рис. 2.4.1. Электрическая схема определения одноименных (однопотенциальных) клемм обмоток

Если при подаче напряжения на первичные обмотки, вольтметр фиксирует напряжение не более 1% от номинального напряжения вторичных обмоток (U2Н ), то вывод вновь подобен предыдущему. А показание вольтметра более 1% от U2Н объясняется тем, что не обеспечено равенство коэффициентов трансформации.

2.4.4.2. ПРОВЕРКА КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ

Для проверки равенства коэффициентов трансформации измеряют напряжения на первичных и вторичных обмотках каждого трансформатора.

Рассчитывают коэффициенты трансформации, как отношение измеренных напряжений.

2.4.4.3. ПРОВЕРКА НОМИНАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Номинальные напряжения короткого замыкания трансформаторов обеспечены равными. Равенство номинальных напряжений короткого замыкания не будет выполняться, если последовательно со вторичной обмоткой одного из трансформаторов включить дроссель L. Индуктивное сопротивление вторичной цепи увеличилось, следовательно, увели-

38

чилось и номинальное напряжение короткого замыкания, но коэффициент трансформации остался неизменным.

2.4.5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ У ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ВСЕХ УСЛОВИЙ

Рис. 2.4.2. Параллельная работа однофазных трансформаторов при выполнении всех условий и при неодинаковых коэффициентах трансформации

Собирают электрическую схему в соответствии с рис. 2.4.2. Затем подают напряжение на первичные обмотки и, изменяя сопротивление нагрузки, нагружают трансформаторы до тока не более 1,2 номинального. Результаты исследования представляют в виде табл.2.4.1 и строят внешние характеристики трансформаторов в одних осях координат

U2 f ( 21), U2 f ( 22) и U2 f ( 2),

где U2 – напряжение на клеммах вторичных обмоток трансформаторов (напряжение на клеммах нагрузки);

21, 22 – токи нагрузки соответственно первого и второго трансформаторов;

2 – ток нагрузки.

39

Таблица 2.4.1

Результаты исследований параллельной работы трансформаторов

2.4.6.ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ У ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С НЕОДИНАКОВЫМИ

КОЭФФИЦИЕНТАМИ ТРАНСФОРМАЦИИ

По указанию преподавателя измените коэффициент трансформации трансформатора. Ограничения по нагрузке трансформаторов остаются без изменения. Для измерения уравнительного тока ур нужно ра-

зомкнуть электрическую цепь нагрузки.

Уравнительный ток вызван неодинаковыми значениями ЭДС вторичных обмоток, а направление его определяет большая из них, т.е. ЭДС вторичной обмотки трансформатора с большим числом витков (с меньшим коэффициентом трансформации). В трансформаторе с большим числом витков вторичной обмотки уравнительный ток будет суммироваться с током нагрузки, поэтому записывается со знаком «+». В трансформаторе с меньшим числом витков вторичной обмотки уравнительный ток будет вычитаться из тока нагрузки, разгружая его, и записывается со знаком « ». Таким образом, до подключения нагрузки в обмотках трансформаторов протекают уравнительные токи.

При этом во вторичных обмотках возможна одна из 2-х ситуаций: I21 ур, I22 ур, 2 0 или I21 ур, I22 ур, 2 0. Показания ваттметров имеют подобные знаки.

После этого подключают нагрузку и постепенно повышают ее до тех пор, пока во вторичной обмотке самого нагруженного трансформатора не установится ток не более 1,2 номинального. Результаты иссле-

40