2. Трансформаторы

IBY = 0 ток в линии IС = −IСZ также измениться не может. Значит, изме-

нится в 3 раз величина фазного тока IСZ и на –30º его фаза (рис. 2.59, б).

Для предупреждения перегрева обмоток общая нагрузка трансформатора, переведенного на работу по схеме открытого треугольника, долж-

на быть снижена в 3 раз, т. е. не превышать 58 % номинальной.

Рис. 2.59. Работа трансформатора в схеме открытого треугольника

За счет неизбежных падений напряжения на сопротивлениях обмотки симметрия вторичных напряжений в схеме открытого треугольника несколько нарушится (в пределах напряжения короткого замыкания).

Работу трансформатора при открытом треугольнике используют в линиях передачи при слабых нагрузках или когда при выходе из строя одного из трех трансформаторов группы все же нужна непрерывная работа при уменьшенной нагрузке. Кроме того, по схеме открытого треугольника включаются измерительные трансформаторы.

2.16. Включение ненагруженного трансформатора в сеть

При установившемся режиме работы ток холостого хода силового трансформатора не превышает 3–5 % номинального. При включении трансформатора в сеть на номинальное напряжение могут наблюдаться резкие броски тока, во много раз превышающие номинальные значения тока холостого хода.

Уравнение ЭДС при включении трансформатора на синусоидальное, не зависящее от его режима работы напряжение можно записать в виде

133

2. Трансформаторы

Поток Фt выражается в виде суммы двух потоков – периодического потока Фуст, соответствующего установившемуся режиму, и свободного потока Фсв, соответствующего переходному режиму. Таким образом,

Поток Фуст отстает от подводимого к трансформатору напряжения и1 почти на 90º. Поэтому

где Фm – амплитуда потока при установившемся режиме работы.

Для определения свободной составляющей потока правую часть (2.169) приравнивают нулю

134

2. Трансформаторы

ществует только поток остаточного намагничивания ±Фост. В этом случае уравнение (2.168) с учетом (2.169) напишется в виде

Подставляя это значение С в уравнение (2.171), окончательно определяем поток в магнитопроводе трансформатора для любого времени переходного процесса:

Характер изменения магнитного потока будет зависеть от момента включения трансформатора.

При ψ0 = π2 и u1 = U1m магнитный поток

Если остаточный поток отсутствует, то при включении трансформатора в сеть поток и ток намагничивания (рис. 2.61, б) достигают установившегося значения без переходного процесса.

Рис. 2.61. Включение ненагруженного трансформатора (а) и изменение магнитного потока при ψ0 = π/2 (б)

135

2. Трансформаторы

Т

Рис. 2.62. Изменение магнитного потока при ψ0 = 0

При ψ0 = 0 и u1 = 0 магнитный поток

имеет апериодическую составляющую даже при потоке Фост = 0, и переходный процесс неизбежен. На рис. 2.62 приведены кривые, характеризующие изменения во времени магнитного потока Ф и его составляющих при процессе включения однофазного трансформатора, протекающем согласно уравнению (2.176).

Наибольшего значения магнитный поток достигнет через полупериод от момента включения, когда

ωt = 2π f t = 2Tπ T2 = π; cos ωt = cos π = −1.

С учетом этого магнитный поток

Если ωt = π, откуда t = π/ω, следовательно r1 t = πr1 .

L1 ωL

Обычно r1 << ωL1 и в первом приближении можно считать, что зна-

− π r1

чение e ωL1 ≈1, особенно в больших трансформаторах. Остаточный же по-

136

2. Трансформаторы

ток может быть значительным и достигать иногда Фост = (0,1–0,2) · Фуст, и наибольшее значение магнитного потока в переходном процессе в два

Намагничивающий ток i0, необходимый для создания такого потока, определяется по кривой намагничивания (рис. 2.63).

На кривой рис. 2.63 точки А и С соответствуют номинальному и двойному значению магнитной индукции силовых трансформаторов, т. е. нормальному и двойному значениям потока Фуст.

Из этого рисунка следует, что амплитуда тока включения может превысить амплитуду номинального намагничивающего тока холостого хода в 50–100 раз.

Если иметь в виду, что ток I0 ≈ 5 % Iн, то ток включения может превысить номинальный рабочий ток в 3–4 раза. Амплитудное значение тока тем больше, чем больше насыщена сталь магнитопровода. Длительность переходного процесса включения невелика и не превосходит нескольких периодов.

С возрастанием номинальной мощности трансформатора отношение r1/L1 обычно уменьшается (увеличивается электромагнитная постоянная), поэтому у трансформаторов малой мощности переходный процесс при включении протекает быстрее и связан с меньшими бросками тока.

Процесс включения в отдельных фазах трехфазного трансформатора протекает различно вследствие того, что магнитные потоки фаз сдвинуты между собой на 120º и всегда следует ожидать более или менее значительных толчков тока, так как всегда будет фаза, напряжение которой в момент включения близко нулю. Однако уравнение (2.173) для каждой фазы в отдельности остается справедливым.

В0н А

i

Рис. 2.63. Кривая намагничивания

137