Активно-ёмкостная нагрузка трансформатора

Векторная диаграмма трансформатора при активно-емкостной нагрузке:

а — полная, б — для вторичной обмотки.

В этом случае с увеличением нагрузки напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора возрастает.

Для рассмотрения процессов, происходящих в трансформаторах, пользу-ются схемой замещения. В схеме замещения каждая обмотка трансформатора замещена реальными активным и индуктивным сопротивлениями, которыми она обладает, и идеальной обмоткой без сопротивления. Кроме этого, принимаем, что действие э. д. с. рассеяния эквивалентно падениям напряже-ния на индуктивных сопротивлениях обмоток трансформатора, а действие э. д. с. активных сопротивлений — падениям напряжения на активных сопротивлениях обмоток.

Таким образом, первичная обмотка состоит из реальных сопротивлений х₁ и r₁ и идеальной обмотки z_1M, а вторичная соответственно из х'₂, r'₂ и Z'_2M (рис. 95, а). Обмотки z_1m и Z'_2m связаны между собой электромагнитно посредством магнитного потока Ф_м, создающего в обмотках трансформатора э. д. с. Е₁ и Е'₂.

Зависимость изменения вторичного напряжения трансформатора от коэф. нагрузки.

Уравнение и векторная диаграмма магнитодвижущих сил трансформатора

Совместное действие магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток возбуждает основной магнитный поток в стальном сердечнике трансформатора (его амплитуда Фm). Но так как можно считать амплитуду этого магнитного потока неизменной, то амплитуда магнитодвижущей силы, возбуждающей его, должна быть тоже постоянной. Следовательно, эта магнитодвижущая сила, поддерживающая магнитный поток, должна быть равна магнитодвижущей силе в режиме холостого хода I10w1. На основании этих соотношений уравнение магнитодвижущих сил трансформатора будет:

1w1 + 2w2 = 10w1 или 1w1 = (- 2w2) + 10w1

Концентрические обмотки силовых трансформаторов

Концентрические обмотки – обмотки стержня, изготовленные в виде цилиндров и концентрически расположенные на стержне магнитной системы.

Двойная концентрическая обмотка – обмотка стержня состоящая из двух цилиндрических , расположенных на стержне магнитной системы концентрически с двух сторон другой обмотки.

Концентрические (а) и чередующиеся-(б) обмотки

Способы регулирования напряжения трансформаторов

В результате падения напряжения в линиях электро­передачи удаленные от электростанции потребители по­лучали бы электроэнергию пониженного напряжения. Но для того, чтобы обеспечить всем потребителям электро­энергии подачу номинального напряжения, в обмотках высшего напряжения трансформаторов предусмотрены отводы для регулирования напряжения в пределах ± 5% U_н, которые часто называют анцапфами.

Переключая отводы, увеличивают или уменьшают число витков обмотки высшего напряжения, изменяя таким образом коэффициент трансформации трансформа­тора.

Существуют два способа регулирования напряжения.

Первый способ — регулирование напряжения изме­нением числа витков вторичной обмотки — применим в том случае, когда трансформатор используют как повы­шающий. К обмотке низшего напряжения без ответвлений подводят напряжение сети. При постоянном напряжении и частоте в сети магнитный поток в трансформаторе по­стоянный, а э. д. с. Е₂ меняется прямо пропорционально изменению числа витков вторичной обмотки, согласно формуле (78)

т. е. для повышения э. д. с. нужно увеличивать число витков, а для снижения — уменьшать (рис. 132, а).

Второй способ — регулирование напряжения изме­нением числа витков первичной обмотки — называют регулированием напряжения изменением магнитного потока. Пренебрежем падением напряжения в обмотках

трансформатора и примем U₁ Е_1} а так как напряжение сети и частота постоянны по величине, то по формуле (77)

Так как f постоянная величина, то и произведение Ф_мw₁= const, т. е. при уменьшении числа витков пер­вичной обмотки магнитный поток увеличивается и наобо­рот. Для того чтобы увеличить на 5% напряжение на зажимах вторичной обмотки, необходимо уменьшить на 5% число витков первичной обмотки, т. е. переключатель с положения «Ном.» нужно переключить вниз на —5% (рис. 132, б).

Следует иметь в виду, что в эксплуатационной прак­тике принято зажимы повышающего трансформатора уста­навливать на самое высшее напряжение (например, 6300 или 10 500 в) и считать, что повышающий трансфор­матор не дает никакой надбавки напряжения, даже при холостом ходе. Относительно понижающего трансформатора считают, что с помощью ответвительных зажимов можно получить надбавку +10% эксплуатационного напряжения, если его подключить к зажимам —5% вит­ков. Так для понижающего трансформатора напряжением 10 кв получается следующая зависимость надбавок от того, на какие зажимы он подключен.

Номинальное напряжение синхронного генератора под­держивают на 5% выше номинального напряжения у по­требителей, а трансформатор при холостом ходе развивает напряжение на 5% выше номинального напряжения у потребителей. На основании сказанного и при условии,, что потери напряжения в высоковольтных сетях составят 5%, как и в низковольных, расчет отклонения напряже­ния у потребителей с учетом потерь напряжения в транс­форматорах и сетях при номинальной нагрузке может иметь примерно такой вид.

Недостаток этих способов регулирования напряжения заключается в том, что для переключения ответвлений необходимо отключать трансформатор от сети. Это вызы­вает перебои в снабжении электроэнергией потребителей.

В современных трансформаторах напряжение регули­руют под нагрузкой, чтобы переключение ответвлений выполнять, не отключая электроэнергию у потребителей.