Параллельная работа трансформаторов — условия применения. Параллельный режим работы трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов - условия применения

Энергетика – уже издавна неотъемлемая часть цивилизации. Без нее представить для себя жизнь просто нереально. Вот поэтому вопрос о бесперебойности энергоснабжения потребителей ставится все более остро. Параллельная работа трансформаторов – один из таких методов. Но только ли для резервирования употребляют данный способ, и какие требования предъявляют к оборудованию?

Для чего нужна параллельная работа трансформаторов?

Как уже говорилось выше, вначале согласованная работа была вызвана необходимостью повысить надежность электроснабжения. Но есть и другие, более принципиальные особенности, когда параллельная работа трансформаторов нужна. К таким моментам относят:

резвый рост нагрузки, которая в ближнем будущем будет превосходить (либо уже превосходит) мощность 1-го работающего трансформатора;
недочет места (высоты, ширины) может не позволить установить один большой трансформатор, но можно расположить два маленьких и включить их в параллель;
естественно, меры безопасности играют важную роль, потому что возможность отказа сходу обоих трансформаторов очень мала, но она есть, потому в дополнение к такому мероприятию, как параллельная работа трансформаторов, употребляют и другие способы резервирования.

Введение в эксплуатацию 2-ух трансформаторов

Включение трансформаторов на параллельную работу обеспечивает резервирование особо ответственных приемников электронной энергии, что предполагает бесперебойность электроснабжения. На большинстве подстанций используют два либо более трансформаторов (исключения составляют маломощные подстанции проходного типа). Работа в параллель допускается, если оба трансформатора соответствуют определенному набору требований, которые именуются «Условия параллельной работы трансформаторов»:

группы обмоток должны быть тождественны друг дружке;
коэффициенты трансформации должны быть равны друг дружке, допускается несущественное отклонение в допустимых нормируемых границах;
напряжения маленьких замыканий должны быть равны друг дружке, допускается несущественное отклонение в допустимых нормируемых границах;
параллельные трансформаторы должны питаться от единой сети;
вторичные кабели, нужные для соединения трансформаторов в точке, обязаны иметь примерно равные свойства и длину;
сдвиг фаз меж напряжениями первичной и вторичной обмотки должен быть схож.

Необходимость подготовительного расчета

При повреждении 1-го из 2-ух трансформаторов не всегда может быть подобрать полностью таковой же, который на сто процентов бы соответствовал покоробленному по условиям и режимам работы. В этих случаях выбор трансформатора обосновывается по сложным подготовительным расчетам, которые демонстрируют, что обмотки обоих трансформаторов будут загружены умеренно, и ни одна из их не будет по нагрузке превосходить нагрузочную способность каждого раздельно взятого трансформатора.

Напряжение недлинного замыкания

Параллельная работа трансформаторов вероятна при относительном равенстве значений напряжений маленьких замыканий на обмотках. Если же значения КЗ различные, то перед включением в совместную работу нужно за ранее поменять коэффициент трансформации 1-го трансформаторы при помощи специального тумблера. Таким макаром можно достигнуть компенсации перераспределенных нагрузок, которые появляются из-за различий напряжений недлинного замыкания. Возникающие благодаря такому несоответствию уравнительные токи не будут перегружать трансформатор с наименьшим значением напряжения КЗ.

Естественно, нужно учитывать нагрузочные возможности — как раздельно у каждого электроприбора, так и во время такового мероприятия, как параллельная работа силовых трансформаторов. На режиме холостого хода, но, различие в значениях напряжения недлинного замыкания полностью не сказывается, так как коэффициенты трансформации уравниваются и становятся схожими. Под нагрузкой же вторичные напряжения будут различными, потому что неравные падения напряжения могут привести к протеканию уравнительных токов по обмоткам, при всем этом у 1-го трансформатора уравнительный ток будет суммироваться с главным, а у второго вычитаться. Рекомендуемое соотношение мощностей более массивного трансформатора к самому маломощному должно составлять менее 3-х к одному.

Допустимые условия

Вероятна параллельная работа трансформаторов трехобмоточных, двухобмоточных на всех обмотках. Нужно держать в голове, что у электроприборов, включенных в параллель, нагрузка распределяется назад пропорционально напряжению недлинного замыкания и прямо пропорционально мощности каждого раздельно взятого трансформатора. Параллельная работа трансформаторов, если группы соединения обмоток различны, вероятна на всех нечетных группах. Если включение не согласованно, то из-за угла сдвига меж зажимами вторичных обмоток возникает напряжение, которое вызывает недопустимый уравнительный ток.

tipsboard.ru

1.Параллельная работа трансформаторов. Условия включения на параллельную работу трехфазных трансформаторов. Распределение нагрузки между трансформаторами при параллельной работе.

Параллельной работой двух или нескольких тр-ров называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы тр-ров присоединяют к одному и тому же проводу сети. П.р.т. необходима для обеспечения резервирования энергоснабжении потребителей в случае аварии или необходимости ремонта т.; для уменьшения потерь энергии в периоды малых нагрузок подстанции путем отключения части п. работающих тр-ров.

1.При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, тр-ры должны иметь одинаковые коэф-ты тр-ции: К1= К2= К3=.... При несоблюдении этого условия, между параллельно включенными тр-ми возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений тр-в. Iур=U/(ZK1+ZK2),где ZK1и ZK2 -внутренние сопротивления тр-ров. При нагрузке тр-ров уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом тр-р с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэф-м тр-ции) оказывается перегруженным, а тр-р равной мощности, но с большим коэф-м тр-ции - недогруженным.

2.Тр-ры должны принадлежать к одной группе соединения обмоток. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи тр-в появится разностное напряжение U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток.

3.Тр-ры должны иметь одинаковые напряжения к.з.: Uki=Uk2=Uk3=..... Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между тр-рами пропорционально их номинальным мощностям.(S1/S1н)/(S2/S2н)=Uk2/Uk1 Из соотношения следует, что относительные мощности параллельно работающих тр-в обратно пропорциональны их напряжениям к.з. Т.е. при неравенстве напряжений к.з. параллельно работающих тр-в больше нагружается тр-р с меньшим напряжением к.з. В итоге это ведет к перегрузке одного тр-ра (с меньшим Uk) и недогрузке другого (с большим Uk).

4.Помимо соблюдения указанных трех условий необходимо перед включением тр-ров на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех тр-ров.

2.Трансформаторы. Назначение, устройство. Физические процессы в трансформаторе при хх и кз. Основные уравнения трансформатора.

Тр-ром называют статическое электромагнитное ус-во, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством явления электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока. Назначение т.- преобразование ЭЭ в э.сетях и установках, предназначенных для приема и использования ЭЭ. В зависимости от назначения тр-ры разделяют на силовые тр-ры общего назначения и тр-ры спец. наз-я. Силовые тр-ры общего назначения предназначены для включения в сеть не отличающуюся особыми условиями работы или для питания ЭП не отличающихся характером нагрузки, режимом работы. Тр-ры спец. назначения хар-ся разнообразием рабочих свойств и конструктивного использования. Предназначены для питания приемников с особыми условиями работы. К ним относятся элек.печи и сварочные тр-ры, тр-ры для устройств автоматики, испытательные и измерительные тр-ры.УСТРОЙСТВОСиловой тр-тор состоит из магнитопровода, обмоток, вводов, бака и т.д. Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляют активную часть тр-ра. Остальные-неактивную. М-д выполненного из ферромагнитного материала.Обмотки средней и большой мощности выполняются из провода круглого или прямоугольного сечения.Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока на напряжение U1. К другой обмотке, называемой вторичной, подключена нагрузка Zn. Первичная и вторичная обмотки тр-ра не имеют электрической связи друг с другом, и мощность из одной обмотки в другую передается электромагнитным путем. Магнитопровод, на котором расположены эти обмотки, служит для усиления индуктивной связи между обмотками .Обмотки с внешней цепью соединяют вводами.

ХХ называют режим работы тм при разомкнутой вторичной обмотке (Zнг=беск,

I2 = 0).В этом случае уравнения напряжений и токов принимают видТ.к. полезная мощность при работе трансформатора вхолостую равна нулю, то мощность на входе тм в режиме хх расходуется на магнитные потери в магнито-де (потери на перемагничивание магнито-да и потери, вызванные наведением вихревых токов) и электрические потери в первичной обмотке.

КЗ ТМ – это такой режим, когда вторичная обмотка замкнута накоротко (Zнг = 0), при этом вторичное напряжение U2=0. КЗ является аварийным режимом и представляет большую опасность для тм при номинальном напряжении. Уравнения тм для режима кз примут вид

Большая часть потребляемой мощности тм при кз идет на покрытие электрических потерь. Основные уравнения

Уравнение напряжений для первичной цепи трансформатора

Уравнение напряжений для вторичной цепи трансформатора

Уравнение МДС трансформатора

Уравнение токов тм

studfiles.net

Параллельная работа трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов возможна лишь в том случае, если в обмотках трансформаторов не возникают уравнительные токи, а нагрузка распределяется пропорционально номинальным мощностям трансформаторов. Практически это сводится к выполнению следующих условий:

[tip]

1. Напряжения обмоток высшего и низшего напряжения, указанные на заводских табличках, должны быть соответственно равны, т.е. должны быть равны коэффициенты трансформации k1 = k2 …kn.

2. Напряжения короткого замыкания uк, указываемые на заводских табличках трансформаторов, должны быть также равны; при параллельной работе трансформаторов допускают отклонения в пределах ±10 %.

3. Мощности параллельно работающих трансформаторов не должны значительно отличаться одна от другой. Допускается различие мощностей не больше чем в 3 раза.

4. Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов, предназначенных для параллельной работы, должны быть одинаковыми. Это требование может быть выполнено, если условные обозначения схем и групп соединений, указанные на заводских табличках, будут одинаковыми.

5. Обмотки фаз трансформаторов, включенных для параллельной работы, должны совпадать, т. е. одинаково обозначенные выводы обмоток фаз должны быть присоединены к одной, а не к разным шинам.

[/tip]

Рассмотрим последствия нарушения названных условий.

Допустим, что не выполнено первое условие (k1 < k2 ). Это значит, что при одном и том же напряжении на первичных обмотках трансформаторов U1, вторичные ЭДС трансформаторов будут неодинаковы Е1 > Е2. Под действием возникшей разности потенциалов в замкнутом контуре вторичных обмоток пойдет уравнительный ток, который создаст падение напряжения в обмотках. В трансформаторе 1 это вызовет уменьшение напряжения на зажимах вторичной обмотки, в трансформаторе 2 – увеличение вторичного напряжения. В результате напряжение на внешних шинах будет иметь среднее значение. При нагрузке уравнительный ток накладывается на ток нагрузки, вследствии чего трансформатор 1 будет перегружен, а трансформатор 2 – недогружен. ГОСТ допускает расхождение в коэффициентах трансформации не больше ±0,5% от их среднего значения.

Если трансформаторы имеют неодинаковые номинальные напряжения короткого замыкания u1К ≠ u2К, значит неодинаковы сопротивления короткого замыкания Z1К ≠ Z2К. При работе трансформаторов в параллель напряжения вторичных обмоток одинаковы т. е. I12Z1К = I22Z2К, а это возможно лишь при неодинаковых токах трансформаторов. Это значит, что при параллельной работе трансформаторов нагрузка между ними будет распределяться непропорционально их номинальным мощностям. Чтобы не вызвать аварии трансформатора, имеющего меньшее значение uК, необходимо снижать общую нагрузку. Это ведет к неполному использованию трансформаторов. Согласно ГОСТ необходимо, чтобы разница напряжений короткого замыкания не превышала ±10% от их среднего значения, а соотношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов было не больше, чем 3:1.

Несоблюдение четвертого условия вызывает настолько большой уравнительный ток, что трансформаторы могут выйти из строя из-за перегрева обмоток. Даже при минимальном расхождении групп соединения трансформаторов (например, у одного группа Ү/Ү – 0, а у другого Ү/Δ – 11) уравнительный ток будет примерно в 5 раз больше номинального, что равносильно короткому замыканию.

Во избежание ошибок присоединение трансформаторов к сети без нулевого провода ( пятое условие ) производят следующим образом. Включают оба трансформатора со стороны высшего напряжения, затем один из них присоединяют к шинам низкого напряжения выводами обмоток всех фаз, а другой — выводами обмотки одной фазы, например С. Затем между выводами обмоток фаз В и А второго трансформатора и шинами низкого напряжения, к которым соответственно присоединены выводы обмоток фаз В и А первого трансформатора, включают вольтметр или лампу. Если обозначения выводов обмоток фаз на трансформаторах нанесены правильно, то между всеми парами одноименных выводов напряжение равно нулю (лампа не горит или вольтметр показывает нуль) и выводы В и А второго трансформатора могут быть соединены с шинами, к которым соответственно присоединены выводы В и А первого трансформатора.

Контрольные лампы или вольтметры при указанной проверке должны быть взяты на двойное рабочее напряжение трансформатора со стороны низшего напряжения.

www.radioingener.ru

Параллельная работа трансформаторов

Электротехника Параллельная работа трансформаторов
просмотров - 401

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов принято называть работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети (рис. 2.7, а).

Рис. 2.7. Включение трансформаторов на параллельную работу

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности крайне важно для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, к примеру когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и сosφ2) будут достаточно высокими.

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях:

1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: kI = kII= kIII=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов (рис. 2.8, а):

где ZkIи ZkII — внутренние сопротивления трансформаторов.

Рис. 2.8. Появление напряжения ∆U при несоблюдении условий включения трансформаторов на параллельную работу

При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. При этом ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего значения:

где — среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации.

2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения.При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y—0), а другой — к одиннадцатой (Y/A—11) группам соединения, то линейное напряжение U2Iпервого трансформатора, будет больше линейного напряжения U2II второго трансформатора в раз (U2I / U2II = ). Вместе с тем, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30° (рис. 28, б). В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ∆U. Для определения величины ∆Uвоспользуемся построениями рис. 28, б: отрезок ОА равен U2II/2 или, учитывая, что U2II = U2I / , получим ОА = 0,5U2I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений U2I, U2IIи ∆U — равнобедренный, а в связи с этим разностное напряжение ∆U = U2II. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е, возникла бы аварийная ситуация. Величина ∆U становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (∆U = 2U2), так как в этом случае векторы линейных вторичных напряжений окажутся в противофазе (см. рис. 2.3, б).

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.: . Соблюдение этого условия крайне важно для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям.

С некоторым приближением, пренебрегая токами х.х., можно параллельно включенные трансформаторы заменить их сопротивлениями к.з. zkI и zkII и тогда от схемы, показанной на рис. 2.9, а, можно перейти к эквивалентной схеме (рис. 2.9, б). Известно, что токи в параллельных ветвях распределяются обратно пропорционально их сопротивлениям:

Умножим обе части равенства (2.7) на IIIномUном/(I1номUном), левую часть — на Uном/Uном, а правую часть — на 100/100, получим

Затем преобразуем полученное равенство, имея в виду следующее: I1UHOМ= S1, и I11 Uном = S11 — фактическая нагрузка первого и второго трансформаторов соответственно, В-А; I1HOМ UHOМ= S1HOМ и I11HOМ UHOМ =S11HOМ номинальныемощностиэтих трансформаторов, В-A; (I1HOМZkl/UHOМ)100=u1k и (I11HOМZkl1/UHOМ)100=u11k — напряжения к.з. трансформаторов, %. В результате получим

(S1/S1HOМ)( S11/S11HOМ) (2.8)

или

S’1/ S’11=uk11/uk1 (2.9)

где S’1=S1/S1HOМ, S’11=S11/S11HOМ — соответственно относительные мощности (нагрузки) первого и второго трансформаторов.

рис. 2.9. К понятию о распределении нагрузки при параллельной работе трансформаторов.

Из соотношения (2.9) следует, что относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям к.з. Другими словами, при неравенстве напряжений к.з. параллельно работающих трансформаторов больше нагружается трансформатор с меньшим напряжением к.з. В итоге это ведет к перегрузке одного трансформатора (с меньшим uк) и недогрузке другого (с большим uк). Чтобы не допустить перегрузки трансформатора, крайне важно снизить общую нагрузку. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, неравенство напряжений к.з. не допускает полного использования по мощности параллельно работающих трансформаторов.

Учитывая, что практически не всегда можно подобрать трансформаторы с одинаковыми напряжениями к.з., ГОСТ допускает включение трансформаторов на параллельную работу при разнице напряжений к.з. не более чем 10% от их среднего арифметического значения. Разница в напряжениях к.з. трансформаторов тем больше, чем больше эти трансформаторы отличаются друг от друга по мощности. По этой причине ГОСТ рекомендует, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включенных параллельно, было не более чем 3:1.

Помимо соблюдения указанных трех условий крайне важно перед включением трансформаторов на параллельную работу проверить порядок чередования фаз, который должен быть одинаковым у всех трансформаторов.

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике (см. рис. 2.7, б), соединяют проводом и вольтметром V0(нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. В случае если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V0равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. В случае если вольтметр VQпокажет неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ напряжение, то крайне важно выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр V0 покажет двойное линейное напряжение. Это крайне важно учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не менее двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов.

Общая нагрузка всех включенных на параллельную работу трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S≤∑SHOМX.

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами определяется следующим образом:

где Sx— нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА; S—общая нагрузка всей параллельной группы, кВА; S —напряжение к.з. данного трансформатора, %; SHOM.X — номинальная мощность данного трансформатора, кВА. В выражении (2.10)

Пример2.1. Три трехфазных трансформатора с одинаковыми группами соединения включены параллельно (см. рис. 2.7, a) на общую нагрузку 5000 кВ А Трансформаторы имеют следующие данные Sном1= 1000 кВ-А, иk1 = 6,5%, Sном11=1800 кВ-А, иk11= 6,65%, SномIII ==2200 кВ-А, иk11I==6,3%. Определить нагрузку каждого трансформатора

Р е ш е н и е. По (2.11) определим

∑(Sном.х/иkх)=1000/6,5+1800/6,65+2200/6,3=775.

По (2.10) определим нагрузку каждого трансформатора:

S1 = 5000·1000/(6,5·775) = 995 кВ-А;

S11 =5000·1800/(6,65·775)=1755 кВ-А;

S111=5000·2200/(6,3·775) = 2250 кВ-А,

т. е. третий трансформатор оказался перегруженным на [(2250 - 2200)/2200]100 = 2,3%.

Для устранения этой перегрузки следует снизить внешнюю нагрузку трансформаторов на 2,3%, т. е. уменьшить ее до S'=S-2,3S/100=5000-2,3 5000/100=4885 кВ·А.

В этом случае суммарная мощность трансформаторов будет использована лишь на 97,7%.

Контрольные вопросы

1. Что такое группа соединения и как она обозначается?

2. Какие группы соединения предусмотрены ГОСТом?

3. Как из основной группы соединения можно получить производную?

4. Как изменится отношение линейных напряжений трансформатора, если нулевую группу соединения изменить на 11-ю?

5. Какие условия крайне важно соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу?

6. Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется?

Глава 3. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы

Условия параллельной работы трансформаторов — Мегаобучалка

При параллельной работе двухобмоточных трансформаторов нагрузка между ними будет распределяться пропорционально их номинальной мощности лишь при следующих условиях:Номинальные напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов должны быть соответственно равны.Напряжения короткого замыкания должны быть равны.Группы соединений обмоток трансформаторов должны быть тождественны, т. е. параллельно работающие трансформаторы должны принадлежать к одной группе.Кроме того, согласно ГОСТ отношение наибольшей номинальной мощности к наименьшей не должно превышать 3:1.Суммарная нагрузка параллельно включенных трансформаторов согласно ГОСТ должна быть такова, чтобы ни один из трансформаторов не был нагружен более его нагрузочной способности. ГОСТ допускает параллельную работу трансформаторов и при неполном равенстве номинальных напряжений и напряжений короткого замыкания при условии, чтобы ни один из параллельно включенных трансформаторов не был нагружен более его нагрузочной способности.Согласно новому ГОСТ, имеются следующие три указания, относящиеся к параллельной работе трансформаторов:Допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов и трехобмоточных трансформаторов между собой на всех трех обмотках, а также двухобмоточных с трехобмоточными, если предварительным расчетом установлено, что пи одна из обмоток параллельно соединенных трансформаторов не нагружается выше ее нагрузочной способности на тех ответвлениях и в тех режимах, в которых предусматривается параллельная работа.Параллельная работа трансформаторов с отношением номинальных мощностей больше чем 3 не рекомендуется.При параллельной работе трансформаторов с РПН (РПН— регулирование напряжения путем переключения ответвлений обмотки трансформатора под нагрузкой), имеющих дистанционное ручное или автоматическое управление, их приводы должны обеспечивать при подаче команды на переключение практически одновременное окончание процесса переключения с одного ответвления па другое для всех параллельно работающих трансформаторов.Трансформаторы с РПН мощностью ниже 1 000 кВА не предназначены для параллельной работы.

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

§ Y-соединение, так называемой соединение бетменом, где все три обмотки соединены вместе одним концом каждой из обмоток в одной точке, называемой нейтральной точкой или звездой

§ Δ-соединение, так называемое дельта-соединение, или соединение треугольником, где три фазных обмотки соединены последовательно и образуют кольцо (или треугольник)

§ Z-соединение, так называемое соединение зигзагом

Первичная и вторичная стороны трансформатора могут быть соединены любым из трёх способов, показанным выше. Данные способы предлагают несколько различных комбинаций соединений в трансформаторах с различными характеристиками, выбор которых также может быть обусловлен типом сердечника.

Y-соединение обычно является естественным выбором для самых высоких напряжений, когда нейтральная точка предназначена для заземления. В любом случае в целях защиты отперенапряжения или для прямого заземления предусмотрено наличие нейтрального проходного изолятора. В последнем случае в целях экономии уровень изоляции нейтрали может быть ниже, чем уровень изоляции фазного конца обмотки. Соединённая звездой обмотка также имеет то преимущество, что переключение регулирования коэффициента трансформации может быть предусмотрено на нейтральном конце, где также может быть размещён переключатель числа витков. Поэтому переключатель числа витков сможет функционировать при напряжении низкого логического уровня, а разница напряжений между фазами также будет незначительная. По сравнению с расходами, затраченными на установку переключателя числа витков, при более высоком уровне напряжения экономические затраты будут ниже.

Соединение звездой используется на одной стороне трансформатора, другая сторона должна быть соединена треугольником, особенно в случаях, если нейтраль соединения звездой планируется для зарядки. Соединение обмотки треугольником обеспечивает баланс ампер-виток для тока нулевой последовательности, следующего по нейтрали, и каждой фазы соединения звездой, что даёт приемлемый уровень полного сопротивления нулевой последовательности. Без соединения треугольником обмотки ток нулевой последовательности привёл бы к образованию поля токов нулевой последовательности в сердечнике. Если сердечник имеет три стержня, данное поле от ярма к ярму проникнет сквозь стенки бака и приведёт к выделению тепла. В случае с броневым сердечником, или при наличии пяти стержней сердечника, данное поле проникнет между раскрученными боковыми стержнями и полное сопротивление нулевой последовательности существенно повысится. Вследствие этого ток, в случае пробоя на землю может стать настолько слабым, что защитное реле не сработает.

В соединенной треугольником обмотке ток, протекающий по каждой фазовой обмотке равен фазному току, разделённому на , в то время как в соединении звездой, линейный ток каждой фазной обмотки идентичен линейному току сети. С другой стороны, для одинакового напряжения соединение треугольником требует наличия трёхкратного количества витков по сравнению с соединением звездой. Соединение обмотки треугольником выгодно использовать в высоковольтных трансформаторах, когда сила тока высока, а напряжение относительно низкое, как например, в обмотке низшего напряжения в повышающих трансформаторах.

Соединение обмотки треугольником позволяет циркулировать третьей (и кратным ей) гармонике тока внутри треугольника, образованного тремя последовательно соединёнными фазными обмотками. Токи третьей гармоники необходимы во избежание искажения синусоидальности потока магнитных, и, следовательно, наведённой ЭДС во вторичной обмотке. Третья гармоника тока во всех трёх фазах имеет одинаковое направление, данные токи не могут циркулировать в обмотке, соединённой звездой, с изолированной нейтралью.

Недостаток троичных синусоидальных токов в намагничивающем токе может привести к значительным искажениям наведённого напряжения, в случаях, если у сердечника 5 стержней, или он исполнен в броневом варианте. Соединённая треугольником обмотка трансформатора устранит данное нарушение, так как обмотка с соединением треугольником обеспечит затухание гармонических токов. Иногда в трансформаторах предусмотрено наличие третичной Δ-соединённой обмотки, предусмотренной не для зарядки, а для предотвращения искажения напряжения и понижения полного сопротивления нулевой последовательности. Такие обмотки называются компенсационными. Распределительные трансформаторы, предназначенные для зарядки, между фазой и нейтралью на стороне первого контура, снабжены обычно соединённой треугольником обмоткой. Однако ток в соединённой треугольником обмотке может быть очень слабым для достижения минимума номинальной мощности, а требуемый размер проводника обмотки чрезвычайно неудобен для заводского изготовления. В подобных случаях высоковольтная обмотка может быть соединена звездой, а вторичная обмотка — зигзагообразно. Токи нулевой последовательности, циркулирующие в двух отводах зигзагообразно соединённой обмотки будут балансировать друг друга, полное сопротивление нулевой последовательности вторичной стороны главным образом определяется полем рассеяния магнитного поля между двумя разветвлениями обмоток, и выражается весьма незначительной цифрой.

При использовании соединения пары обмоток различными способами возможно достигнуть различных степеней напряжения смещения между сторонами трансформатора.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток принято выражать группой соединений. Для описания напряжения смещения между первичной и вторичной, или первичной и третичной обмотками, традиционно используется пример с циферблатом часов. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0° до 360°,а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединений выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига в 30°. Одна фаза первичной указывает на 12, а соответствующая фаза другой стороны указывает на другую цифру циферблата.

Наиболее часто используемая комбинация Yd11 означает, например, наличие 30º смещения нейтрали между напряжениями двух сторон

megaobuchalka.ru

Параллельная работа трансформаторов | el-dvizhok.ru

В аварийных ситуациях приходится включать трансформаторы на параллельную работу в обычном режиме работы. Каждый трансформатор работает на свою нагрузку. Чтобы включить трансформаторы на параллельную работу, надо выполнить следующие условия:1. Напряжение на первичных обмотках трансформаторов должны быть равны между собой. Напряжения вторичных обмоток трансформаторов также должны быть равны. То есть должны быть равны коэффициенты трансформации.2. Группы соединения трансформаторов должны быть одинаковые.3. Напряжения короткого замыкания должны быть одинаковые.

Как бы тщательно не подбирать трансформаторы, включаемые на параллельную работу, коэффициенты трансформации обязательно будут отличаться на какую-нибудь долю процента. Расхождение коэффициентов трансформации вызовет между первичными обмотками трансформатора и вторичными появление, так называемого, уравнительного тока. Он будет протекать только между обмотками трансформаторов и в сеть выходить не будет. Этот ток будет один трансформатор нагружать, а другой – разгружать.

При расхождении коэффициентов трансформации меньше чем на 2%, трансформаторы можно включать в работу в параллельном режиме.

При несовпадении групп соединения, между векторами ЭДС вторичных обмоток трансформатора будет угол. Минимальный угол может быть 30º.

Несовпадение ЭДС E2 по фазе приведет к возникновения ЭДС рассогласования ΔE2. Под действием этой ЭДС между трансформаторами возникнет ударный ток, величина которого будет в 8-10 раз превышать номинальное значение. Этот ток распространяется не только между трансформаторами, но и по питающим шинам, что может привести к разрушению системы. Включать на параллельную работу трансформаторы с разными группами соединения запрещено.

При несовпадении напряжений короткого замыкания трансформаторы можно включать на параллельную работу, но при этом надо следить за перераспределением нагрузки.

Условия параллельной работы трансформаторов

Поиск Лекций

Для лучшего использования трансформаторов при параллельной работе необходимо нагрузки распределять между ними прямо пропорционально их номинальным мощностям. Это достигается тождественностью групп соединения обмоток, равенством в пределах допусков соответственно номинальных первичных и вторичных напряжений, а также равенством в пределах допусков напряжений короткого замыкания.

Нарушение первого условия вызывает появление больших уравнительных токов между обмотками трансформаторов, которые приводят к быстрому чрезмерному их нагреву. Требование равенства соответственно номинальных первичных и вторичных напряжений сводится к установлению равенства коэффициентов трансформации, которые не должны отличаться друг от друга более чем на ±0,5 % их среднего значения во избежание недопустимых уравнительных токов обмоток трансформаторов.

Схема включения трехфазных трансформаторов для параллельной работы

Различие между напряжениями короткого замыкания трансформаторов при параллельной работе допускают до ±10 % их среднего значения, так как неравенство этих величин вызывает перегрузку тех трансформаторов, у которых напряжение короткого замыкания имеет меньшее значение. Помимо этого, рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не превышало 3 : 1.

При параллельном включении трехфазных трансформаторов нужно, чтобы их одноименные зажимы были присоединены к одному и тому же проводу сети, а перед первоначальным включением проведена фазировка, т. е. проверка соответствия по фазе вторичных э. д. с. при подключении первичных обмоток к общей сети.

33. Сварочный трансформатор — трансформатор, предназначенный для различных видов сварки.

Сварочный трансформатор преобразует напряжение сети (220 или 380 В) в низкое напряжение, а ток из низкого - в высокий, до тысяч ампер.

Сварочный ток регулируется благодаря изменению величины либо индуктивного сопротивления, либо вторичного напряжения холостого хода трансформатора, что осуществляется посредством секционирования числа витков первичной или вторичной обмотки. Это обеспечивает ступенчатое регулирование тока.

Сварочные трансформаторы классифицируются следующим образом:

1. По количеству обслуживаемых рабочих мест

2. По фазности напряжения в сети: однофазные, трехфазные.

3. По конструкции: с регулировкой вторичного напряжения магнитным рассеянием, регулировкой переключением количества витков,

с регулируемым выходным напряжением посредством дросселя насыщения.

А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Распространены аббревиатуры:

1. ЛАТР — Лабораторный АвтоТрансформатор Регулируемый.

2. РНО — Регулятор Напряжения Однофазный.

3. РНТ — Регулятор Напряжения Трёхфазный.

34. Принцип действия синхронного генератора

При помощи первичного двигателя ротор-индуктор вращается. Магнитное поле находится на роторе и вращается вместе с ним, поэтому скорость вращения ротора равна скорости вращения магнитного поля – отсюда название синхронная машина.

Рис.6. Генераторный режим работы синхронной машины.

При вращении ротора магнитный поток полюсов пересекает статорную обмотку и наводит в ней ЭДС по закону электромагнитной индукции: E = 4,44*f*w*kw*Ф,где:

f – частота переменного тока, Гц; w – количество витков; kw – обмоточный коэффициент; Ф – магнитный поток.

Частота индуктированной ЭДС (напряжения, тока) синхронного генератора:f = p*n/60,где:

р – число пар полюсов; п – скорость вращения ротора, об/мин.

Заменив: E = 4,44*(п*р/60)*w*kw*Фи, определив: 4,44*(р/60)*w*kw –относится к конструкции машины и создаёт конструктивный коэффициент: C = 4.44*(р/60)*w*kw.

Тогда: Е = СЕ*п*Ф.

Таким образом, как и у любого генератора, основанного на законе электромагнитной индукции, индуктированная ЭДС пропорциональна магнитному потоку машины и скорости вращения ротора.

35. Синхронный двигатель. Принцип действия и устройство.Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя. Синхронный двигатель выполнен так же, как и синхронный генератор. Его обмотка якоря I (рис. 291, а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 291,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n1, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объяс-

Рис. 291. Электрическая (а) и электромагнитная (б) схемы синхронного электродвигателя

няется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки.

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Фв) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Фв). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 292,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 292, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 292, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента Мвн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента Мвн. Максимум момента Мmaxсоответствует углу ? = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент Мвн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше Мmax, то двигатель под действием внешнего момента Мвн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 292, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента Мвн смещается на угол ? по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора Мвн изменяется лишь угол ? между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Пуск в ход и регулирование частоты вращения.Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 293). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Рис. 292. Электромагнитный момент в синхронной машине, образующийся в различных режимах

Рис. 293. Схема асинхронного пуска синхронного двигателя;

Рис. 294 Устройство пусковой обмотки синхронного двигателя: 1 — ротор; 2 — стержни; 3 — кольцо; 4 — обмотка возбуждения

36. Принцип действия асинхронного двигателя. Трехфазные асинхронные двигатели являются самыми распространенными электрическими двигателями и применяются для привода различных станков, насосов, вентиляторов, компрессоров, грузоподъемных механизмов, а также на э. п. с. переменного тока в качестве двигателей вспомогательных машин..

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части статора 1 (рис. 248, а), на котором расположены обмотка 2 статора, и вращающейся части — ротора 3 с обмоткой 4. Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка 2 статора представляет собой трехфазную или в общем случае многофазную обмотку, катушки которой размещают равномерно вдоль окружности статора. Фазы этой обмотки А-Х, B-Y и C-Z размещены равномерно по окружности статора; они соединяются «звездой» (рис. 248,б) или «треугольником» и подключаются к сети трехфазного тока. Обмотку 4 размещают равно-

Рис. 248. Электромагнитная схема асинхронного двигателя (а), схема включения его обмоток (б) и пространственное распределение вращающего магнитного поля (в) в двухполюсной машине

мерно вдоль окружности ротора. При работе двигателя она замкнута накоротко.

При подключении обмотки статора к сети создается синусоидально распределенное вращающееся магнитное поле 5 (рис. 248, в). Оно индуцирует в обмотках статора и ротора э. д. с. e1 и е2. Под действием э. д.с. е2 по проводникам ротора будет проходить электрический ток i2. На рис. 248, а показано согласно правилу правой руки направление э. д. с. е2, индуцированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока Ф, по часовой стрелке (при этом проводники ротора перемещаются относительно потока Ф против часовой стрелки). Если ротор неподвижен или частота его вращения п меньше синхронной частоты n1, активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуцированной э. д. с. е2, при этом условные обозначения (крестики и точки) показывают одновременно и направление активной составляющей тока i2.

На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарная сила Fрез, приложенная ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращения соответствует равенству электромагнитного момента М тормозному, приложенному к валу от приводимого во вращение механизма и внутренних сил трения.

Э.д.с, индуцированная в проводниках обмотки ротора, зависит от частоты их пересечения вращающимся полем, т. е. от разности частот вращения магнитного поля n1 и ротора n. Чем больше разность n1— n, тем больше э. д. с. е2. Следовательно, необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения n1 и n. Только при этом условии в обмотке ротора индуцируется э. д. с. и возникает ток i и электромагнитный момент М. По этой причине машина называется асинхронной (ротор ее вращается несинхронно с полем). Иногда ее называют индукционной ввиду того, что ток в роторе возникает индуктивным путем, а не подается от какого-либо внешнего источника.

Для характеристики отставания частоты вращения ротора двигателя от частоты вращения магнитного поля служит скольжение, его выражают в относительных единицах или процентах:

s = (n1— n) /n1 или s = [(n1— n) /n1] 100% (81)

Если, например, четырехполюсный двигатель имеет s = 4%, то частота вращения его ротора равна 1440 об/мин (частота вращения поля при частоте 50 Гц составляет 1500 об/мин, а отставание ротора от частоты поля равно 4 % от 1500 об/мин, т. е. 60 об/мин). В двухполюсном двигателе при s = 4% частота вращения ротора составляет 2880 об/мин (3000—0,04*3000 = 2880).

Частота вращения ротора, выраженная через скольжение,

n = n1(1 – s) (82)

По своей конструкции различают двигатели с фазным ротором (с контактными кольцами) и с короткозамкнутым ротором. Они имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются выполнением ротора. Пусковые свойства этих двигателей различны.

37. Обмотка этого типа, показанная на фиг. 36, состоит из секций равной ширины, причем секционные стороны этой обмотки располагаются в два слоя, как в барабанных обмотках машин постоянного тока. На фиг. 36 показана обмотка, ширина секций которой равна полюсному делению.

Американские заводы часто выполняют эту обмотку с большим укорочением шага. Выгода такого укорочения шага заключается в следующем:

1. Сокращаются аксиальные размеры машины.

2. Уменьшается реактанц магнитного рассеяния торцевых частей обмотки.

Отдельные секции этой обмотки обычно изготовляются на шаблонах и после пропитки секций закладываются в пазы статора, которые выполняются в этом случае открытого типа.

В этих так называемых американских обмотках уменьшается не только реактанц торцевых частей, но также и реактанц паза; последнее вызвано тем, что в каждом пазу этой обмотки находятся провода разных фаз.

Вес меди при таких обмотках в общем получается меньше, чем при других типах обмоток, и в среднем в отдельных случаях может достигать 10% и выше; причина этого лежит в сокращении шага и длины торцевых частей обмотки. При этой обмотке кривая магнитной индукции приближается весьма близко к синусоиде, вследствие чего добавочные потери от высших гармонических поля здесь понижаются почти до нуля.

В однослойных обмотках каждая сторона катушки полностью заполняет паз сердечника статора (см. рис. 8.1, б). При этом число катушечных групп в каждой фазе равно числу пар полюсов, так что общее число катушечных групп в однослойной обмотке равно рm1.

Однослойные обмотки статоров разделяют на концентрические и шаблонные. В концентрической обмотке катушки каждой катушечной группы имеют разную ширину и располагаются концентрически. Шаги обмотки у катушек, входящих в катушечную группу, неодинаковы, но их среднее значение y1cp = Z1/ (2р).

Так, для трехфазной однослойной концентрической обмотки с Z1 = 24; 2р = 4 имеем у1ср=24/4 = 6 пазов; q1 =Zl/ (2pm1) = 24/ (4 • 3) = 2. Следовательно, катушечная группа каждой фазной обмотки состоит из двух расположенных концентрически катушек. Шаги этих катушек: у11 = 7 и у12 = 5 . Развернутая схема этой обмотки (2р = 4; Z1 = 24; q1 = 2; у1ср = 6)

38.

1. Режим двигателя;

2. Режим генератора;

3. Режим электромагнитного тормоза;

4. Режим динамического торможения;

poisk-ru.ru

Параллельная работа трансформаторов — условия применения. Параллельный режим работы трансформаторов

Параллельная работа трансформаторов - условия применения

Для чего нужна параллельная работа трансформаторов?