Меню

Номинальное напряжение первичной вторичной обмотки

Лекция №10. Номинальные параметры транс­форматора.

Номинальные параметры транс­форматора.

1. Номинальное первичное ли­нейное напряжение — напряжение на зажимах первичной обмотки, на ко­торое она рассчитана, .

2. Номинальное вторичное на­пряжение — напряже­ние на зажимах вторичной обмотки при от­ключённой нагрузке (ре­жим холостого хода) и при номинальном напряжении на первичной обмотке, .

3. Номинальный линейный ток в первичной обмотке , .

4. Номинальный линейный ток во вторичной обмотке , .

5. Номинальная полная мощ­ность , .

Каждый трансформатор рассчитан для работы на определённой частоте. В России частота составляет 50 герц.

Режимы работы трансформатора.

1. Номинальный режим – ре­жим работы трансформа­тора при номинальных значениях напряжения и тока в первичной обмотке, то есть , .

2. Рабочий режим – режим ра­боты трансформатора, при котором напряжение в первичной обмотке равно номинальному, то есть , а ток, текущий по первичной нагрузке, опре­деляется нагрузкой транс­форматора.

3. Режим холостого хода – ре­жим работы трансфор­матора, при котором цепь вторичной обмотки ра­зомкнута, то есть .

4. Режим короткого замыка­ния – режим работы трансформатора, при кото­ром вторичная обмотка замкнута накоротко, то есть .

Режимы холостого хода и корот­кого замыкания бывают при авариях или могут быть созданы специально при испытаниях трансформатора.

Коэффициент трансформации приблизительно можно определять по формуле: .

Уравнения напряжений и токов трансформатора.

Токи и помимо основного магнитного потока создают поток рассеивания. Каждый поток рассеи­вания связан только с витками собст­венной обмотки, и индуцирует в ней ЭДС рассеивания. Потоки рассеива­ния не участвуют в передаче энергии.

ЭДС рассеивания в первой в пер­вой обмотке можно найти по фор­муле: , ЭДС рассеива­ния во второй обмотке опре­деляется аналогично: , где — индуктив­ность рассеивания. Тогда: ; , где — индуктивные сопротивления рас­сеивания.

Таким образом, в каждой обмотке трансформатора индуцируется по две ЭДС: от основного потока и от по­тока рассеивания.

Со стороны первичной обмотки трансформатор является потребите­лем энергии, поэтому ток в первич­ной обмотке создаётся совместным действием входного напряжения и двух ЭДС: , где — активное сопротивление первичной обмотки. Тогда: ; ; — уравнение напряжения для первичной обмотки.

Со стороны вторичной обмотки трансформатор является источником энергии, поэтому ток во вторичной обмотке, замкнутой на сопротивление , обусловлен действием двух ЭДС: , где — активное со­противление вторичной нагрузки. То­гда: ; — уравнение напряжений для вторичной обмотки.

Уравнения магнитодвижущих сил и токов.

Предположим, что трансформатор работает в режиме холостого хода, то есть к зажимам первичной обмотки подведено напряжение , а вторичная обмотка разомкнута. При этом по первичной обмотке протекает ток , называемый током холостого хода, который обычно составляет от двух до десяти процентов от номинального тока . Этим током создаётся магнитодвижущаяся сила, которая равна произведению тока и числа витков в первичной обмотке. Положительное направление МДС совпадает с движением острия правого винта, если его вращать по направлению тока в обмотке. МДС наводит в магпитопроводе основной магнитный поток , где — магнитное сопротивление магнитопровода.

Если вторичную обмотку замкнуть на нагрузку , то по ней потечёт ток . При этом ток в первичной обмотке увеличивается до значения в соответствии с законом сохранения энергии. Трансформатор отдаёт энергию нагрузке, поэтому требуется соответствующий приток энергии от сети. Теперь магнитный поток создаётся совместным действием МДС обеих обмоток.

Опыт и расчёт показывают, что если первичное напряжение постоянно, то есть , то при изменении нагрузки от нуля (режим холостого хода) до номинальной (номинальный режим) максимальный магнитный поток остаётся практически постоянным, то есть .

Уравнение МДС: .Тогда: ; ; , где — ток нагрузки, приведённый к числу витков первичной обмотки.

Уравнение токов трансформатора: .

Так как ток то можно приблизительно считать, что , то есть коэффициент трансформации приближённо можно найти по формуле: .

Из-за наличия потерь ток холостого хода опережает по фазе магнитный поток в стальном сердечнике на угол , который называется углом магнитных потерь.

Активная составляющая тока холостого хода идёт на преодоление потерь в стали, а реактивная составляющая тока холостого хода идёт на создание магнитного потока в сердечнике. Поэтому ток холостого хода в основном является намагничивающим током.

Приведение параметров вторичной обмотки и

схема замещения приведённого трансформатора.

Для электрического расчёта трансформатора необходима электрическая схема замещения. Трансформатор представляет собой систему двух магнитно-связанных между собой цепей, поэтому требуется предварительное привидение первичной и вторичной цепи к одному уровню напряжений. Обычно, действительная цепь вторичной обмотки с заменяется расчётной электрически эквивалентной цепью. При этом электромагнитная мощность вторичной обмотки реального трансформатора должна быть равна электромагнитной мощности вторичной обмотки приведённого трансформатора, то есть , где . Так как , то .

Читайте также:  Формула выходного напряжения биполярного транзистора

Из условия равенства потерь в активном сопротивлении вторичной обмотки можно получить следующее равенство: , следовательно, .

Из условия равенства реактивных мощностей можно получить аналогичные выражения: , следовательно, и .

Таким образом, вместо реального трансформатора мы получаем энергетически эквивалентный трансформатор с коэффициентом трансформации равным единице, который называется приведённым.

Приведённым уравнения соответствует Т-образная электрическая схема замещения.

В этой схеме магнитная связь между первичной и вторичной обмоткой заменена электрической, а именно ветвью намагничивания с параметрами и , которые определяются током холостого хода .

Все параметры, кроме , являются постоянными для данного трансформатора, и могут быть определены с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.

Построим векторную диаграмму следующих уравнений: ; ; . Такая диаграмма называется диаграммой привидения трансформатора для активно-реактивной нагрузки.

Для построения вектора необходимо знать характер нагрузки (в нашем случае нагрузка носит активно-реактивный характер).

Источник



Номинальное первичное и вторичное напряжения трансформатора

Номинальное первичное и вторичное напряжения трансформатораНоминальным первичным напряжением трансформатора называется такое напряжение, которое, необходимо подвести к его первичной обмотке, чтобы на зажимах разомкнутой вторичной обмотки получить вторичное номинальное напряжение, указанное в паспорте трансформатора.

Номинальным вторичным напряжением называют напряжение, которое устанавливается на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора (к зажимам первичной обмотки подведено напряжение, а вторичная обмотка разомкнута) и при подведении к первичной обмотке номинального первичного напряжения.

Напряжение на вторичной обмотке при нагрузке изменяется, так как ток нагрузки создает падение напряжения на активном и индуктивном сопротивлениях обмотки. Это изменение вторичного напряжения зависит не только от величины тока и сопротивлений обмотки, но и от коэффициента мощности нагрузки (рис. 1). Если трансформатор нагружен чисто активной мощностью (рис. 1, а), то напряжение по сравнению с другими вариантами меняется в меньших пределах.

На векторной диаграмме Е2 — ЭДС. во вторичной обмотке трансформатора. Вектор вторичного напряжения будет равен геометрической разности:

где I2 — вектор тока во вторичной обмотке; X тр и R тр — соответственно индуктивное и активное сопротивления вторичной обмотки трансформатора.

При индуктивной нагрузке и при той же самой величине тока напряжение снижается в большей степени (рис. 1,б). Это связано с тем, что вектор I2 х X тр отстающий от тока на 90°, в этом случае более круто повернут навстречу вектору Е2 , чем в предыдущем. При емкостной нагрузке увеличение тока нагрузки вызывает повышение напряжения на обмотке трансформатора (рис. 2, в). В этом случае вектор I2 х X тр по длине равный аналогичному вектору в первых двух случаях и также отстающий от тока на 90°, благодаря емкостному характеру этого тока оказывается повернутым вдоль вектора Е2 , и увеличивает длину U2 по сравнению с Е2 .

Изменение вторичного напряжения трансформатора U2 в зависимости от коэффициента мощности нагрузки (угла 966;)

Рис. 1. Изменение вторичного напряжения трансформатора U2 в зависимости от коэффициента мощности нагрузки (угла φ): а — при активной нагрузке; б — при индуктивной нагрузке; в — при емкостной нагрузке; Е2 — ЭДС. во вторичной обмотке трансформатора; I2 — ток во вторичной обмотке (ток нагрузки); I0 — намагничивающий ток трансформатора; Ф — магнитный поток в сердечнике трансформатора; Rтр Xтр. — активное и индуктивное сопротивления вторичной обмотки.

В процессе эксплуатации необходимо регулировать величину напряжения на обмотке трансформатора. Это достигается изменением числа витков обмотки высокого напряжения. Меняя число витков этой обмотки, включенных в цепь высокого напряжения, можно менять коэффициент трансформации в пределах от ±5 до ±7,5% номинального значения.

Схема отводов от обмоток с простым переключением представлена на рисунке 2. В соответствии с этими отводами в паспорте указано минимальное высокое напряжение, номинальное и максимальное. Если, например, номинальное вторичное напряжение трансформатора равно 10000 В, то напряжение максимальное 1,05 U н = 10500 В, а напряжение минимальное 0,95 U н = 9500 В.

Для номинального напряжения 6000 В имеем соответственно 6300 и 5700 В. Число витков обмотки высшего напряжения изменяют переключателем, контакты которого находится внутри трансформатора, а рукоятка выведена на его крышку.

Обычно для трансформаторов, которые устанавливаются вблизи понизительной подстанции 35/10 кВ или повышающей 0,4/10 кВ, коэффициент трансформации принимают равным 1 ,05х K н , то есть ставят переключатель отводов в положение +5%. Если потребительская подстанция удалена от районной, в линии электропередачи возникает значительная потеря напряжения, поэтому переключатель ставят в положение -5%. Трансформатор в средней точке линии электропередачи устанавливают на номинальный коэффициент трансформации (рис.3).

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения это низковольтное оборудование

Схема отводов от части витков для измерения коэффициента трансформации на ±5%

Рис. 2. Схема отводов от части витков для измерения коэффициента трансформации на ±5%

Установка переключателя витков трансформатора в зависимости от удаления потребительской трансформаторной подстанции от питающей районной подстанции

Рис. 3. Установка переключателя витков трансформатора в зависимости от удаления потребительской трансформаторной подстанции от питающей районной подстанции.

В настоящее время промышленность освоила выпуск силовых трансформаторов поной шкалы мощностей 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 кВА и т. д. Для регулирования напряжения новые трансформаторы снабжены устройствами ПБВ пли РПН. ПБВ означает: переключение обмоток без возбуждения, то есть при выключенном трансформаторе.

Отпайки от обмоток позволяют посредством их переключения менять напряжение в пределах от -5 до +5% через каждые 2,5%. РПН означает: регулирование напряжения под нагрузкой (автоматическое). Оно позволяет регулировать напряжение в пределах от—7,5 до+7,5% шестью ступенями, или через каждые 2,5%. Такими устройствами могут обеспечиваться трансформаторы от 63 кВА и выше. Обозначение трансформатора с таким устройством — ТМН, ТСМАН.

Трехфазные трансформаторы ТМ и ТМН для трансформации энергии с 20 и 35 кВ на 0,4 кВ имеют мощности 100, 160, 250, 400 и 630 кВА.

Источник

Номинальный первичный и вторичный ток трансформаторов тока

Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током Iном1 (стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40000 А) и номинальным вторичным током Iном2, который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации КТА= Iном1/ Iном2

Измерение сопротивления основной изоляции трансформаторов тока, изоляции измерительного конденсатора и вывода последней обкладки бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа производится мегаомметром на 2500 В.

Измерение сопротивления вторичных обмоток и промежуточных обмоток каскадных трансформаторов тока относительно цоколя производится мегаомметром на 1000 В.

В процессе эксплуатации измерения производятся:

· на трансформаторах тока 3-35 кВ – при ремонтных работах в ячейках (присоединениях), где они установлены;

· на трансформаторах тока 110 кВ с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) – при неудовлетворительных результатах испытаний масла согласно требованиям табл. 25.4, пп. 1-3 (область «риска»);

· на трансформаторах тока 220 кВ и выше с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) – при отсутствии контроля изоляции под рабочим напряжением и неудовлетворительных результатах испытаний масла согласно требованиям табл. 25.4, пп. 1-3 (область «риска»);

· на трансформаторах тока с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа 330 кВ и выше – при отсутствии контроля изоляции под рабочим напряжением – 1 раз в год.
Измеренные значения сопротивления изоляции должны быть не менее приведенных в табл. 1.

Значения испытательного напряжения основной изоляции приведены в табл. 3. Длительность испытания трансформаторов тока с фарфоровой внешней изоляцией – 1 мин, с органической изоляцией – 5 мин.
Допускается проведение испытаний трансформаторов тока совместно с ошиновкой. Трансформаторы тока напряжением более 35 кВ не подвергаются испытаниям повышенным напряжением. Значения испытательного напряжения для изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями принимается равным 1 кВ. Продолжительность приложения испытательного напряжения – 1 мин.

Отклонение измеренного коэффициента от указанного в паспорте или от измеренного на исправном трансформаторе тока, однотипном с проверяемым, не должно превышать 2%. Отклонение измеренного сопротивления обмотки постоянному току от паспортного значения или от измеренного на других фазах не должно превышать 2%. При сравнении измеренного значения с паспортными данными измеренное значение сопротивления должно приводиться к заводской температуре. При сравнении с другими фазами измерения на всех фазах должны проводится при одной и той же температуре.
Измерение производится у трансформаторов тока на напряжение 110 кВ и выше

При осмотре предохранителей проверяется состояние наружной поверхности и внутренних частей, отсутствие сколов и трещин. Целость слюдяной прокладки, чистота разрядных поверхностей электродов.

Рис. 1.Верхний электрод. 2. Слюдяная прокладка. 3. Нижний электрод.

Для проверки исправности пробивных предохранителей измеряют сопротивление изоляции и определяют пробивное напряжение промышленной частоты. Сопротивление изоляции измеряют мегомметром на 250 В и оно не нормируется. Но на основании опытных данных величина сопротивления изоляции должна быть не менее 4 МОм.

На схеме нашего рис, при помощи регулировочного ТР и повышающего ТП трансфор-маторов поднимают напряжение до пробоя промежутка в пробивном предохранителе. Балластное сопротивление 5…10 кОм ограничивает ток пробоя, защищая разрядные поверхности от подгорания, и облегчает фиксирование напряжение, при котором произошел пробой.

Читайте также:  Что называют истинным напряжением

1. Определение группы соединения трехфазных трансформаторов
Группа соединения трансформатора характеризует сдвиг по фазе между векторами линейных напряжений первичной и вторичной обмоток. Группу соединения принято выражать числом, полученным от деления на 30 угла (в градусах), на который отстает вектор вторичного напряжения от соответствующего вектора первичного напряжения.
Зная полярность выводов обмоток трехфазного трансформатора и стандартные обозначения выводных зажимов А, В, С первичной и а, b, с вторичной обмоток, нетрудно убедиться, что при различных схемах соединений первичных и вторичных обмоток можно получить двенадцать групп соединения, начиная от первой, когда вторичное напряжение отстает от первичного на 30°, и кончая двенадцатой, когда вторичное напряжение отстает от первичного на 360° (совпадает с ним по фазе).
Следует отметить, что для четных групп 2, 4, 6, 8, 10 и 12 характерно одноименное соединение первичной и вторичной обмоток (например, первичная и вторичная обмотки соединены в звезду), а для нечетных групп 1, 3, 7, 9 и 11 характерно разноименное соединение обмоток (например, первичная обмотка соединена в звезду, а вторичная — в треугольник).
В Советском Союзе стандартными приняты две группы соединения для трехфазных трансформаторов: двенадцатая и одиннадцатая при чередовании фаз подведенного напряжения соответственно алфавитному чередованию букв, обозначающих выводы (Л, В к С). Если изменить чередование фаз подведенного напряжения, то для одного и того же трансформатора с нечетной группой произойдет изменение группы. Так, при чередовании фаз подведенного к первичной обмотке напряжения в последовательности А — В — С имеет место 11-я группа, а при чередовании фаз подведенного напряжения в последовательности Л — С — В — 1-я группа. Это всегда следует помнить при проведении работ, связанных с определением группы соединения трехфазных трансформаторов и фазировке и проверке защит под нагрузкой.
Маркируют выводы трехфазных силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения, выпускаемых у нас, по порядку А — В — С слева направо, если смотреть со стороны выводов обмотки высокого напряжения. Вывод от нулевой точки всегда располагают перед выводом Л.
Группу соединения трехфазного трансформатора можно определить поляромером, ваттметром, вольтметром и специальными приборами, например по типу синхроноскопа или фазометра, непосредственно показывающих угловой сдвиг между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток трансформатора.
При пользовании поляромером подключают батарею поочередно к выводам АВ, ВС и АС плюсом соответственно сначала к Л, затем к В и после к Л. При этом определяют по отклонению стрелки гальванометра, который подключают последовательно к выводам ab, be и ас, полярность индуктированного напряжения относительно выводов a, b и снова а. При подключении батарей к каждой паре выводов первичной обмотки производят по три измерения полярности. Комбинации полярностей позволяют определить группу соединения. Проверка группы соединения ваттметром рассмотрена в § 39.
На рис. 184 показана схема включения универсального фазоуказателя Э-500/1 для непосредственного определения фазового сдвига между напряжениями первичной и вторичной обмоток. Желательно для большей уверенности и точности проведенных измерений произвести два замера: один для определения углового сдвига между напряжениями UAb и Uаb и второй для определения фазового сдвига между напряжениями UBc и Ubc.
Для определения вольтметром группы соединения трехфазного трансформатора соединяют выводы Лиан измеряют напряжения между выводами b и В, b и С, с и В. По результатам этих измерений можно определить группу соединения трансформатора.
Разработаны и изготовляются различные универсальные приборы и комплекты приборов, предназначенные специально для испытания трансформаторов. В частности, таким прибором является универсальный измеритель коэффициента трансформации силовых и измерительных трансформаторов УИКТ-3 (рис. 185). В этом приборе напряжение, индуктированное во вторичной обмотке, сравнивается падением напряжения на резисторе г2 и по соотношению сопротивлений r\jr2 при сбалансированной схеме, когда стрелка индикатора будет на нуле, определяют коэффициент трансформации проверяемого трансформатора. коэффициент

Рис. 184. Определение группы соединения трансформатора универсальным фазоуказателем Э -500/1
Тот факт, что схему удалось сбалансировать, указывает на то, что маркировка выводов трансформатора правильна. Следовательно, прибор УИКТ-3 позволяет одновременно с измерением коэффициента трансформации проверить полярность выводов.

Источник

Adblock
detector