Условия включения силовых трансформаторов на сов местную работу.

Условия включения силовых трансформаторов на сов местную работу.

В реальных условиях ситуации работы СТ на отдельную нагрузку встречаются весьма редко. Большей же частью - по условиям надежности и экономичности СТ работают совместно - будучи включенными параллельно под одно напряжение U₁ = U_сети и на одну и ту же общую нагрузку.

При этом задача подбора даже двух трансформаторов для включения на параллельную работу оказывается достаточно сложной. Отметим прежде всего, что идеальными условиями совместной работы двух СТ являются

(62)

Только в этих условиях, во-первых, имеется возможность обеспечить заданную наибольшую нагрузочную мощность без перегрузки одного из трансформаторов и, во-вторых, получить наибольший результирующий к.п.д. для каждого из значений при ее изменениях.

Конечно, на практике приходится довольствоваться лишь некоторым приближением к этим идеальным условиям. Это приближение зависит в конечном счете от выполнения т.н. условий включения силовых трансформаторов, регламентированных ГОСТом для совместной работы.

Прежде чем рассмотреть эти условия и объяснить их сущность необходимо воспользоваться одной из моделей СТ, причем выбрать ее так, чтобы обеспечить с одной стороны - простоту анализа режимов параллельной работы, а, с другой стороны, учесть все параметры данного СТ, от которых может зависеть распределение мощностей и между двумя трансформаторами. В качестве такой модели удобнее всего взять упрощенную схему замещения СТ, с той лишь поправкой, что ее параметры рассматривать в абсолютных единицах (рис. 14)

При таком эквивалентировании или моделировании СТ напряжение (в каждой из фаз) на выходе при холостом ходе составит

а внешняя характеристика будет описываться уравнением (61).

Элементарные правила ТОЭ позволяют установить, что для двух таких схем, работающих на общую нагрузку, условие будет выполнено, если:

а) э.д.с. на выходе или U_2xx каждого из СТ совпадают по фазе (в каждой из трех фаз);

б) эти э.д.с. численно равны;

в) равны внутренние относительные сопротивления . При включении реальных СТ на совместную работу мы вначале объединим их входные зажимы (например A' и A" ; B' и B" ; C ' и С" , какой бы не была схема обмотка ВН) и тем самым приложим одну и ту же систему линейных напряжений от сети. Далее необходимо будет объединять зажимы вторичных обмоток ( а' и а", b' и b" , с' и с" - также независимо от вида схемы). В связи с этим ГОСТ требует выполнения первого условия включения СТ - их группы должны совпадать.

Группa трехфазного СТ задается числом, определяющим фазовый угол одноименных линейных напряжений высокой и низкой стороны. Простейшие расчеты показывают, что этот угол при любой из комбинаций схем Y и может быть равен 0°; 30°; 60°; 90° ... 360°. В связи с этим каждой из групп присваивают номер по величине этого угла :

что алогично представлению вектора одного из линейных ВН (например ) в виде минутной, а соответствующего ( U_bc ) вектора линейного НН - часовой стрелки на обычном циферблате.

Таким образом, одинаковость групп включаемых СТ гарантирует совпадение векторов вторичных э.д.с. во всех фазах.

Равенство этих э.д.с. по величине будет обеспечено при выполнении второго условия ГОСТа - различие коэффициента трансформации не должно превышать 0,5 % от их среднего значения.

или

(63)

Наконец, условие наилучшего распределения нагрузок между параллельно включенными СТ обеспечивается выполнением третьего условия ГОСТа - различие во внутренних относительных сопротивлениях не должно превышать 10% от их среднего значения;

или

(64)

Отметим особо, что категоричным является лишь первое условие, обеспечивающее совпадение векторов вторичных э.д.с. Второе же и третье условие заданы с "допуском" и это означает, в частности, что в реальных ситуациях большей частью хотя неравенства (63) и (64) выполнены.

Определение потерь в стали.

Поскольку даже при величина не превосходит нескольких процентов, то вполне допустимо пошагать .

Хотя для повышения точности следует измерять и , предварительно измерив сопротивление R₁. Если имеется возможность регулирования U₁ от U_1н до нуля, то желательно снять зависимость (рис.19), а также (рис. 20).

В этих условиях целесообразно производить опыт Х.Х. со стороны обмоток НН.

Определение потерь в меди

Для обеспечения в опыте к.з. приходится снижать входное напряжение в 15...20 раз, в связи с чем потери в стали резко уменьшаются против . Поэтому, при можно считать .

Хотя для повышения точности целесообразно учесть и , взяв соответствующее значение по кривой рис. 19.

12.2. Определение "напряжения короткого замыкания".

Достаточно точной моделью СТ в опыте к.з. является упрощенная схема (рис. 24), в соответствии с которой при имеем .

Повышая U₁ в этом опыте от нуля до того уровня, при котором токи трансформатора равны номинальным мы и найдем т.н. "напряжение короткого замыкания" СТ, обозначенное или % ( % ) и численно равное внутреннему сопротивлению .

Разумеется, что зная и , можно найти еще один параметр СТ: .

13.3. Уточнение коэффициента трансформации.

Пренебрежимо малая величина намагничивающего тока в условиях пониженного U₁, в опыте к.з. позволяет найти коэффициент трансформации через отношение токов:

Таким образом, данные опыта к.з. реального СТ в совокупности с данными его опыта Х.Х. позволяют получить всю необходимую информацию для использования математических или физических моделей при прогнозировании рабочих режимов или исследованиях.

Правило Ленца

Правило Ленца, правило для определения направления индукционного тока: индукционный ток, возникающий при относительном движении проводящего контура и источника магнитного поля, всегда имеет такое направление, что его собственный магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток. Сформулировано в 1833 г. Э. Х. Ленцем.

Индукционный ток — электрический ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего этот контур. Величина и направление индукционного тока определяются законом электромагнитной индукции и правилом Ленца.

Магни́тный пото́к — поток вектора магнитной индукции через конечную поверхность определяется как интеграл по поверхности

при этом векторный элемент площади поверхности определяется как

где - единичный вектор, нормальный к поверхности.

Закон Ампера

Закон Ампера — закон взаимодействия постоянных токов. Установлен Андре Мари Ампером в 1820. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположном — отталкиваются. Ампера законом называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током.

Сила Ампера

Сила Ампера — сила взаимодействия двух токов, текущих в малых отрезках проводников, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

В частном случае параллельных проводников силы взаимодействия стремятся сблизить проводники, если текущие в них токи параллельны, и удалить их друг от друга, если токи антипараллельны. Таким образом, параллельные токи притягиваются, а антипараллельные — отталкиваются.

Этот физический эффект используется в определении единицы измерения силы электрического тока — Ампера.

Также силой Ампера называют силу, с которой магнитное поле, характеризуемое вектором магнитной индукции B, действует на элементарный отрезок проводника dl, по которому течёт ток силы I:

(в системе СИ), где α — угол между направлениями dl и B.

Иначе амперова сила выражается как векторное произведение: F=I[dl,B], где жирные буквы обозначают вектора, а квадратные скобки - их векторное произведение.

Магнитодвижущая сила,

намагничивающая сила, величина, характеризующая магнитное действие электрического тока. Вводится при расчётах магнитных цепей по аналогии с электродвижущей силой в электрических цепях. М. с. F равна циркуляции вектора напряжённости магнитного поля Н по замкнутому контуру L, охватывающему электрические токи, которые создают это магнитное поле:

(в единицах СИ).

Здесь: H_l - проекция Н на направление элемента контура интегрирования dl, n - число проводников (витков) с током l_i, охватываемых контуром. Единица М. с. в Международной системе единиц (СИ) - ампер (или ампер-виток), в СГС системе единиц (симметричной) - гильберт.