Трансфортатор. Вопросы ЛР1 Иванов. 1. Приведите примеры несимметричной нагрузки трансформатора
 Скачать 0.72 Mb.
|
|
1. Приведите примеры несимметричной нагрузки трансформатора. Однофазная и трехфазная нагрузка. 2. К чему приводит несимметричная нагрузка трансформаторов? Это приводит к нежелательным последствиям как для потребителей электроэнергии, так и для самого трансформатора. У трансформатора происходит перегрузка отдельных его фаз, чрезмерное повышение фазных напряжений и насыщение магнитопровода. 3. К каким неприятным последствиям в эксплуатации приводит несимметрия фазных напряжений? Это приводит к нежелательным последствиям как для потребителей электроэнергии, так и для самого трансформатора. При неравенстве токов в фазных обмотках трансформатора в нем возникают дополнительные явления, не имеющие место в симметричных режимах, отрицательно сказывающиеся на работе трансформатора, приводящее к искажению фазных напряжений, увеличению потерь в стали и элементах конструкции, значительные местные превышения температуры и т. д. У потребителей электроэнергии несимметрия напряжений приводит к уменьшению пусковых и максимальных моментов асинхронных двигателей и снижению их КПД, к быстрому перегоранию ламп накаливания в случае повышения напряжения или уменьшению световой отдачи при понижении напряжения в отдельных фазах. 4. В каких случаях при несимметричной нагрузке появляется ток нулевой последовательности? Когда вторичная цепь трансформатора соединена с нагрузкой нулевым проводом. При однофазных нагрузках ток нулевой последовательности вторичной цепи может быть магнитно уравновешен током первичной обмотки только в том случае, если схема соединения трех фаз обмотки образует для него проводящий контур. 5. По каким путям замыкаются индукционные линии потока нулевой последовательности в трехстержневом трансформаторе, в групповом трансформаторе? Потоки нулевой последовательности Ф0 в каждый момент времени равны друг другу и одинаково направлены, поэтому в трехстержневом трансформаторе магнитные силовые линии этих потоков могут замыкаться только по воздуху, а в трансформаторах, имеющих стальные баки, и по стенкам баков. В групповом трансформаторе, состоящем из трех однофазных трансформаторов поток Ф0 и наводимая им ЭДС Е0 будут большими, так как линии потока Ф0 замыкаются по тому же магнитопроводу, что и главный магнитный поток Ф, имеющему малое магнитное сопротивление. 6. Каково влияние обмотки, соединенной в треугольник на смещение нулевой точки звезды фазных напряжение из центра тяжести треугольника линейных напряжений? 7. Объясните определение из опыта п. 2 сопротивления нулевой последовательности трансформатора? Сопротивление нулевой последовательности трехфазного трансформатора в целом представляет собой сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности, замеренное со стороны одной обмотки, когда все выходные зажимы второй обмотки замкнуты накоротко. Так как токи нулевой последовательности трансформируются в компенсирующую обмотку и, замыкаясь по контуру треугольника, магнитно уравновешиваются в каждой фазе, поэтому сопротивление нулевой последовательности – сопротивление в компенсирующей обмотке. 8. В каких случаях ток нулевой последовательности, протекающий по вторичной обмотке, является намагничивающим током, создающим магнитный поток нулевой последовательности? Схема соединения Y/Yн-0 Ток нулевой последовательности вторичной цепи магнитно не уравновешивается током первичной цепи (не трансформируется в первичную цепь) и является намагничивающим током; он создает во всех стержнях поток взаимной индукции нулевой последовательности Ф0, который наводит в обмотках ЭДС нулевой последовательности Е0, и поток рассеяния вторичной обмотки Фs20, индуктирующий в ней ЭДС рассеяния Es20. Схема соединения ∆/ Yн Здесь во вторичной обмотке трансформатора вследствие несимметрии сопротивлений нагрузки возникает ток нулевой последовательности, создающий поток нулевой последовательности, который индуцирует в первичной обмотке ЭДС нулевой последовательности. 9. Какой метод применяется для исследования несимметричной нагрузки? Для исследования электрических несимметричных цепей применяется метод симметричных составляющих, согласно которому ток каждой фазы можно представить как сумму токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Любая несимметричная система может быть представлена суммой трех симметричных. Таким образом: {\displaystyle {\begin{cases}{\bar {A}}={\bar {A}}_{1}+{\bar {A}}_{2}+{\bar {A}}_{0}\\{\bar {B}}={\bar {B}}_{1}+{\bar {B}}_{2}+{\bar {B}}_{0}\\{\bar {C}}={\bar {C}}_{1}+{\bar {C}}_{2}+{\bar {C}}_{0}\end{cases}}}  Введя оператор a, равный: {\displaystyle a=e^{j{\tfrac {2\pi }{3}}}}  ,можно получить для системы: {\displaystyle {\begin{cases}{\bar {A}}={\bar {A}}_{1}+{\bar {A}}_{2}+{\bar {A}}_{0}\\{\bar {B}}=a^{2}{\bar {A}}_{1}+a{\bar {A}}_{2}+{\bar {A}}_{0}\\{\bar {C}}=a{\bar {A}}_{1}+a^{2}{\bar {A}}_{2}+{\bar {A}}_{0}\end{cases}}}  Таким образом получается система из трех уравнений с тремя неизвестными, у которой решение однозначно. Для значений векторов в составляющих симметричных системах получается:  10. Каков принцип определения токов в первичной цепи трансформатора при разных схемах соединения обмоток, если известны токи нагрузки? Схема соединения Y/Yн-0: Значение тока нулевой последовательности любой фазы равно:  Ток нулевой последовательности в первичной обмотке, соединенной в звезду без нулевого провода, протекать не может, так как для него нет проводящего контура. Поэтому в первичную обмотку трансформируется только суммарная составляющая прямой и обратной последовательностей вторичных токов:  где İн — ток нагрузки; k12=wBН/wНН — коэффициент трансформации фазных напряжений. Схема соединения Y//Yн-11-0: В первичную обмотку трансформируется только суммарная составляющая токов прямой и обратной последовательности:  Схема соединения /Yн-11: В первичную обмотку будут трансформироваться токи всех трех последовательностей, для которых обмотка, соединенная треугольником, является проводящим контуром:  Схема соединения Y/Zн-11:  11. В каких схемах ток нулевой последовательности не трансформируется в первичную цепь? Схема соединения Y/Yн-0 Ток нулевой последовательности в первичной обмотке, соединенной в звезду без нулевого провода, протекать не может, так как для него нет проводящего контура. Поэтому в первичную обмотку трансформируется только суммарная составляющая прямой и обратной последовательностей вторичных токов. Схема соединения Y/D/Yн-11-0 В таком трансформаторе при несимметричной нагрузке токи нулевой последовательности обмотки, соединенной в схему Yн, трансформируются в компенсационную обмотку и, замыкаясь по контуру треугольника, магнитно уравновешиваются в каждой фазе. Схема соединения Y/Zн-11. Имеющиеся на каждом стержне две половины фаз вторичной обмотки обтекаются одинаковым током нулевой последовательности и создают МДС, направленные встречно. Вследствие этого токи нулевой последовательности в пределах одной вторичной обмотки на каждом стержне уравновешиваются, а система фазных напряжений при несимметричной нагрузке трансформатора со схемой соединения обмоток Y/Zн искажается незначительно. 12. В каком трансформаторе, имеющем схему обмоток Y/Yн, будет больше «смещение нулевой точки» при несимметричной нагрузке: а) в трансформаторе, помещенном в стальной бак или в трансформаторе без бака? В трансформаторе с баком «смещение нулевой точки» больше, так как потоки нулевой последовательности Ф0 в каждый момент времени равны друг другу и одинаково направлены, поэтому в трехстержневом трансформаторе магнитные силовые линии этих потоков могут замыкаться только по воздуху, а в трансформаторах, имеющих стальные баки, и по стенкам баков. В случае с бака магнитное сопротивление потоку нулевой последовательности будет меньше (у стенок больше проводимость), вследствие чего поток Ф0 и наводимая им ЭДС Е0 больше. б) в трансформаторе трехстержневом или групповом? В групповом, так как линии потока Ф0 замыкаются по тому же магнитопроводу, что и главный магнитный поток Ф, имеющему малое магнитное сопротивление. В этом случае величина Е0п будет большой. А в трехстержневом потоки нулевой последовательности Ф0 в каждый момент времени равны друг другу и одинаково направлены, поэтому в трехстержневом трансформаторе магнитные силовые линии этих потоков могут замыкаться только по воздуху. В этом случае магнитное сопротивление потоку нулевой последовательности достаточно велико, вследствие чего поток Ф0 и наводимая им ЭДС Е0 малы. Невелика, следовательно, и величина Е0п. 13. По какой схеме соединяют первичную обмотку группового трансформатора, если вторичная обмотка соединена в Yн? Почему? Схема соединения Y/D/Yн При соединении обмоток трансформатора по схеме Y/Yн-0 и несимметричной нагрузке имеют место значительные искажения звезды фазных напряжений. Однако этого можно избежать, если трансформатор снабдить специальной компенсационной обмоткой, соединенной в треугольник. В таком трансформаторе при несимметричной нагрузке токи нулевой последовательности обмотки, соединенной в схему Yн, трансформируются в компенсационную обмотку и, замыкаясь по контуру треугольника, магнитно уравновешиваются в каждой фазе. Схема соединения D/Yн 14. Поясните, в каких случаях несимметричной нагрузки имеет место искажение звезды фазных напряжений? Токи нулевой последовательности возникают только в одной (вторичной) обмотке – схема соединения Y/Y0. В схеме замещения для токов нулевой последовательности имеется разрыв на стороне первичной обмотки. Токи нулевой последовательности являются чисто намагничивающими, так как не уравновешиваются соответствующими токами в первичной обмотке. В следствие этого ЭДС нулевой последовательности  могут достичь больших значений, иногда больших номинального напряжения. Система фазных ЭДС и напряжений сильно искажается Рис. 1. Искажение системы фазных напряжений трансформатора с соединением обмоток Y/Y0 при наличии (справа) и отсутствии (слева) токов нулевой последовательности. Искажения величин фазных напряжений неприемлемо и опасно для однофазных потребителей. Особенно сильное искажение симметрии трехфазных напряжений при несимметричной нагрузке с нулевой последовательностью токов возникает в групповых, броневых и бронестержневых трансформаторах с соединением обмоток Y/Y0. Это видно по относительно небольшому сопротивления ветви намагничивания  схемы замещения нулевой последовательности. Поэтому схема соединения Y/Y0 в таких трансформаторах не применяется или используется отдельная третичная обмотка, соединенная в треугольник Δ, специально предназначенная для уравновешивания токов нулевой последовательности. |