ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРИ трансформатор. Электр машиналари трансформаторлар
 Скачать 4.38 Mb.
|
|
6.5. ТРАНСФОРМАТОР ЧУЛҒМЛАРИ УЛАНГАНДАГИ НОСИММЕТРИК ЮКЛАНИШ Кўрилаётган уланиш схемасида (6.10-расм), бундан аввалги ҳолга ўхшаш (6.7) ва (6.8) тенгламалар ўз кучларини сақлайдилар. Бирламчи ва иккиламчи чулғамлар магнит мувозанатидан: Бирламчи линия токлари фаза токларнинг айирмаси сифатида, аниқланадилар: бунда бирламчи фаза токлари ни (6.20) ёрдамида аниқлаш мумкин. Бирламчи фаза кучланишлари берилган линия кучланишларига тенг, иккиламчи фаза кучланишлари эса қуйидаги борланишлар билан аниқланади: Иккиламчи линия кучланишлари (6.48) ёрдамида аниқланади. Келтирилган боғланишлардан кўринадики, чулғамлари уланган трансформатордан фарқ қилмас экан, истаглан шаклдаги магнит ўзакларда ишлатилиши мумкин экан. 6.6. ЧУЛҒАМЛАРИ УЛАНГАН ТРАНСФОРМАТОНИНГ НОСИММЕТРИК ЮКЛАНИШИ Кўрилаётган уланиш схемасида (6.11-расм) бирламчи линия токлари ва иккиламчи токлари учун, усулда уланган трансформаторларга ўхшаш (6.14ғрасм), юкнинг алоҳида фазалар орасида қандай тақсимланишидан қатьий назар, (6.23) ва (6.24) тенгламалар ўз кучларини сақлайдилар, шу туфайли, иккиламчи токлар тўғри, тескари ва нолли кетма-кетлик ташкил этувчиларга эга ва улар учун (6.25) тенгламалар ўринлидир. Аммо уланиш схемасидан фарқли равишда, уланиш схемасида иккиламчи чулғамдан бирламчига на фақат тўғри ва тескари кетма-кетлик токлари трансформацияланадилар, балки нолли кетма-кетлик токлари ҳам трансформацияланадилар. Бу шунинг учьун содир бўладики, иккиламчи чулғам нолли кетма-кетлик токи нолли кетма-кетлик оқими ни хосил қилиб, у ўз навбатида, бирламчи чулғам фазаларида йўналиши ва қиймати жиҳатидан мос бўлган э.ю.к. ни индуктивлайди. Натижада бирламчи чулғам учбурчаги ичида берк контур ҳосил қилувчи нолли кетма-кетлик бирламчи токи оқади. Бирламчи чулғам актив қаршилиги ва бирламчи ва иккиламчи чулғамлардаги тарқоқ оқимини хисобга олмасак, ток иккиламчи чулғам нолли кетма-кетлик токи га тенг ва тескари йўналган (акс фазали) бўлади. Демак, уланиш схемасида ҳар бир магнит ўзакдаги чулғамларда м.ю.к лар мувозанатдадирлар ва шунинг учун, нейтралнинг силжиши ва фаза кучланишлари симметриясининг бузилиши уланишга нисбатан анчагина кичикдир. 6.10-расм. Чул\амлари /Y уланган трансформаторнинг носимметрик юкланиши. 6.11-расм. Чул\амлари /Y0 уланган трансформаторнинг носимметрик юкланиши. 6.12-расм. Чул\амлари /Y0 уланган трансформаторнинг нолли кетма-кетли =аршилигини ани=лаш тажрибасининг схемаси – а; алмаштириш схемаси. 6.13-расм. Чул\амлари /Y0 уланган трансформаторнинг бир фазали =ис=а туташуви. 6.14-расм. Чул\амлари Y//Y0 уланган трансформаторнинг носимметрик юкланиши схемаси – а; алмаштириш схемаси – б. Айтилганларга мувофиқ. Бирламчи фаза кучланишлари учун қуйидагилар ёзилиши мумкин: (6.49) Бирламчи линия кучланишлари ўз таркибида нолли кетма-кетлик токларига эга эмас, чунки (6.50) Иккиламчи ва бирламчи фаза кучланишлари орасидаги боғланиш (6.49) ни ҳисобга олган ҳолда, улар қуйидаги тенглама орқали ифодаланиши мумкин: (6.51) бунда ZО,НОМ– нолли кетма-кетлик номинал қаршилиги. Чулғамлари усулда уланган трансформаторнинг ZО,НОМ қаршилигини аниқлаш учун тажриба усулидан фойдаланилади (6.12,а-расм). Бу ҳолда алмаштириш схемаси бир фаза учун 6.12, а-расмдагидек бўлади. схемасида бирламчи чулғам берк учбурчакка уланиб, нолли кетма-кетлик токларига нисбатан қисқа туташган бўлганлиги сабабли, ушбу алмаштириш схемасига мосдир, бунда ZОК га алмаштириш схемаси қисқа туташган трансформаторнинг алмаштириш схемасининг ZО мос келади. Тажриба натижаларидан (6.12,а-расм) ва алмаштириш схемаси (6.12, а-расм) дан қуйидагиларни аниқлаймиз: ZОК >> Z1 бўлганлиги сабабли, етарли даражада аниқлик билан ZО,НОМ Z1+ Z2= Zқ У ҳолда (6.51) тенгламаларни қуйидагича ёзиш мумкин: (6.52) 6.11-расмга кўра юк занжири учун кучланишлар тенгламалари қуйидагича ёзилади: (6.53) Охирги тенгламалардаги иккиламчи токлар ўрнига (6.49) дан бирламчи токларни тескари ишора билан олсак ва топилган ибораларни (6.52) га қўйсак бирламчи фаза токларини аниқлаймиз: (6.54) Трансформаторнинг нейтрал симидаги токнинг қиймати (6.55) Иккиламчи фаза кучланишлари (6.53) ва (6.54) ларни ҳисобга олган ҳолда, қуйидагича аниқланадилар: (6.56) Трансформаторларнинг оддий шароитда ишлаганида юкларининг қаршиликлари қисқа туташув қаршиликлари Zқ нинг қийматидан анчагина каттадирлар, шунинг учун, (6.56) дан кўринадики иккиламчи чулғамнинг носимметрияси, асосан, бирламчи чулғамнинг носимметриясига боғлиқ экан. Трансформаторнинг уланиш учун носимметрик юкланишнинг чегаравий ҳолати бўлмиш, бир фазали қисқа туташувни кўрайлик (6.13-расм). Расмда (6.54) га кўра трансформатор чулғамларидан оқиб ўтаётган токларнинг қийматлари қуйидагиларга тенг: Иккиламчи фаза кучланишлари (6.56) га кўра қуйидагиларга тенг: (6.58) Шундай қилиб, трансформатор чулғамлари уланганда бирламчи ва иккиламчи чулғамларидаги токлар фақат биргина (қисқа туташагн) фазадан оқиб ўтар экан, ҳолбуки, улангандаги шунга ўхшаш бир фазали қисқа туташувда токлар бирламчи чулғамнинг ҳамма фазаларидан оқади. Ундан ташқари, қисқа туташган фазанинг бирламчи ва иккиламчи м.ю.к. лари ўзаро мувозанатда бўладилар, нолли кетма-кетлик магнит оқими бўлмайди ва иккиламчи чулғамнинг бошқа (қисқа туташмаган) фазалари кучланишларининг носимметрияси фақат бирламчи кучланишлар носимметриялари бўлгандагина вужудга келади. Бу келтирилган хулосалар магнит ўтказгичнинг барча хиллари учун тааллуқлидир. 6.7. ТРАНСФОРМАТОР ЧУЛҒАМЛАРИ УЛАНГАНДАГИ НОСИММЕТРИК ЮКЛАНИШИ қувватли юқори кучланишли трансформаторнинг чулғамлари изоляциясининг шартларига кўра улар чулғамлари уланишда бажарилади. Бу ҳолларда носимметрик юкланишлар туфайли содир бўлувчи кучланишлар носимметриясини камайтириш ва магнит ўтказгичнинг тўйиниши натижасидаги асосий оқим шаклининг ўзгаришини камайтириш мақсадида трансформаторда компенсацияловчи учбурчак уланган ёки қўшимча уланган чулғам ишлатилади. Бу учламчи чулғам на бирламчи ва на иккиламчи чулғам билан электрик боғланмаган бўлади. Бундай трансформаторнинг чулғамлари уланиши схемаси 6.14, а расмда келтирилган. Трансформатор чулғамларидан оқаётган токлари учун қуйидаги тенгламаларни келтириш мумкин: Булардан бирламчи токлар аниқланади: (6.59) Тенгламалар тизими (6.59) да кўринадики, иккиламчи чулғамнинг тўғри ва тескари кетма-кетлик токлари бирламчи чулғамга трансформацияланади. Нолли кетма-кетлик токи бирламчи чулғамга юлдуз уланганда ундан оқмайди, бироқ компенсацион чулғамда бир фазали циркуляцион (учбурчак ичида айланувчи) ток ҳосил қилади. Компенсацион чулғамнинг актив қаршилиги ва иккиламчи билан компенсацион чулғамлар орасида тарқоқ оқим нолга тенг, деган фаразни қабул қилсак, бу токнинг қиймати қуйидагига тенг бўлади: Шундай қилиб, уланишли трансформатор учала чулғамларида ток оқади. Кўрилаётган уланишнинг алмаштириш схемасидан (6.14, б-расм) А фазаси учун кучланишлар тенгламаси қуйидагича ёзилади: (6.60) ёки (6.69) га кўра бўлишини ҳисобга олсак, бирламчи фаза кучланишлари қуйидагича ёзилади: (6.61) Ҳосил бўлган тенгламалар (6.61) нинг бирламчи токлар ва нолли кетма-кетлик токларига нисбатан ечимларини аниқласак (6.46) – (6.49) тоенгламаларга ўхшаш тенгламаларни ҳосил қиламиз. Бунда Zқ нинг ўрнига Zқ1,2қZ1+Z2 ни қўйиш шарт. (6.62) Компенсацион чулғам учбурчак уланганини, унинг кучланишлари шартига бўйсинишини ҳисобга олиб, (6.62) даги тенгламаларни қўшсак, қуйидаги ҳосил бўлади: (6.63) (6.12) ва (6.63) ларни биргаликда ечсак, бирламчи фаза кучланишларининг қийматларини аниқлаймиз: (6.64) Иккиламчи фаза ва линия кучланишлари, мос равишда, (6.60) ва (6.18) тенгламалардан аниқланади. (6.64) дан шуни хулоса қилиш мумкинки, компенсацион чулғамнинг эквивалент қаршилиги ZЭ қанча кичик бўлса, фаза кучланишининг носимметрик бузилиши шунча кам бўлади. ЕТТИНЧИ БОБ ТРАНСФОРМАТОРЛАРНИНГ ПАРАЛЛЕЛ ИШЛАШИ 7.1. ТРАНСФОРМАТОРЛАРНИНГ ПАРАЛЛЕЛ ИШЛАШ ШАРТЛАРИ Трансформаторлар ишлаши жараёнида улар шикастланганда (авария) ёки таъмирлаш ишларини олиб борганда истеъмолчини электр энергияси билан узлуксиз таъминлаш масаласи туради. Буни амалга оширишда икки (ёки ундан кўп) трансформаторларни параллел улаш усули кенг қўлланилади. Ундан ташқари, бундай улаш натижасида параллел ишлаётган трансформаторларнинг сонини ўзгартириб, уларнинг максимал ф.и.к. лари билан, ҳамда уларнинг ҳар бирини оптимал ишлашларини таъминлаш мумкин. Трансформаторлар параллел уланганда, улар ҳар бирининг бирламчи чулғамлари таъминловчи тармоққа, иккиламчи эса истеъмолчининг тармоғига уланадилар (7.1-расм). Трансформаторларни параллел улаш учун қуйидаги шартлар бажарилиши лозим: 1) параллел уланаётган трансформаторларнинг бирламчи номинал кучланишлари ўзаро ва иккиламчи номинал кучланишлари ўзаро тенг бўлишлари керак, яъни Бу шарт тажрибада параллел уланаётган трансформаторларнинг трансформациялаш коэффициентлари тенг бўлиши кераклигига олиб келади: 2) параллел уланаётган трансформаторларнинг уланиш гуруҳлари бир хил бўлиши шарт; 3) қисқа туташув кучланишининг актив ва индуктив ташкил этувчилар ўзаро тенг бўлишлари керак, яъни 7.1-расм. Трансформаторларнинг параллел ишлаш схемаси. 7.2-расм. Энг қулай шароитда параллел ишлаётган трансформаторнинг вектор диаграммалари. 7.3-расм. Трансформаторлар юксиз ишлагандаги ва KI < KII бўлгандаги параллел ишлаш вектор диаграммаси. Учинчи шартлардан трансформаторларнинг қисқа туташув кучланишлари тенг бўлишлари шарти келиб чиқади: Юқоридаги шартлар бажарилса, умумий юк параллел уланаётган ҳар бир трансформаторга уларнинг номинал қувватларига мос равишда юкланишлар тақсимланди ва уларнинг нисбий бирликда қурилган вектор диаграммлари (7.2-расм) устма-уст жойлашадилар. Трансформаторларни эксплуатация тажрибаси шуни кўрсатадики, фақат иккинчи шартнинг сўзсиз бажарилиши қатъий талаб этилади; биринчи ва учинчи шартларнинг бажарилиши эса қатъий талаб қилинмай, бироз чекинишга йўл бўлади. Шу чекинишларнинг чегарасини аниқлайлик. 7.2. ТРАНСФОРМАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТЛАРИ ТЕНГ БЎЛМАГАН ТРАНСФОРМАТОРЛАРНИНГ ПАРАЛЛЕЛ ИШЛАШИ 7.2.1. Икки параллел уланган трансформаторларнинг юксиз ишлаши. Фараз қилайлик, параллел ишлаётган I ва II трансформаторларда иккинчи ва учинчи шартлар бажарилиб, биринчиси бажарилмаяпти ва КI У ҳолда Бунда векторларининг фазалари мос келади (7.3-расм). Кучланишлар фарқи таъсири натижасида I ва унга уланган II трансформаторлар орасида мувозанатловчи ток IМоқади. Бу токнинг ихтиёрий бир ондаги тақсимланиши 7.1-расмда кўрсатилган. Ундан кўринадики, IМ токига нисбатан I ва II трансформаторлар қисқа туташув режимидадурлар ва трансформаторлар чулғамларида юк токлари ўзаро қарама-қарши йўналишда оқадилар. Шунга кўра 7.3-расмда мувозанатловчи ток икки векторнинг ёрдамида акс эттирилган: IМI токи I хамда IМII токи II трансформаторда оқадилар. Агар ZқI ваZқII I ва II трансформаторларнинг қисқа туташув тўла қаршиликлари бўлсалар, у ҳолда (7.7) Бу тенгламани соддалаштириш учун деб қабул қиламиз. Бунда К- иккала трансформаторларнинг ўртача трнсформациялаш коэффициентлари ва U2Ў - иккиламчи кучланишларнинг ўртача қийматлари. (учинчи шарт) бўлганлиги учун, қуйидагилар ҳосил қилинади. Бунда ўртача трансформациялаш коэффициентига нисбатан фоизда берилган трансформациялаш коэффициентлари айирмаси; I2НI ваI2НII I ва II трансформаторларнинг иккиламчи чулғамлари номинал токлари. Аксарият IМ токи трансформаторлардан бирининг номинал токига нисбатан фоизда ифодаланади, масалан I трансформаторнинг токига нисбатан. (7.9) бунда РНI ва РНIII ва II трансформаторларнинг номинал қувватлари. Масалан, ва уч ҳолат учун: а)РНI/PHIIқ100/100 / , б) 100/320 ва в) кўрайлик. У ҳолда IМ қ 9, I%; 14% ва 18,3% бўлади. Кучланишлар фарқи га нисбатан IМ1 токнинг фазаси (7.10) бурчагига силжиган бўлади. Мувозанатловчи IМ1 ва IМ11 токлар I ва II трансформаторларда U23 ва U2II кучланишларга геометрик қўшилувчи - э.ю.к. ларни ҳосил қиладилар. Агар трансформаторларнинг номинал қувватлари тенг РНI қ РНII бўлса, у ҳолда бўлганда (учинчи шарт) бўлади. Бу ҳолда қисқа туташув учбурчак А1В1С1 ва А2В2С2 ларнинг қийматлари тенг ва А2А2 кесма С нуқтасида тенг икки бўлакка А1С = С А2 бўлинади. Шундай қилиб, IМ1 токи U2I кучланишини умумий иккиламчи тармоқ кучланиши гача камайтиради ва ток IМ2 иккинчи трансформаторнинг U2II кучланишини гача оширади. Мувозанатловчи токнинг моҳияти ҳам ана шундадир. Агар трансформаторлар ҳар хил қувватли масалан, РНI < PHII , бўлсалар, у ҳолда бўлганда rқ ва Хқ қаршиликлар қувватларга тескари пропорционал, яъни rқI >rқII ва ХқI >ХқII бўладилар. Булардан, 7.3-расмдаги А1В1С1 учбурчак А2В2С2 дан каттароқ бўлади, аммо бу учбурчаклар ўхшашлигича қоладилар. Шу туфайли С нуқтаси А1 А2 кесмада пастроққа сурилади. Агар, чегаравий ҳолат PHII>>PHI бўлса, С нуқтаси А2 нуқтага мос келиб, А1В1С1 учбурчаги А1В А2 нинг ҳолатини эгаллайди. Бунда, бўлади. 7.2.2. Икки параллел уланган трансформаторларнинг юкланиши Юқоридагидек, КI < КII ва РНI < PHII ва иккинчи ҳамда учинчи шартлар бажарилса, деб ҳисоблаймиз. Кўрилаётган режимни ўрганишнинг асосига икки режимни устма-уст жойлаштириш суперпозиция усули қўйилади. Ҳақиқатдан ҳам, мувозанатловчи токнинг мавжудлиги иккала трансформаторнинг иккиламчи кучланишларини умумий кучланишига тенглаштиришни таъминлайди (7.3-расм). Шунинг учун, ташқи юкланиш вужудга келганда, ташқи юкланиш токи трансформаторлар орасида уларнинг номинал қувватларига пропорционал равишда тақсимланади. Шундай қилиб, фараз қиламизки, ҳар бир трансформаторда икки ток мавжуд - мувозанатловчи IM токи ва ташқи юкланишга мос келувчи юкланиш IЮ токи. Аслида эса, трансформаторларнинг ҳар бирида эслатилган IM ва IЮ токларнинг геометрик йиғиндиси бўлмиш биргина ток мавжуддир. Трансформаторлар юкланганда уларнинг иккиламчи чулғамларида кучланишлар тахминан бир хил ўзгарганлиги сабабли, юкланишнинг қиймати номиналгача ўзгарганда, IMI ва IMII мувозанатловчи токларнинг қийматлари юкланишга боғлиқ бўлмайди. 7.4-расм. Трансформациялаш коэффициентлари ҳар хил (КI < KII) бўлгандаги токлар диаграммаси. 7.5-расм. Уланиш гурущлари щар 7.6-расм. =ис=а туташув кучланиш- хил (я=ин) былган уч фазали транс- лари uKI=uKII тенг, аммо ташкил этув- форматорлар параллел ишлаши чилари щар хил былгандаги диаграмма. Кучланишлар диаграммаси. 7.4-расмдаги мувозанатловчи токларнинг вектор диаграммаларида I ва II трансформаторларнинг IЮI ва IЮII юкланиш токлари ОА ва ОВ векторлари билан ифодаланган ва уларнинг қийматлари бир-биридан марта фарқ қилиши кўрсатилган. ОА ва ОВ векторлари кучланиши векторига нисбатан бир хил бурчак (ташқи юкнинг параметрига боғлиқ бўлган) га силжиганлар (масалан, кечикканлар) I ва II трансформаторларнинг натижавий токлари векторлари ва билан ифодаланадилар. Учбурчак ОАС ва ОВД лардан қуйидагиларни ҳосил қиламиз: (7.11) (7.12) Трансформаторларнинг мувозанатловчи токлардан юкланганлик ўлчови сифатида қуйидаги нисбатлар олиниши мумкин: (7.13) ва (7.14) Кейинги ифодалардан кўринадики, трансформаторларнинг ўта юкланганлик ёки чала юкланганлик даражаси биринчидан трансформатор параметрларидан келиб чиқувчи қийматларидан келиб чиқувчи қийматлар Im ва га боғлиқ ва иккинчидан, ташқи юкланиш параметрларини характерловчи бурчакка боғлиқ экан. Хусусан, индуктив характердаги юкланиш бўлса, қуйидагиларни ҳосил қиламиз: (7.15, а) ва (7.15, б) Бунда, I трансформатор ўта юкланган ва II трансформатор эса, чала юклангандир. Сиғим характердаги юкланиш бўлса (7.16, а) (7.16, б) яъни иккала трансформаторлар ҳам ўта юкланган. Мисол учун номинал қувватлари PHI=100 кВА, ва PHII=320 кВА бўлган трансформаторлар параллел ишласин. Iм/IHI=0,14; ва у ҳолда ва I2II/I2II=0,955, яъни мувозанатловчи токнинг оқиш сабабли I трансформатор 11,5% га ўта юкланган, II трансформатор эса 4,5% га чала юкланган. Юқорида келтирилган ифодаларда KI Бу трансформаторлар биринчи мисолдагидан кўра енгилроқ шароитда ишлайдилар. Шунинг учун трансформациялаш коэффицентлари ҳар хил бўлган трансформаторларнинг параллел ишлаганида қуввати кичик бўлган трансформаторнинг трансформациялаш коэффициенти каттароқ бўлгани мақсадга мувофиқдир. Трансформаторнинг ўта қизишига йўл қўйилмаслиги, уларни ўта юклаш (номинал юкдан кўпроқ юклаш) мумкин бўлмаслиги сабабли, ташқи юкнинг қийматини шундай камайтириш керакки, ундан ўта юкланган трансформатор нормал шароитга келсин. Бунда, бошқа трансформатор чала юкланган бўлиб, электроэнергетик тизимнинг ишлаш режими ёмонлашади. Юқорида келтирилган иккинчи мисолда П трансформатор 5% га ўта юкланган эди. Шу сабабли, ташқи юкланиш токининг қийматини шунгача камайтириш керак ва шу трансформаторнинг тўла юкки ўзининг номинал қийматидан ошмайди. Давлат стандарти таклифига кўра параллел ишлайдиган трансформаторларнинг трансформациялаш коэффициентлари ўрта арифметик коэффициентидан 0,5% га ошмаслиги шарт. |