Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Схемы замещения трансформаторов
Двухобмоточный трансформатор (рис. 2.10, а) можно представить в виде Г-образной схемы замещения (рис. 2.10, б)
Рис. 2.10. Двухобмоточный трансформатор: а – условное обозначение; б – Г-образная схема замещения; в – упрощенная схема замещения.
Продольная часть схемы замещения содержит r т и x т – активные и реактивные сопротивления трансформатора. Эти сопротивления равны сумме соответственно активных и реактивных сопротивлений фаз первичной и приведенной к ней вторичной обмоток. Следует отметить, что в приведенной схеме замещения отсутствует трансформация, то есть отсутствует идеальный трансформатор, но сопротивление вторичной обмотки приводится к первичной. Из курса «Электрические машины» известно, что приведенное сопротивление получают умножением реального сопротивления на квадрат коэффициента трансформации. В дальнейшем, если сети, связанные трансформатором, рассматриваются совместно, а параметры сетей не приводятся к одному базисному напряжению, то в схеме замещения трансформатора учитывается идеальный трансформатор. Поперечная ветвь схемы определяется расходом мощности на намагничивание трансформатора. Ветвь намагничивания состоит из активной и реактивной проводимостей g т и b т. Активная проводимость g т соответствует потерям активной мощности в сердечнике трансформатора от тока намагничивания Im (рис. 2.10, б). Реактивная проводимость b т определяется магнитным потоком взаимоиндукции в обмотках трансформатора. В расчетах электрических сетей двухобмоточные трансформаторы при UВ, ном £ 220 кВ представляют упрощенной схемой замещения (рис. 2.10, в). При этом вместо ветви намагничивания учитывается мощность, потребляемая на намагничивание трансформатора DРх + jDQx. Для трансформатора известны следующие паспортные (каталожные) данные: Sном – номинальная мощность, МВ× А; UВ, ном; UН, ном – номинальные линейные напряжения обмоток высшего и низшего напряжений, кВ; DРх – активные потери холостого хода, кВт; Iх, % - ток холостого хода, % Iном; DРк – потери короткого замыкания, кВт; uк, % - напряжение короткого замыкания, % Uном; Группа соединений обмоток. По этим данным можно определить все параметры схемы замещения трансформатора (сопротивления и проводимости), а также потери мощности в нем. Проводимости ветви намагничивания определяются результатами опыта х.х. В этом режиме трансформатор потребляет лишь мощность, определяемую потерями х.х., . Проводимости [в сименсах - См] определяются выражениями , , где принято выражать Uном [кВ]; DРх [МВт]; DQx [МВ× Ар]. Как известно, потери активной мощности в сердечнике трансформатора не зависят от его нагрузки и для данного трансформатора являются постоянными при условии неизменности напряжения, приложенного к первичной обмотке. При номинальном (каталожном) первичном напряжении DРх постоянна и равна каталожному значению. Фазовый сдвиг между напряжением, приложенным к первичной обмотке, и током холостого хода стремится к 900, что обуславливает очень малое значение активной составляющей. Следовательно, можно считать, что , где - реактивная составляющая Ix. Поэтому . В виду уже отмеченного соотношения между активной и реактивной составляющими тока холостого хода DРх < < DQx и потому полная мощность трансформатора S в режиме холостого хода приближенно равна намагничивающей мощности DQx. Проводимость b т определяется так: . Сопротивления r т и x т находят из опыта короткого замыкания. С учетом Uk < < Uном потерями мощности в сердечнике можно пренебречь. Тогда ; . В современных мощных трансформаторах r т < < x т и uк» , где - реактивная составляющая. Из опыта короткого замыкания . Умножая последнее выражение на Uном, после преобразований получаем . Для получения r т и x т в Омах необходимо подстановку мощности выполнять в МВт или МВ× Ар, а подстановку напряжения в кВ. Потери активной мощности в r т зависят от тока и мощности нагрузки I2 и S2 и равны . Подставив в последнее выражение значение rт и допустив, что , получаем . Это соображение полностью соответствует известному из курса «Электрические машины» выражению . Аналогично потери реактивной мощности в х т имеют вид . Для трансформатора, через который проходят ток нагрузки I2 и мощность S2, потери мощности равны ; (2.20) . (2.21) Если на подстанции с суммарной нагрузкой S2 работают параллельно k одинаковых трансформаторов, то их эквивалентные сопротивления в k раз меньше и равны r т /k и х т /k, а проводимости в k раз больше и равны k× gт и k× bт. Тогда для k параллельно включенных одинаковых трансформаторов получаем ; (2.22) . (2.23) Возможно также получение приведенных выражений и другим способом. А именно, если подставить в (2.20) и (2.21) вместо S2 поток мощности, текущей через каждый трансформатор и равной S2/k, то получаем потери мощности в одном трансформаторе. Умножим их на k и получим (2.22) и (2.23) для потерь мощности в k параллельно работающих трансформаторах. Пример 2.1. Определим параметры схемы замещения двухобмоточного трансформатора типа ТМ – 630/10, приведенные к номинальным напряжениям первичной и вторичной обмоток (рис. 2.11)
Рис. 2.11. Двухобмоточный трансформатор: а - упрощенная схема замещения; б – Г-образная схема замещения.
В справочной литературе находим каталожные данные трансформатора: Sном = 630 кВ× А; UВ, ном = 10 кВ; UН, ном = 0, 4 кВ; DРк = 8, 5 кВт; DРх = 1, 65 кВт; Uк, % = 5, 5 %; Iх, % = 3 %. При подстановке в расчетные соотношения напряжений в киловольтах, а мощностей – в мегавольт-амперах (мегаваттах), значения сопротивлений получим в Омах, а проводимостей - в сименсах. Рассчитаем активные сопротивления трансформатора r т и , приведенные к номинальным напряжениям первичной обмотки (10 кВ) и вторичной обмотки (0, 4 кВ). Расчетные соотношения будут отличаться друг от друга лишь величиной номинального напряжения Ом; Ом. Рассчитаем индуктивные сопротивления трансформатора Ом; Ом. Активные проводимости намагничивающего контура так же, как и ранее определенные сопротивления, будут рассчитываться различно для приведения их к сторонам высшего и низшего напряжений См; См. Реактивные проводимости намагничивания См; См. Для трансформаторов с UВ, ном £ 220 кВ допустимо использование схемы замещения, где ветвь намагничивания замещена мощностью потерь холостого хода . Потери активной мощности DРх известны из каталожных данных. Потери реактивной мощности DQх рассчитываются МВАр, тогда МВ× А. Заметим, что величины r т и x т, приведенные к стороне ВН, и DQx могут быть непосредственно взяты их справочных данных.
|