www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92


мксвк

Рис. 2-71. Примерная форма кривой электрического импульса при грозовых разрядах.

Такие токи в обмотках трансформатора создают очень большие электромагнитные силы, опасные в отношении механической прочности обмоток. При конструировании обмоток их необходимо принимать во внимание, особенно в случае мощных трансформаторов, где эти силы на единицу длины обмотки иногда получаются настолько большими, что приходится для таких трансформаторов брать повышенные значения Мк, чтобы уменьшить ток короткого замыкания. Кроме того, следует по возможности выполнять трансформаторы с обмотками одинаковой высоты. Если высоты обмоток неодинаковы, то возникают большие аксиальные силы, которые могут привести к разрушению изоляции с последующим пробоем ее.

в) Перенапряжения в трансформаторах. Перенапряжения, возникающие в трансформаторах, могут быть вызваны различными причинами. Из них главнейшие: процессы при включении и выключении трансформатора; короткие замыкания и повторные заземляющие дуги на линии передачи, к которой присоединен трансформатор; грозовые разряды вблизи линии. Наибольшие перенапряжения в обмотках трансформатора получаются при грозовых разрядах. Они называются атмосферными перенапряжениями.

В большинстве случаев грозовые разряды создают в линии апериодические электрические импульсы большой амплитуды и малой продолжительности действия. Примерная форма такого импульса показана на рис. 2-71. Здесь время подъема напряжения от нуля до максимума, достигающего пяти-шестикратного значения амплитуды фазного напряжения, измеряется иногда десятыми долями микросекунды (отрезок Оа). Соответствующая часть кривой называется фронтом вол-

ны. Она может рассматриваться как четверть периода периодического процесса весьма высокой частоты. При такой частоте мы можем считать, что ток будет проходить только по емкостным связям между витками отдельных катушек и между катушками обмотки высшего напряжения, а также между катушками и сталью. Обмотку низшего напряжения при этом приближенно можно принять заземленной, так как она соединена со сталью большими емкостями (т. е. Целыми емкостными сопротивлениями). Токами по индуктивным и активным сопротивлениям катушек мы пренебрегаем: при очень высокой частоте они малы по сравнению с емкостными токами.

В этом случае обмотка высшего напряжения, обычно состоящая из последовательно соединеиных катушек, может быть заменена цепочкой емкостей, показанной на рис. 2-72,а, где Сз - емкости между катушками и зем-..- ей; Ск - емкости между катушками. Распределение напряжения вдоль сбмотки получается неравномерным (кривая а на рис. 2-72,6), так как токи, проходящие по емкостям Ск, будут неодинаковы. Они больше вблизи линейного конца и меньше вблизи заземленной нейтрали. Показанное распределение напряжения называется емкостным.

После затухания свободных полей получим равномерное распределение напряжения вдоль обмотки (кривая b

Р- Г


Рис. 2-72. Приближенная схема замепхеиия трансформатора прн высокочастотных процессах а); кривые распределения напряжения вдоль обмоткн (6).




Рис. 2-73. Частичная емкостная компенсация катушечной обмотки (а); соответствующая схема замещения (б).

на рис. 2-72,6). Теперь оно будет обусловлено только индуктивными и активными сопротивлениями катушек и будет соответствовать установившемуся режиму работы при нормальной частоте тока.

Кривая а на рис. 2-72,6 показывает, что при начальном распределении напряжения большая его часть приходится на первые катушки, и, следовательно, их изоляция подвергается наибольшей опасности. Опыт это подтверждает, так как пробои изоляции чаще всего имеют место именно на первых катушках, поэтому их часто выполняют с усиленной изоляцией.

Переход от начального распределения напряжения к установившемуся (от кривойа к кривой Ь) сопровождается колебательными процессами и перенапряжениями резонансного ха-

. рактера, так как здесь вступают в действие не только емкостные, но и индуктивные связи между катушками. Опытные исследования этих процессов показывают, что высокие градиенты электрического поля получаются так-же для средних и нижних катушек, но все же наибольшие значения они имеют для начальных катушек.

В крупных трансформаторах на на-

. пряжения 115, 220 кв и выше применяется так называемая емкостная компенсация. Сущность ее заключается

В применении добавочных емкостей, выполненных в виде особой формы

экранов, окружающих обмотку высшего напряжения (рис. 2-73,а). При этом получается схема замещения, показанная на рис. 2-73,6. Емкости Сэ, С э,... можно подобрать таким образом, чтобы токи по емкостям Ск были приблизительно одинаковы хотя бы на протяжении 40-50% длины обмотки. Тогда начальное распределение становится более равномерным и перенапряжения между катушками будут значительно снижены.

Высоковольтные трансформаторы с емкостной компенсацией, конструкция которых разработана на заводах советской электропромышленности, являются достаточно надежными, что подтверждается длительным сроком их эксплуатации на линиях Советского Союза.

2-21. Трансформаторы специального назначения

а) Измерительные трансформаторы

1. Т р а н с ф о р м а т о р ы напряжения {ТН на рис. 2-74) служат для понижения напряжения (обычно до 100-150 б), так как вольтметры и катушки напряжения ваттметров и счетчиков (или реле) не могут быть включены непосредственно на высокое напряжение из-за недостаточной изоляции измерительных приборов и необходимости обеспечить безопасность обслуживающего персонала. Они выполняются как двухобмоточные трансформаторы и электрически отделяют цепь приборов от цепи высокого напряжения; их вторичная цепь надежно заземляется.

По принципу действия трансформаторы напряжения не отличаются от ранее рассмотренных двухобмоточных трансформаторов. Для их исследова-


Рис. 2-74. Схема включения трансформаторов напряжения (ТН) и тока (ТТ).



ния можно применить векторные диаграммы (например, рис. 2-14) или уравнения напряжений и токов (2-41), (2-42) и (2-43). Из этих уравнений следует:

(2-187)

i/i Z, -f C.Zj -1- C.Z

где Cl = 1 --комплексйый коэф-

фициент;

Z = Z f-] - сопротивление при- бора, приведенное к числу витков первичной обмотки. При расчете трансформатора напряжения и его выполнении стремятся к тому, чтобы погрешности, вносимые им в измерения, были как можно меньше. Различают следующие погрешности измерения: погрешность напряжения

L=-,--10№/о

и угловую погрешность 8,, равную углу между -и, и Uj (5 измеряется в минутах и принимается положительным, когда -опережает (/,).

Из (2-187) следует, что обе погрешности / и будут тем меньше, чем больше сопротивление прибора Z, чем меньше 2; и и чем ближе С, к единице.

Трансформаторы напряжения имеют максимальные погрешности в зависимости от класса точности, установленные ГОСТ: класс 0,5 -/ = =t 0,57о и 8 = plusmn;20; класс 1 /, = : plusmn;1о/, и 8 = It 40; класс 3 -/ = plusmn;3 raquo;/о (3 не нормируется). Прецизионные трансформаторы напряжения для точных лабораторных измерений имеют .zliO,2/o и КУ.

Номинальные мощности трансформаторов напряжения лежат примерно в пределах 25-300 ва. Они обычно могут быть длительно нагружены по условиям нагрева (без соблюдения точности в отношении f и бц) до мощности, в 5-8 раз превышающей номинальную.

2. Трансформаторы тока (ТТ на рис. 2-74) также выполняются

3 виде двухобмоточных трансформаторов. Их первичная обмотка включается в цепь последовательно с потребителями, ток которых надо измерить; во вторичную обмотку включаются амперметр, реле, а при измерении мощности и энергии - токовые катушки ваттметра и счетчика. Все прибяры во вторичной цепи соединяются последовательно.

При помощи трансформатора тока цепь приборов электрически отделяется от первичной цепи и втори.чная обмотка надежно заземляется, что необходимо, если первичная обмотка включается в цепь высокого напряжения.

Отношение токов трансформатора тока практически равно обратному

отношению чисел витков: = - .

Последнее обычно подбирается таким образом, чтобы при номинальном первичном токе /щ номинальный вторичный ток был равен 5 или 1 а. При больших значениях /ш часто выбирается Wi = l. Получается в этом случае одновитковый трансформатор тока. Здесь первичной обмоткой служит шина (или круглый проводник), которая проходит внутри сердечника; на сердечнике помещается вторичная

обмотка с числом витков W2.

Исследование трансформатора тока может быть проведено с помощью схемы замещения (рис. 2-17) или уравнений напряжений и токов (2-41),. (2-42 )и (2-43).

Из этих уравнений следует:

2

z + + г

(2-188)

где Z = Z - сопротивление нагрузки (всех последовательно соединенных приборов), приведенное к числу вит-. ков первичной обмотки.

Равенство (2-188) показывает, что отношение токов будет тем ближе к обратному отношению чисел витков raquo;. чем меньше Z и Z по сравнению с Zij. Поэтому стремятся к уменьшению суммы (Z -- Z) и увеличению Z,3. Последнее, как известно, зависит от индуктивного сопротивления взаимной индукции дг, для увеличения которого надо снизить



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92