Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций задание на контрольную работу и общие указания к выполнению контрольной работы

2.5. Схемы и группы соединения обмоток однофазных и трехфазных трансформаторов В однофазном трансформаторе (рис.2.8) первичная обмотка АХ соединяется с источником питания, а вторичная обмотка ах соединяется с приемником электрической энергии. При включении трансформаторов на параллельную работу их вторичные напряжения должны совпадать по фазе. Для этого они должны иметь одинаковый угол сдвига по фазе между напряжениями первичной и вторичной обмоток. Для определения этого угла сдвига вводится понятие группы соединения обмоток. Рассмотрим его сначала на примере однофазного трансформатора (рис.2.8). Рис. 2.8. Группы соединения однофазного трансформатора Напомним, что понятия начала и конца обмотки вводится в том случае, когда несколько обмоток имеют электромагнитную связь. Разметка начал и концов обмоток или определение одноименных выводов обмоток производится так, что по отношению к этим выводам напряжение на них и ЭДС, индуктируемая в обмотках при изменении магнитного потока, пронизывающего обе обмотки, имеют одинаковые направления (рис.2.8). Например, если у обмотки ВН потенциал вывода А больше потенциала вывода X, то и у обмотки НН в этот же момент времени потенциал вывода а больше потенциала вывода x. Для большей наглядности начала обмоток, размеченные по указанному способу, как это принято для магнитно связанных цепей, на схеме обозначены жирными точками. В дальнейшем будем считать, что начальные буквы латинского алфавита соответствуют жирным точкам, которыми обозначают начала обмоток. Будем считать напряжение на выводах обмотки положительным, если потенциал начала обмотки А (а) выше, чем потенциал ее конца X (x). Примем за начальный момент времени t=0 момент времени, когда напряжение на выводах А-Х положительное и максимальное по значению. Тогда на векторной диаграмме оба напряжения на обмотках будут совпадать по фазе и направлены одинаково вверх от точки Х (х) к точке А (а) (рис.2.8,б). Если же изменить маркировку выводов вторичной обмотки (рис.2.8,в) и принять ее конец за начало, обозначив его буквой а, то получится, что потенциал вывода а будет меньше потенциала вывода х. Направление вектора вторичного напряжения на векторной диаграмме изменится на противоположное (рис.2.8,г). Угол сдвига между первичным и вторичным напряжениями станет равным 180°. Фазовый угол сдвига между первичным и вторичным напряжениями можно уподобить углу сдвига между минутной и часовой стрелками на циферблате часов. Вектор напряжения обмотки ВН принимают за минутную стрелку и всегда считают направленным на цифру 12. Вектор напряжения обмотки НН принимают за часовую стрелку. Цифра, на которую будет показывать часовая стрелка, и определяет группу соединения трансформатора. На рис.2.8,б стрелки часов, соответствующие векторам напряжения, показывают 12 часов, а на рис.2.8,г - 6 часов. Поэтому в первом случае группу соединения называют «группа 12» или «группа 0», а во втором случае «группа 6». Число, обозначающее группу соединения, равно углу сдвига между векторами напряжений, поделенному на 30° ( и ). В трехфазном трансформаторе первичная и вторичная обмотки могут быть соединены по схеме: звезда (обозначение Y или У), треугольник (обозначение или Д) и зигзаг. Наибольшее распространение получили соединение звездой и треугольником. Начала каждой фазы обмотки ВН обозначают буквами А, В и С, а концы- буквами X, Y и Z. Начала и концы фаз обмотки НН обозначают буквами a,b,c и x,y,z. При соединении трехфазной обмотки звездой (рис.2.9,а) все три конца фазных обмоток X, Y и Z (x,y,z) соединяют в одну общую или нейтральную точку N(n), оставляя свободными начала A, B и C (a,b,c) фазных обмоток. Рис.2.9. Схема соединения трехфазной обмотки трансформатора Y/Y-0 (а) и векторная диаграмма напряжений (б) Как известно из курса ТОЭ, при соединении обмоток трансформатора звездой линейные тока равны фазным токам . Линейные напряжения выражаются через фазные напряжения следующим образом: ; (2.1) ; (2.2) . (2.3) Как видно из рис. 2.9, б, на векторной топографической диаграмме вектор напряжения направлен к точке А из точки В и соответственно вектор напряжения направлен к точке a из точки b. При определении группы соединения трехфазных трансформаторов в качестве векторов, принимаемых за часовую и минутную стрелки, считают векторы одноименных линейных напряжений обмоток ВН и НН, например, векторы напряжений и . Для схемы соединения трехфазных обмоток трансформатора Y/Y, приведенной на рис.2.9,а, и ее векторной диаграммы напряжений видно, что направления векторов и совпадают, т.е. угол между ними равен нулю. Такое соединение обмоток соответствует группе соединения 0 и обозначается Y/Y-0. Если произвести круговую перемаркировку вторичных фазных обмоток трансформатора, обозначив, например, фазную обмотку b-y как a-x, обмотку c-z как b-y и обмотку a-x как c-z, т.е. сместить векторы вторичных напряжений на 120° по часовой стрелке, то угол сдвига между векторами будет равен 120° и группа соединений станет равной 4. При обратной круговой перестановке получится группа 8. Если при этом поменять начала и концы обмоток, то дополнительно получатся группы соединений 6, 10 и 2. Таким образом, при соединении обмоток по схеме Y/Y возможны шесть групп соединений, причем все они четные (0, 2, 4, 6, 8, 10). Такие же группы соединений можно получить при схеме соединений Д/Д. При соединении трехфазной обмотки трансформатора треугольником начало последующей фазной обмотки присоединяется к концу предыдущей фазной обмотки или начало предыдущей фазной обмотки присоединяется к концу последующей. Соединение вторичной обмоток возможно по схеме a-y, b-z, c-х или a-z, b-x, c-y. Линейные провода присоединяются к началам a, b и c фазных обмоток. На рис.2.10 приведена схема соединения трехфазной обмотки трансформатора Y/D-11 и векторная диаграмма напряжений. Соединение вторичной обмотки выполнено по схеме a-y, b-z, c-х Угол сдвига между векторами напряжений обмоток ВН и НН составляет 330°, что соответствует группе соединения 11. Рис.2.10. Схема соединения трехфазной обмотки трансформатора Y/D-11 (а) и векторная диаграмма напряжений (б) При круговой перестановке фаз и перемаркировке начал и концов обмоток можно получить и другие нечетные группы 1, 3, 5, 7 и 9. Таким образом, при соединении обмоток по схеме Y/Д возможны шесть групп соединений, причем все они нечетные (1, 3, 5, 7, 9,11). Чтобы избежать большого разнобоя в схемах и группах соединений выпускаемых промышленностью трансформаторов, стандарт предусматривает изготовление трехфазных силовых трансформаторов со следующими соединениями обмоток: У/У-0, У/Д-11, У0/Д-11. Первый символ обозначения относится к обмотке ВН, а второй – к обмотке НН. 2.6. Системы охлаждения трансформаторов При работе трансформаторов за счет потерь энергии в нем происходит нагрев обмоток и магнитопровода. От обмоток и магнитопровода нагревается и изоляция трансформатора, срок службы которой зависит от температуры ее нагрева. Чтобы температура обмоток не была выше допустимой, трансформаторы необходимо охлаждать. Существует несколько систем охлаждения. Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется за счет естественной конвекции воздуха и излучения. Такие трансформаторы называют «сухими» (условное обозначение С). Трансформаторы малой мощности выполняют, как правило, сухими. В некоторых случаях их заливают термореактивными компаундами на основе эпоксидных смол. Такие компаунды после затвердевания не расплавляются при повышенных температурах и обладают высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами. Допустимое превышение температуры обмотки сухого трансформатора над температурой окружающей среды зависит от класса нагревостойкости изоляции и должно быть не больше 60°С для класса А, 75°С – для класса Е, 80°С – для класса В, 100°С – для класса F и 125°С – для класса Н [9]. Вследствие небольшой теплопроводности воздуха электромагнитные нагрузки активных материалов невелики, что приводит к увеличению сечения проводов обмоток и магнитопровода. Ввиду малой эффективности этой системы ее применяют для трансформаторов мощностью до 10 МВ·А при напряжении до 15 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях. При естественном масляном охлаждении (условное обозначение М) (рис.2.11) магнитопровод 1 с обмотками 2 помещают в бак 3, заполненный тщательно очищенным трансформаторным маслом 4. Это масло обладает высокой теплопроводностью, примерно в 25 раз большей по сравнению с воздухом, и хорошо отводит тепло от обмоток и магнитопровода к стенкам бака, имеющим большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Масло повышает и электрическую прочность изоляции обмоток. В трансформаторах мощностью 20-30 кВ·А баки имеют гладкие стенки, а у более мощных трансформаторов поверхность охлаждения бака искусственно увеличивают, применяя ребристые стенки или окружая бак системой труб 5 (рис2.11), в которых масло циркулирует за счет конвекции. Для повышения интенсивности охлаждения у трансформаторов мощностью более 1800 кВ·А к баку пристраивают трубчатые теплообменники – радиаторы, а трансформаторы мощностью более 10000 кВ·А выполняют обычно с естественной циркуляцией масла и обдувом радиаторов воздухом (обозначение Д), который увеличивает теплоотдачу в 1,5 раза [2]. При номинальной нагрузке трансформатора температура масла в верхних, наиболее нагретых слоях, не должна превышать +95°С. Системы охлаждения М и Д требуют размещения большого количества пластинчатых радиаторов вне трансформатора. Для трансформаторов мощность более 20 МВ·А применяют в основном устройства типа ДЦ (принудительная циркуляция масла и воздуха. Рис. 2.11. Конструктивная схема масляного трансформатора Масляные трансформаторы мощностью 25 кВ·А и выше имеют небольшой дополнительный бак – расширитель 6, соединенный с внутренней полостью основного бака. Применение бака-расширителя позволяет значительно сократить поверхность соприкосновения нагретого масла с воздухом, что уменьшает его загрязнение и увлажнение. Существуют герметизированные трансформаторы с азотной защитой масла, у которых пространство между зеркалом масла и верхней стенкой расширителя заполнено азотом. Достоинством масляных трансформаторов является их относительно низкая стоимость и малые габариты. Трансформаторы большой мощности и высокого напряжения выполняются только масляными. Основной недостаток их – пожароопасность. Поэтому масляные трансформаторы во избежание опасности пожара и взрыва устанавливают на открытых ограждаемых площадках или в специально сооружаемых помещениях с огнестойкими стенами и перекрытиями. Для повышения пожарной безопасности трансформаторных подстанций ранее использовались трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком – совтолом (полихлорбифинилом –ПХБ). Достоинство совтола – негорючесть, но он очень токсичен и опасен для человека. Поэтому трансформаторы с совтоловым заполнением сняты с производства в 1985 году [2]. Для защиты от возможных аварий трансформаторы мощностью более 1000 кВ·А имеют специальное газовое реле 7 (рис.2.11), которое устанавливают в трубопроводе 8, соединяющем основной бак с расширителем. При возникновении ненормального режима или аварии масло начинает разлагаться с выделением взрывоопасных газов. При небольшом газовыделении газовое реле срабатывает и сигнализирует оперативному персоналу об опасной ситуации. При интенсивном газовыделении газовая защита отключает трансформатор. При внезапном повышении внутреннего давления в баке образовавшиеся газы выдавливают стеклянную мембрану 9 в выхлопной трубе 10 и выходят в атмосферу, предотвращая деформацию бака. На крышке бака установлены проходные изоляторы 11 и 12. Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком (обозначение Н) выполняют с герметизированным баком, заполненным жидким синтетическим диэлектриком или кремнийорганическими жидкостями. 2.7. Изоляция силовых трансформаторов В силовых трансформаторах изоляция состоит из нескольких различных по конструкции элементов, работающих в неодинаковых условиях и имеющих разные характеристики. Воздушные промежутки между вводами и по их поверхностям на землю составляют внешнюю изоляцию, а все изоляционные участки внутри бака, - внутреннюю изоляцию трансформатора. В свою очередь внутренняя изоляция подразделяется на главную и продольную. К главной изоляции относится изоляция обмоток относительно земли (магнитопровода) и между разными обмотками (ВН и НН). К продольной изоляции относится изоляция между разными точками одной и той же обмотки: между витками, слоями, катушками. Существует также изоляция отводов от обмоток, переключателей и выводов. Прочность изоляции обеспечивается соответствующим выбором электроизоляционных материалов и размеров изоляционных промежутков. Основные габариты главной и продольной изоляции определяются значениями импульсных перенапряжений - грозовых и коммутационных. Наибольшее импульсное напряжение на главной изоляции может превосходить воздействующее напряжение на 20% при заземленной нейтрали и на 80% при изолированной нейтрали. Если импульс перенапряжения имеет крутой фронт, то на продольной изоляции могут возникать напряжения, более чем в 10 раз превышающие напряжения нормального режима. Наибольшие напряжения на продольной изоляции возникают при срезах, т.е. при пробое какого-либо промежутка, расположенного поблизости от трансформатора. На конструкцию изоляции трансформаторов оказывает сильное влияние то обстоятельство, что в активных частях трансформатора - в обмотках и магнитопроводе при работе выделяется значительное количество тепла. Это заставляет выполнять изоляцию так, чтобы можно было непрерывно охлаждать активные части. В сухих трансформаторах изоляцию обмоток выполняют из различных синтетических пленок, имеющих повышенную нагревостойкость и пожаростойкость, что позволяет применять такие трансформаторы непосредственно в зданиях. В последние годы разработаны изоляционные материалы из искусственных арамидных волокон. Эти материалы имеют высокую пожаростойкость и могут работать при температурах до 200°С и высокой влажности. Они широко применяются в сухих трансформаторах в виде бумаг, картонов и формованных деталей. Сухие трансформаторы изготавливают в основном на напряжения до 10 кВ, а в некоторых случаях – до 35 кВ. В сухих трансформаторах достаточно широко используется и так называемая литая изоляция обмоток. В этом случае обмотки пропитываются и заливаются под вакуумом синтетическими смолами. В элегазовых трансформаторах изоляционной и охлаждающей средой служит шестифтористая сера SF6 – элегаз, находящийся под давлением в герметичном корпусе, в который помещен трансформатор. В современных силовых трансформаторах в качестве главной изоляции используется преимущественно маслобарьерная изоляция (рис.2.12). Барьеры изготовляются из электрокартона и располагаются в масле перпендикулярно силовым линиям электрического поля. В трансформаторах электрическое поле имеет сложную конфигурацию, поэтому приходится применять комбинацию барьеров разной формы. В основном применяют три типа барьеров: цилиндрический барьер 1, плоскую шайбу 2 и угловую шайбу 3. Количество барьеров зависит от номинального напряжения. В ряде случаев цилиндрический барьер выполняется из бакелита. Во избежание электрического разряда по поверхности изоляционных цилиндров их размеры по высоте должны быть больше размеров обмотки. Между обмотками ВН различных фаз устанавливают междуфазную изоляционную прокладку. В качестве жидкого диэлектрика используется тщательно очищенное нефтяное трансформаторное масло. Масло в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, оно повышает электрическую прочность изоляции и во-вторых, улучшает условия охлаждения. Масло отводит теплоту потерь от обмоток и магнитопровода трансформатора в 25 раз интенсивнее, чем воздух (при свободной конвекции). Продольная изоляция выполняется бумажно-масляной. Продольная изоляция обмоток силовых высоковольтных трансформаторов состоит из двух основных элементов (рис.2.13): витковой изоляции (изоляции между проводниками двух соседних прилегающих друг к другу витков одной катушки) и катушечной изоляции (изоляции между проводниками двух соседних катушек, разделенных масляным каналом). Витковая изоляция представляет собой бумажно-масляную изоляцию, в которой слои кабельной бумаги накладываются на провод обмотки вполнахлеста. Изоляция между катушками состоит из масляного канала шириной от 8 до 30мм и бумажной изоляции провода, которая усиливается в случае необходимости дополнительной подмоткой бумаги, охватывающей все витки катушки. В качестве межслойной изоляции, как правило, применяют несколько слоев кабельной бумаги, электроизоляционный картон или лакоткань.

Похожие:

	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине ...		Задание на контрольную работу по дисциплине С помощью редактора Word составить и напечатать реферат по Вашей теме контрольной работы. Реферат должен быть сдан преподавателю...
	Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине... Адрес преподавателя – контрольную работу высылать на электронную почту Ковригиной В. А. 14		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» Программа курса, задания и методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» для студентов заочной...
	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине... Контрольная работа по дисциплине «Психология ведения переговоров» состоит из 3-х частей: реферата, итогового теста и контрольных...		Методические указания по выполнению контрольной работы Цели и задачи... Связи с общественностью: методические указания по выполнению контрольной работы, обучающихся на 6 курсе специальности «Маркетинг»-...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Анализ музыкальных произведений» утверждены на заседании кафедры...		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Финансы» Задания к контрольной работе даны в 10-ти вариантах. Номер варианта контрольной работы соответствует последней цифре номера зачетной...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Управление затратами» Методические указания к изучению дисциплины «Управление затратами» и выполнению контрольной работы для студентов экономических специальностей...		Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной... Методические указания по выполнению контрольной работы одобрены на заседании Научно-методического совета взфэи
	Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов... Студенты, обучающиеся по специальности 080507 «Менеджмент организации», выполняют контрольную работу по проблемным вопросам курса...		Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине... Для достижения учебных целей дисциплины «Корпоративная социальная ответственность» студентам необходимо, наряду с другими видами...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы научных музыкально-педагогических исследований» утверждены...		Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов... Современные методы исследований : методические указания по выполнению контрольной работы / сост. В. И. Гузенко, Д. В. Сергиенко;...
	Методические указания по выполнению контрольных работ общие положения... Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине для студентов специальностей 080301 – Коммерция (торговое дело);...		Материалы для подготовки контрольной работы по дисциплине «История... Студенты, не представившие в установленный срок контрольную работу или не получившие по ней зачета, к экзамену по данной дисциплине...