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
так как оно в основном определяется полем рассеяния, таким же, как и поле рассеяния, созданное токами прямой или обратной после; довательностн. Значение 2 при соединении обмоток A/Yo может быть найдено опытным путем. Используется та же схема, что и иа рис. 2-64, но рубильинк на вторичной стороне при этом должен быть замкнут. Здесь также
н- .3/-
Схема замещения для 2 при соединении
обмоток Д/Yo приведена на рнс. 2-67. Согласно схеме имеем:
2 Z,
2, + Z, Z,+ Z, ==Z
ТЕК как Zo во много раз больше Z.
Смещение потенциала нулевой точки вторичной обмотки (/ooZh) будет значите-1ьно меньше, поэтому, если ожидается большой ток я5левой последовательности, следует соединению обмоток Y/Yo предпочесть соединение Д/Yo.
г) Несимметричная нагрузка трансформатора при соединении обмогок Y/A/Yo.
. Соответствующая схема представлена на рис. 2-68. Мы здесь рассмотрим случай, когда со вторичной стороны нагружена только одна вторичная обмотка, соединенная звездой с вы-Аеденной нулевой точкой. Как и в предыдущем случае, в обмотке, соединенной треугольником, мы будем иметь токи нулевой последовательности; в первичной обмотке будут юки прямой и обратной последовательностей. Следовательно, н. с. обмоток каждой фазы laquo;заимно уравновешиваются и потоки нулевой последовательности практически равны нулю.
Если третья обмотка, соединенная треугольником, используется только как компенсационная для компенсации третьей гармоин-ки в кривой потока, то она должна быть рассчитана на наибольший ток нулевой последовательности с учетом длительности его протекания. ПоэтОМу применение третьей обмотки только как компенсационной в большинстве случаев невыгодно.
д) Несимметричная нагрузка трансформаторов при соединении обмоток Y/Y, Y/Д, Д/У.
Здесь мы ие будем иметь во вторичной и в первич.ной обмотках токи нулевой последовательности; следовательно, не будем иметь для Обмотки, соединенной звездой, смещения потенциала нулевой точки относительно центра тяжести треугольника линейных напряжений. При
e-CZD-Г
Рис. 2-67. Схема замещения для Z трансформатора при соединении его обмоток A/Y,.
Рнс, 2-68. Несимметричная нагрузка трехобмоточного трансформатора при соединении обмоток Y/A/Y.
данных соединениях обмоток мы можем рассматривать первичную и вторичную обмоткн каждой фазы как независимый однофазяый трансформатор. Уравнения напряжений (2-I6I), (2-163) и (2-164), есм в них взять / lt;.о=0, могут быть использованы при определении вторичных напряжений для заданных первичных напряжений, вторичных токов (при известных параметрах трансформатора 2,к~Гк +jXk). При помощи тех же уравнений могут быть определены фазные и линейные токи при двухфазных коротких замыканиях.
2-20. Переходные процессы в трансформаторах
В предыдущих параграфах рассматривались установившиеся режимы работы трансформаторов, когда значения амплитуд токов, напряжений, э д. с. и потоков длительно остаются неизменными.
Переходные процессы получаются при переходе от одного установившегося режима работы к другому. Такой переход не совершается мгновенно, так как энергия магнитных и электрических полей, связанных с цепями, различна при различных установившихся режимах, а для конечного изменения энергии полей необходимо некоторое время. Изменение энергии полей сопровождается возникновением так называемых свободных полей и соответствующих им токов и напряжений, накладывающихся на токи и напряжения установившегося режима.
При переходных процессах результирующие токи, а также напряжения на отдельных частях обмоток могут значительно превышать те же величины при установившихся режимах, что необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации трансформаторов и электрических машин.
а) Включение трансформатора. Будем рассматривать переходный процесс при включении не-
нагруженного трансформатора. Для этого случая можем написать:
i + Щ sect; = и, = VU.sin И + Ф).
где Ф - полный поток, сцепляющийся со всеми витками первичной обмотки, г if - угол, определяющий мгновенное значение напряжения в момент включения трансформатора (при /=0). Так как в трансформаторе со стальным сердечником поток ф и ток ii связаны сложной зависимостью, то приходится искать приближенное решение. Можем заменить:
i --Г-.
(2-170)
где Z - статическая индуктивность, являющаяся функцией потока Ф. Теперь уравнение (2-169) примет вид:
+ZT*=- deg;( + J)- 2-171)
Второй член левой части количественно в обычных случаях значительно меньше, чем первый член; поэтому примем, что L\ не зависит от потока и представляет собой постоянную величину. Тогда получаем уравнение с постоянными коэффициентами, которое решается обычным способом. Его решение состоит из двух слагаемых:
Ф = Ф +Ф ,
(2-172)
где Ф - мгновенное значение установившегося потока, а Ф - мгновенное значение свободного потока. Установившийся поток
Ф==Ф, sin jtu/-f =
= -Фсоз(овГ-[-). (2-173)
Рве. 2-69. Изменение потока при наихудших условиях включения трансформатора.
Свободный поток определяется из уравнения
ф:+Ф ==о,
(2-174)
(2-169) интеграл которого и.меет вид:
Ф = Се .
(2-175)
Постоянная интегрирования С находится из начальных условий. Рассмотрим случай, когда в момент включения в сердечнике трансформатора имел место поток остаточного магнетизма zt Ф .,.. Тогда при / = 0 согласно (2-172) и (2-173)
%=о) = Ф + Ф - Ф cos ф -f С = = plusmn;Ф , (2-176)
откуда
С = Ф COSфzЬФo
(2-177)
Подставляя найденные значения Ф и Ф в (2-172), получим:
Ф1= - Ф cos (шГ 4-ф)--
-f Ф COS ie
Фост
(2-178)
Наиболее благоприятные условия получаются при включении, когда ф =
=~ (при м, = }/2f/,) и Ф =0. В этом случае имеем:
Ф = - Ф cos (t -j- = Ф sin ш/,
(2-179)
т. е. с первого же момента устанавливается нормальный поток, а следовательно, и ток холостого хода.
Наихудшие условия включения получим при 4 = О (при Mj = 0) и при Ф направленном против Ф. В этом случае
(2-180)
Поток Ф достигает наибольшего значения, спустя приблизительно полпериода после включения, т. е. при ш/гыг. Если принять Ф = 0,5Фу, то для наиболь-
нанб
шего значения потока можем, слгдова-тельно, написать (рис. 2-69):
Ф (1 + 1,5е~ ). (2-181)
Найдя кривую изменения потока, можно при помощи кривой намагничивания трансформатора (рис. 2-70) построить кривую намагничивающего тока. Мы видим, что при наиболее неблагоприятном случае ток холостого хода достигает весьма большого значения, в десятки раз превышающего максимальное значение установившегося тока холостого хода. Такой laquo;бросок тока raquo; следует иметь в виду, например, при опыте холостого хода: токовые цепи прецизионных измерительных приборов во избежание поломки стрелок нужно до включения трансформатора шунтировать.
Приведенное решение, как отмечалось, является приближенным, так как не были учтены поле рассеяния, действие вихревых токов и непостоянство Ll. Однако опыт подтверждает, что броски тока при включении трансформатора достигают указанных значений.
б) Внезапное короткое замыкание. Наибольшие токи в обмотках трансформатора получаются при трехфазном коротком замыкании. Мы ранее нашли, что установившийся ГОК короткого замыкания равен /к=
=-. При U=Ua он достигает весьма
большого значения. Оно может быть найдено из следующего соотношения:
и. L ,00 . ,00 2-182)
100 . 100 ~н
где м =
lOQo/o- номинальное на-
пряжение короткого замыкания.
Задача определения тока для переходного процесса достаточно точно решается при пренебрежении током холостого хода. Мы в этом случае в дифференциальных уравнениях напряжений обмоток
. ==/2f/,sin(co/--t;); (2-183)
г.5Ф,
иаиб
Рнс. 2-70. К определению броска тока при включении по кривой намагничивания трансформатора.
приняв w = w можем положить l =
=-ц.
Тогда, вычитая (2-184) из (2-183) и исключая Jj при помощи равенства i{= = - tj, получим:
- (Z., + - 2М) - I, (г, + г,) =0.
(2-185)
Так как
-Ь - 2М = (Z., - М) + - М) =
где и - индуктивность и активное сопротивление при коротком замыкании то (2-185) можем переписать в следующем виде:
(2-185а)
Таким образом, переходный ток здесь-определяется так же, как для реактивной катушки, включенной на синусоидальное напряжение.
Он состоит из установившегося тока и свободного, затухающего в соответствии с постоянной времени Т = -.
Если пренебречь затуханием свободного-тока, то в самом неблагоприятном случае мгновенное значение тока короткого замыкания i будет в 2 раза, а с учетом затухания свободного тока - в 1,5-1,8 раза больше амплитуды установившегося тока, т. е.
f = (l,5-l,8)/2/,=
(l,51,8)il-ii deg;/ . (2-186),
Если, например, м==6/о, то
-- = (1,5-4-1,8) 16,7 2530. Г 2/
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 |