Меню

Мощность обмотки низкого напряжения автотрансформатора

Автотрансформатор

На электрических схемах автотрансформатор изображается следующим образом (рис. 5.9).

В соответствии с принятой системой обозначений аббревиатура автотрансформатора АТДЦТН-125000/ 220/110/10 расшифровывается: автотрансформатор трехфазный, трехобмоточный с принудительной циркуляцией воздуха и масла и системой регулирования напряжения под нагрузкой. Номинальная мощность – 25000 кВ?А, класс напряжения обмотки высшего напряжения – 220 кВ, среднего напряжения – 110 кВ, низшего напряжения – 10 кВ.

Автотрансформатор отличается от трехобмоточного трансформатора тем, что его обмотки высшего и среднего напряжений, кроме магнитной связи имеют еще электрическую связь (рис. 5.10). Обмотка среднего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

Обмотка высшего напряжения состоит из двух частей – последовательной обмотки и общей обмотки.

При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке протекает ток I в. Он создает магнитный поток и наводит в общей обмотке ток I общ. Ток нагрузки в обмотке среднего напряжения равен сумме этих токов:

Ток I в определяется электрической связью обмоток, а ток I общ – магнитной связью.

Полная мощность, которая передается из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения, называется номинальной мощность автотрансформатора. Она рассчитывается как

Это выражение можно записать следующим образом:

Типовая мощность меньше номинальной мощности. Выясним во сколько раз. Для этого возьмем отношение типовой мощности к номинальной:

Коэффициент α называется коэффициентом выгодности. Выгодность автотрансформатора определяется по отношению к трехобмоточному трансформатору той же мощности.

Обмотка низшего напряжения имеет с обмотками высшего и среднего напряжений только магнитную связь. Мощность этой обмотки не может быть больше типовой мощности автотрансформатора. Иначе размеры магнитопровода автотрансформатора будут определяться мощностью обмотки низшего напряжения.

Учитывая изложенное, можно записать соотношение номинальных мощностей обмоток автотрансформатора:

Преимущества автотрансформатора по сравнению с трехобмоточным трансформатором:

· меньший расход материалов (меди, стали, изоляции);

· меньшие потери активной мощности в режимах холостого хода и короткого замыкания;

· больший коэффициент полезного действия;

· более легкие условия охлаждения.

· сложность выполнения независимого регулирования напряжения;

· опасность перехода атмосферных перенапряжений из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения и обратно из-за электрической связи обмоток;

· необходимость обязательного глухого заземления нейтрали. Это приводит к тому, что ток однофазного короткого замыкания может быть больше тока трехфазного короткого замыкания. Если же разземлить нейтраль, то изоляцию обмоток нужно рассчитывать на линейное напряжение.

Автотрансформатор имеет такую же схему замещения, что и трехобмоточный трансформатор. Параметры схемы замещения рассчитываются аналогично. При этом следует учитывать, что часть паспортных данных может быть приведена не к номинальной мощности, а к типовой. Обмотка низшего напряжения рассчитывается на типовую мощность. Поэтому при коротком замыкании обмотки низшего напряжения напряжение поднимается до значения, определяющего ток в этой обмотке. В этом случае параметры ? Р к вн, ? Р к сн, U к вн и U к сн оказываются приведенными к типовой мощности автотрансформатора.

Если в паспортных данных отмечается эта особенность, то указанные параметры следует привести к номинальной мощности по формулам:

Знак “*” указывает, что параметры были приведены к типовой мощности автотрансформатора.

Характеристики основных электроприемников

18. Характеристики электроприемников.

19. Графики электрических нагрузок электроприемников.

Электрические сети сооружаются для передачи энергии от ЭС к потребителям. Требуемая этими потребителями мощность определяет электрическую нагрузку сети. От характера нагрузки зависят требования, которые предъявляются к электрической сети.

Все потребители электроэнергии условно делятся на следующие группы:

· производственные потребители сельского хозяйства;

К коммунально-бытовым относятся освещение жилых долов и общественных зданий, двигатели лифтов, холодильников, технологическое оборудование предприятий общественного питания и учреждений бытового обслуживания.

К промышленным электроприемникам относятся электродвигатели, осветительные приборы, электротермические установки, выпрямительные установки для преобразования переменного тока в постоянный.

Нагрузка тяговых ПС железной дороги, тяговых выпрямительных ПС трамваев, троллейбусов, метро относится к электрифицированному транспорту.

К производственным потребителям сельского хозяйства относится оборудование животноводческих ферм, мельниц, предприятий по переработке сельско-хозяйственной продукции.

К прочим потребителям относятся насосные установки водопровода и канализации, компрессорные станции.

В зависимости от эксплуатационно-технических признаков все электро-приемники делятся:

· по режимам работы;

· по мощности и напряжению;

· по степени надежности.

По режимам работы различают электроприемники:

Читайте также:  Измеритель мощности солнечного излучения

· с продолжительно неизменной или маломеняющейся нагрузкой. Характеризуюся тем, что длительно работают без превышения длительно допустимой температуры. Сюда относятся электродвигатели насосов, вентиляторов;

· с кратковременной нагрузкой. При работе электроприемников их темпера-тура ниже длительно допустимой температуры, а за время останова токо-ведущие части остывают до температуры окружающей среды. Сюда относятся большинство электроприводов металлорежущих станков;

· с повторно-кратковременной нагрузкой. Длительность цикла “включение–отключение” не превышает 10 минут. При работе электроприемников их температура ниже длительно допустимой температуры, а за время остано-ва токоведущие части не остывают до температуры окружающей среды;

· нагревательные аппараты, работающие в продолжительном режиме с практически постоянной нагрузкой;

· электрическое освещение. Электроприемники характеризуются резким изменением нагрузки.

По мощности и напряжению различают электроприемники:

· большой мощности (80 – 100 кВт и больше) напряжением 6 – 10 кВ. Например, печи;

· малой и средней мощности (менее 80 кВт) напряжением 380 – 660 В.

По роду тока различают электроприемники:

· переменного тока промышленной частоты;

· переменного тока повышенной или пониженной частоты;

Степень надежности электроприемников устанавливается в зависимости от последствий, которые имеют место при внезапном перерыве в электроснабжении. Различают электроприемники:

· I категории. Перерыв в электроснабжении таких потребителей связан с опасностью для жизни людей, значительным ущербом экономики государства, повреждением оборудования, массовым браком продукции. К потребителям I категории надежности относятся шахты, железные дороги, доменные и электролизные цеха, метро, стадионы, городские потребители общей нагрузкой более 10 МВ·А. Питание потребителей I категории надежности должно осуществляться от двух независимых источников питания. Независимыми считаются источники потеря напряжения на одном из которых по любой причине не приводит к потере напряжения на другом. Две системы шин считаются независимыми источниками питания. Среди потребителей I категории надежности выделяют особую группу электроприемников. К ней относят электроприемники, для которых бесперебойное электроснабжение необходимо для безаварийного останова производства, связанного с возможностью возникновения пожаров, взрывов, гибелью людей. Для них необходимо предусмотреть три независимых источника питания. Это – операционные больниц, химическое производство. Перерыв в электроснабжении потребителей I категории надежности допускается на время автоматического переключения на резервное питание;

· II категории. Перерыв в электроснабжении таких потребителей связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнедеятельности значительного количества городских жителей. К потребителям II категории надежности относятся крупные магазины, предприятия легкой промышленности, здания высотой более 5 этажей, многоквартирные дома с электроплитами, учебные заведения, группы потребителей с общей нагрузкой от 300 до 1000 кВ·А. Рекомендуется питание от двух независимых источников питания. Допускается питание от одного источника питания и от одного трансформатора при наличии резерва по вторичной стороне. Допускается перерыв в электроснабжении на время переключений по вводу резервного питания дежурным персоналом. Длительность ремонта не должна превышать одни сутки;

· III категории. К ним относятся все неответственные потребители: небольшие жилые поселки, здания до пяти этажей. Перерыв в электроснабжении таких потребителей допускается на время до одних суток.

Источник



Автотрансформатор

На электрических схемах автотрансформатор изображается следующим образом (рис. 5.9).

В соответствии с принятой систе-мой обозначений аббревиатура авто-трансформатора АТДЦТН-125000/ 220/110/10 расшифровывается: автотрансформатор трехфазный, трехобмоточный с принудительной циркуля-цией воздуха и масла и системой регу-лирования напряжения под нагруз-кой. Номинальная мощность – 25000 кВ∙А, класс напряжения обмотки выс-шего напряжения – 220 кВ, среднего напряжения – 110 кВ, низшего напряжения – 10 кВ.

Автотрансформатор отличается от трехобмоточного трансформатора тем, что его обмотки высшего и среднего напряжений, кроме магнитной связи имеют еще электрическую связь (рис. 5.10). Обмотка среднего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

Обмотка высшего напря-жения состоит из двух частей – последовательной обмотки и общей обмотки.

При работе автотрансфор-матора в режиме понижения напряжения в последовательной обмотке протекает ток Iв. Он создает магнитный поток и наводит в общей обмотке ток Iобщ. Ток нагрузки в обмотке среднего напряжения равен сумме этих токов:

Ток Iв определяется электрической связью обмоток, а ток Iобщ – магнитной связью.

Полная мощность, которая передается из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения, называется номинальной мощность автотрансформатора. Она рассчитывается как

Это выражение можно записать следующим образом:

Типовая мощность меньше номинальной мощности. Выясним во сколько раз. Для этого возьмем отношение типовой мощности к номинальной:

Читайте также:  Какая мощность швейной машинки для джинс

.

Коэффициент α называется коэффициентом выгодности. Выгодность автотрансформатора определяется по отношению к трехобмоточному трансформатору той же мощности.

Обмотка низшего напряжения имеет с обмотками высшего и среднего напряжений только магнитную связь. Мощность этой обмотки не может быть больше типовой мощности автотрансформатора. Иначе размеры магнитопровода автотрансформатора будут определяться мощностью обмотки низшего напряжения.

Учитывая изложенное, можно записать соотношение номинальных мощностей обмоток автотрансформатора:

Преимущества автотрансформатора по сравнению с трехобмоточным трансформатором:

· меньший расход материалов (меди, стали, изоляции);

· меньшие потери активной мощности в режимах холостого хода и короткого замыкания;

· больший коэффициент полезного действия;

· более легкие условия охлаждения.

· сложность выполнения независимого регулирования напряжения;

· опасность перехода атмосферных перенапряжений из обмотки высшего напряжения в обмотку среднего напряжения и обратно из-за электрической связи обмоток;

· необходимость обязательного глухого заземления нейтрали. Это приводит к тому, что ток однофазного короткого замыкания может быть больше тока трехфазного короткого замыкания. Если же разземлить нейтраль, то изоляцию обмоток нужно рассчитывать на линейное напряжение.

Автотрансформатор имеет такую же схему замещения, что и трехобмоточный трансформатор. Параметры схемы замещения рассчитываются аналогично. При этом следует учитывать, что часть паспортных данных может быть приведена не к номинальной мощности, а к типовой. Обмотка низшего напряжения рассчитывается на типовую мощность. Поэтому при коротком замыкании обмотки низшего напряжения напряжение поднимается до значения, определяющего ток в этой обмотке. В этом случае параметры ∆Рк вн, ∆Рк сн, Uк вн и Uк сн оказываются приведенными к типовой мощности автотрансформатора.

Если в паспортных данных отмечается эта особенность, то указанные параметры следует привести к номинальной мощности по формулам:

и .

Знак “*” указывает, что параметры были приведены к типовой мощности автотрансформатора.

Источник

РАСЧЕТ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ ПО ВЕТВЯМ ОБМОТКИ. ТИПОВАЯ МОЩНОСТЬ

Автотрансформатором называется такой трансформатор, в котором первичная и вторичная обмотки имеют общую часть (ГОСТ 11677—65), т. е. у которого имеется лишь одна обмотка, причем часть ее витков является общей для первичной и вторичной цепей.

Рис. 8.1 Принципиальная схема однофазного понижающего автотрансформатора с включенной нагрузкой

Принцип действия и режим холостого хода автотрансформатора не отличаются от таковых у обычного двухобмоточного трансформатора.

Некоторые особенности расчета автотрансформатора имеют место в режиме нагрузки, при котором нагрузочные токи распределяются по обмотке таким образом, что в общей части обмотки течет ток, равный разности первичного и вторичного нагрузочных токов. Благодаря этому типовая (расчетная) мощность автотрансформатора становится меньше проходной и поэтому автотрансформатор в принципе по расходу

активных материалов экономичнее трансформатора. Однако степень экономичности автотрансформатора зависит от коэффициента трансформации, о чем будет сказано ниже.

Автотрансформаторы, так же как и трансформаторы, могут быть повышающими и понижающими.

В качестве примера может быть рассмотрена схема однофазного понижающего автотрансформатора (рис. 8.1).

Пусть на обычном замкнутом магнитопроводе, применяющемся для трансформаторов, будет насажена обмотка с числом витков , и от этой обмотки выведено ответвление таким образом, что между этим ответвлением и началом обмотки число витков будет ω2.

Если ко всей обмотке с числом витков ω1 подвести первичное напряжение U1, то на части обмотки с числом витков появится некоторое ω2 вторичное напряжение U2 . Значение вторичного напряжения может быть определено, так же как и для трансформатора, по общей формуле для коэффициента трансформации К (пренебрегая падением напряжения)

Для выяснения распределения нагрузочных токов по обмотке следует более подробно рассмотреть режим нагрузки автотрансформатора.

При включении со вторичной стороны некоторого приемника электроэнергии ZH, как это показано на рис. 8.1, во вторичной цепи потечет нагрузочный ток I2. При этом будет расходоваться некоторая мощность S2=U2 I2. Эта мощность называется проходной мощностью (она соответствует номинальной мощности S трансформатора). Если пренебречь потерями энергии в автотрансформаторе, то согласно закону сохранения энергии из питающей сети должна поступать первичная мощность S1, равная мощности S2. Следовательно, в первичной цепи должен возникнуть нагрузочный ток I1.

Ответвление обмотки в точке а делит обмотку на два участка: а—X — общий для первичной и вторичной сторон и А—а — сериесный (последовательный). Определим нагрузочные токи в каждом из участков.

Читайте также:  Gtx 980 мощность блока питания

Как видно из рис. 8.1, в сериесном участке А—а течет ток I1. Ток Iа-х общей части равен геометрической сумме токов I1 и I2, которые противоположны друг другу (см. § 5.1). Следовательно, если пренебречь током холостого хода, то ток Iа—х будет численно равен арифметической разности вторичного и первичного нагрузочных токов, т. е. Iа-х = I2 — I1 (ток I2>I1, так как трансформатор понижающий). Как видно из рисунка, направления токов в общем и сериесном участках будут противоположны друг другу.

Можно показать, что мощности обоих участков обмотки SAa и Sax равны между собой.

Для сериесного участка обмотки

для общего участка

Аналогичный результат получился бы и для повышающего автотрансформатора.

В связи с тем что сериесный и общий участок обмотки равны по мощности и их н. с. направлены в противоположные стороны, эти участки можно рассматривать как первичную и вторичную обмотки трансформатора, имеющего некоторую мощность ST, равную мощности каждого из участков. Эта мощность является расчетной или типовой мощностью автотрансформатора.

Типовой мощностью автотрансформатора называется такая его мощность, которая передается из первичной цепи во вторичную электромагнитным путем. Таким путем в автотрансформаторе преобразовывается лишь часть энергии, подводимой к его первичной стороне, а остальная часть передается вторичной стороне непосредственно через гальваническую связь между обеими сторонами (цепями).

Очень важным в отношении применения автотрансформатора является то обстоятельство, что его типовая мощность ST всегда меньше его номинальной (проходной) мощности SHOM, благодаря чему автотрансформатор является более дешевым аппаратом, чем трансформатор на ту же номинальную мощность SHOM.

Отношение типовой мощности к номинальной называется коэффициентом выгодности автотрансформатора Kат.

Для понижающего (U1 >U2) автотрансформатора

Для повышающего (U2 >U1) автотрансформатора

где К =UBH/UHH — коэффициент трансформации (отношение большего-напряжения к меньшему).

Коэффициенту выгодности автотрансформатора можно также дать следующее определение: коэффициент выгодности равен разности первичного и вторичного напряжений, отнесенной к наибольшему из этих напряжений. Это означает, что типовая мощность автотрансформатора, определяющая его размеры и вес активных материалов, может быть выбрана в 1/Kат раз меньше его проходной мощности.

Однако ощутимый в смысле экономии материалов эффект от применения автотрансформатора вместо трансформатора получается, как это видно из формулы для Кат, только при значениях коэффициента трансформации К, близких к 1.

Если взять для примера понижающий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 220/127 в, т. е. у которого К = 220/127 = = 1,73, то коэффициент выгодности в этом случае будет

Это значит, что типовая мощность такого автотрансформатора будет составлять всего 0,42 от его проходной мощности.

Рис. 8.2 Регулировочный автотрансформатор типа РНО:

1 — ручка регулятора; 2 — щеткодержа тель; 3 — обмотка

В случае большего коэффициента трансформации, например К =20000/400=50 — коэффициент выгодности будет уже

и выгоды от применения автотрансформатора уже почти никакой не будет.

С другой стороны, при больших значениях К применение автотрансформаторов становится недопустимым. Это происходит потому, что первичная и вторичная цепи электрически соединены между собой, вследствие чего уровень изоляции сети низшего напряжения (не имеющей заземленной нулевой точки) и всех присоединенных к ней электрических приборов, машин и аппаратов должен быть таким же, как и для сети высшего напряжения, что совершенно нецелесообразно. Кроме того, по условиям безопасности электрических установок недопустима связь низковольтных сетей, доступных для прикосновения человека, с сетями, находящимися под высоким напряжением.

Исходя из приведенных соображений, автотрансформаторы применяются главным образом в тех случаях, когда требуется изменить напряжение в небольших пределах и когда можно ограничиться одним и тем же классом напряжения в первичной и вторичной цепях.

Для крупных силовых автотрансформаторов согласно ОСТ 11677—65 предусмотрено их трехобмоточное исполнение, при котором обмотки ВН и СН выполнены по автотрансформаторной схеме, а обмотка НН — отдельной, т. е. не связанной с обмотками ВН и СН. Причем в трехфазном автотрансформаторе обмотка НН соединена в схему треугольник для гашения третьей гармоники магнитного потока.

Трехобмоточные автотрансформаторы применяются на распределительных подстанциях с подключением к трем линиям электропередачи с разными напряжениями.

Автотрансформаторы с несколькими ответвлениями особенно удобно применять для регулирования напряжения. На рис. 8.2 изображен регулировочный автотрансформатор типа РНО.

Источник

Adblock
detector