Реактивное сопротивление трансформатора

Мы привыкли считать, что все магнитные потоки в трансформаторе пронизывают обе обмотки и магнитопровод. Если бы существовал идеальный трансформатор, то это действительно так бы и происходило. К сожалению, в реальности часть магнитного потока преодолевает изоляционное пространство, выходит за пределы обмоток и замыкается в них (см. рис. 1). В результате возникает реактивное сопротивление трансформатора. Такое явление ещё называют рассеиванием магнитных потоков.

В катушках существуют и другие сопротивления, являющиеся причинами потерь мощности. Таковыми являются: внутреннее сопротивление материалов обмоток, и рассеивания, вызванные индуктивными сопротивлениями. Совокупность рассеиваний магнитных потоков называют внутренним сопротивлением или импедансом трансформатора.

Потери реактивных мощностей

Вспомним, как работает идеальный двухобмоточный трансформатор (см. рис. 2). Когда первичная обмотка окажется под переменным напряжением (например, от электрической сети), возникнет магнитный поток, который пронизывает вторичную катушку индуктивности. Под действием магнитных полей происходит возбуждение вторичных обмоток, в витках которых возникает ЭДС. При подключении активной мощности к прибору во вторичной цепи начинает протекать переменный ток с частотой входного тока.

В идеальном трансформаторе образуется прямо пропорциональная связь между напряжениями в обмотках. Их соотношение определяется соотношением числа витков каждой из катушек. Если U1 и U2 – напряжения в первой и второй обмотке соответственно, а w1 и w2 – количество витков обмоток, то справедлива формула: U1 / U2 = w1 / w2.

Другими словами: напряжение в рабочей обмотке во столько раз больше (меньше), во сколько раз количество мотков второй катушки увеличено (уменьшено) по отношению к числу витков, образующих первичную обмотку.

Величину w1 / w2 = k принято называть коэффициентом трансформации. Заметим, что формула, приведённая выше, применима также для автотрансформаторов.

В реальном трансформаторе часть энергии теряется из-за рассеяния магнитных потоков (см. рис. 1). Зоны, где происходит концентрация потоков рассеяния обозначены пунктирными линиями. На рисунке видно, что индуктивность рассеяния охватывает магнитопровод и выходит за пределы обмоток.

Наличие реактивных сопротивлений в совокупности с активным сопротивлением обмоток приводят к нагреванию конструкции. То есть, при расчётах КПД необходимо учитывать импеданс трансформатора.

Обозначим активное сопротивление обмоток символами R1 и R2 соответственно, а реактивное – буквами X1 и X2. Тогда импеданс первичной обмотки можно записать в виде: Z1= R1+jX1. Для рабочей катушки соответственно будем иметь: Z2= R2+jX2, где j – коэффициент, зависящий от типа сердечника.

Реактивное сопротивление можно представить в виде разницы индукционного и ёмкостного показателя: X = RL – RC. Учитывая, что RL = ωL, а RC = 1/ωC, где ω – частота тока, получаем формулу для вычисления реактивного сопротивления: X = ωL – 1/ωC.

Не прибегая к цепочке преобразований, приведём готовую формулу для расчёта полного сопротивления, то есть, для определения импеданса трансформатора:

Суммарное сопротивление трансформатора необходимо знать для определения его КПД. Величины потерь в основном зависят от материала обмоток и конструктивных особенностей трансформаторного железа. Вихревые потоки в монолитных стальных сердечниках значительно больше, чем многосекционных конструкциях магнитопроводов. Поэтому на практике сердечники изготавливаются из тонких пластин трансформаторной стали. С целью повышения удельного сопротивления материала, в железо добавляют кремний, а сами пластины покрывают изоляционным лаком.

Для определения параметров трансформаторов важно найти активное и реактивное сопротивление, провести расчёты потерь холостого хода. Приведённая выше формула не практична для вычисления импеданса по причине сложности измерений величин индукционного и ёмкостного сопротивлений. Поэтому на практике пользуются другими методами для расчёта, основанными на особенностях режимов работы силовых трансформаторов.

Таблица 1. Технические данные масляных двухобмоточных трансформаторов общего назначения класса 6-10 кВ Тип трансформатора

1. Указанные в таблице значения сопротивлений приведены к напряжению 0,4 кВ.

Для трансформаторов со вторичным напряжением 0,23 кВ данные таблицы следует уменьшить в 3 раза, а 0,69 кВ – увеличить в 3 раза.

1. В колонках 7, 8, 9 указаны сопротивления прямой последовательности (для расчетов токов КЗ).

Таблица 2. Технические данные масляных и сухих трансформаторов для комплектных трансформаторных подстанций

Rт, Xт, Zт – активное, индуктивное и полное сопротивления трансформатора прямой последовательности, предназначены для расчетов токов КЗ.

Zт(1) – сопротивление току однофазного КЗ

Таблица 3. Технические данные сухих трансформаторов общего назначения класса 10 кВ

В скобках указаны данные для трансформаторов т. ТСЗ.

Режимы работы

Двухобмоточный трансформатор способен работать в одном из трёх режимов:

• вхолостую;
• в режиме нагрузки;
• в состоянии короткого замыкания.

Для проведения расчётов режимов электрических цепей проводимости заменяют нагрузкой, величина которой равна потерям при работе в режиме холостого хода. Вычисления параметров схемы замещения проводят опытным путём, переводя трансформатор в один из возможных режимов: холостого хода, либо в состояние короткого замыкания. Таким способом можно определить:

• уровень потерь активной мощности при работе на холостом ходу;
• величины потерь активной мощности в короткозамкнутом приборе;
• напряжение короткого замыкания;
• силу тока холостого хода;
• активное и реактивное сопротивление в короткозамкнутом трансформаторе.

Параметры режима холостого хода

Для перехода в работу на холостом ходу необходимо убрать отсутствует нагрузку на вторичной обмотке, то есть – разомкнуть электрическую цепь. В разомкнутой катушке напряжение отсутствует. Главной составляющей тока в первичной цепи является ток, возникающий на реактивных сопротивлениях. С помощью измерительных приборов довольно просто найти основные параметры переменного тока намагничивания, используя которые можно вычислить потери мощности, умножив силу тока на подаваемое напряжение.

Схема измерений на холостом ходу показана на рисунке 3. На схеме показаны точки для подключения измерительных приборов.

Формула, применяемая для расчётов параметров реактивной проводимости, выглядит так: Вт = Iх%*Sном / 100* Uв ном2 Умножитель 100 в знаменателе применён потому, что величина тока холостого хода Iх обычно выражается в процентах.

Режим короткого замыкания

Для перевода трансформатора на работу в режиме короткого замыкания закорачивают обмотку низшего напряжения. На вторую катушку подают такое напряжение, при котором в каждой обмотке циркулирует номинальный ток. Поскольку подаваемое напряжение существенно ниже номинальных напряжений, то потери активной мощности в проводимости настолько малы, что ими можно пренебречь.

Таким образом, у нас остаются активные мощности в трансформаторе, которые расходуются на нагрев обмоток: ΔPk = 3* I1ном * Rт. Выразив ток I1 ном через напряжение Uка и сопротивление Rт, умножив выражение на 100, получим формулу для вычисления падения напряжения в зонах активного сопротивления (в процентах):

Активное сопротивление двухобмоточного силового трансформатора вычисляем по формуле:

Подставив значение Rт в предыдущую формулу, получим:

Вывод: в короткозамкнутом трансформаторе падение напряжения в зоне активного сопротивления (выраженная в %) прямо пропорционально размеру потерь активной мощности.

Формула для вычисления падения напряжения в зонах реактивных сопротивлений имеет вид:

Величины реактивных сопротивлений в современных трансформаторах гораздо меньше активного. Поэтому можно считать что падение напряжения в зоне реактивного сопротивления Uк р ≈ Uк, поэтому для практических расчётов можно пользоваться формулой: XT = Uk*Uв ном2 / 100*Sном

Рассуждения, приведённые выше, справедливы также для многообмоточных, в том числе и для трёхфазных трансформаторов. Однако вычисления проводятся по каждой обмотке в отдельности, а задача сводится к решению систем уравнений.

Знание коэффициентов мощности, сопротивления рассеивания и других параметров магнитных цепей позволяет делать расчёты для определения величин номинальных нагрузок. Это, в свою очередь, обеспечивает работу трансформатора в промежутке номинальных мощностей.

Расчет сопротивлений трехобмоточного трансформатора с учетом РПН

В данной статье речь пойдет о расчете сопротивлений для трехобмоточного трансформатора с учетом регулирования напряжения на высокой стороне ВН (РПН). Данный вопрос очень актуален, в связи с частыми расчетами токов к.з (ТКЗ). Поэтому я и решил написать данную статью, чтобы у многих инженеров при расчете ТКЗ не возникало больше вопросов.

Как известно практически все современные трансформаторы на напряжение свыше 110 кВ идут уже со встроенными регуляторами напряжения РПН на стороне ВН (кроме Sн =2,5 МВА).

Цель РПН – это поддерживать на шинах низшего напряжения трансформатора, номинальное напряжение при эксплуатационных изменениях напряжения на стороне высшего напряжения.

Для лучшего понимания, как нужно рассчитывать сопротивления трехобмоточного трансформатора, которые потом используются в расчете ТКЗ, рассмотрим на примере.

Требуется определить сопротивление трехобмоточного трансформатора типа ТДТН -25000/110 с РПН ±9*1,78. Для расчета нам понадобятся следующие исходные данные:

• номинальные напряжения: Uвн = 115 кВ, Uсн = 37 кВ, Uнн = 6,3 кВ;
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в среднем положении, берем из ГОСТ 12965-85: UкВ-С =10,5%, UкВ-Н =17,5%, UкС-Н =6,5%.
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в крайнем минусовом ответвлении (-∆U*рпн), и в крайнем «плюсовому» ответвлении (+∆U*рпн)), берем из книги [Л1, с.49]:
• UкminВ-С =9,95%, UкminВ-Н =17,49%, UкminС-Н =6,5% — в крайнем минусовом ответвлении;
• UкmaxВ-С =10,66%, UкmaxВ-Н =17,9%, UкmaxС-Н =6,5% — в крайнем «плюсовому» ответвлении;

В основном все исходные данные для расчеты, мы можем найти в ГОСТе, технической документации или на щитке данного трансформатора.

UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н); UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н; UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C).

1.1 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем минусовом положении.

• UкminВ = 0,5*( UкminВ-С + UкminВ-Н — UкminС-Н) = 0,5*(9,95+17,49-6,5) = 10,47%;
• UкminC = 0,5*(UкminВ-С+UкminC-Н-UкminB-Н) = 0,5*(9,95+6,5-17,49) = -0,52;
• UкminH = 0,5*(UкminВ-H+UкminC-Н-UкminB-C) = 0,5*(17,49+6,5-9,95) = 7,02%.

1.2 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в среднем положении.

• UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н) = 0,5*(10,5+17,5-6,5) = 10,75%;
• UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н) = 0,5*(10,5+6,5-17,5) = -0,25;
• UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C) = 0,5*(17,5+6,5-10,5) = 6,75%.

1.3 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении.

• UкmaxВ = 0,5*( UкmaxВ-С + UкmaxВ-Н — UкmaxС-Н) = 0,5*(10,66+17,9-6,5) = 11,03%;
• UкmaxC = 0,5*(UкmaxВ-С+UкmaxC-Н-UкmaxB-Н) = 0,5*(10,66+6,5-17,9) = -0,37;
• UкmaxH = 0,5*(UкmaxВ-H+UкmaxC-Н-UкmaxB-C) = 0,5*(17,9+6,5-10,66) = 6,87%.

2.1 Определяем минимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем минусовом положение (в данном случае номер ответвления 19), в этом случае напряжение на ВН будет равно 96,6 кВ. Данное значение можно взять из ГОСТ 12965-85 или рассчитать самому, (см. статью: «Расчет напряжения при регулировании ответвлений трансформатора с РПН»).

2.2 Определяем среднее значение сопротивлений, когда РПН находится в среднем положении (в данном случае номер ответвления 10 ), в этом случае напряжение на ВН будет равно 115 кВ:

2.3 Определяем максимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем плюсовом положение (в данном случае номер ответвления 1), в этом случае напряжение на ВН будет равно 126 кВ:

Как видно из результатов расчетов, сопротивление одного из лучей имеет небольшое отрицательное значение, в этом ошибки нету, для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов – это обычное явление и вызвано принятыми в ГОСТ численными значения Uк между разными парами обмоток трансформатора.

3.1 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем минусовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 39,08-1,94 = 37,14 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 39,08+26,20 = 65,28 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,94+26,20 = 24,26 Ом;

3.2 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в среднем положении:

• ВН и СН: Zв-с = 56,87-1,32 = 55,55 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 56,87+35,71 = 92,58 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,32+35,71 = 34,39 Ом;

3.3 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 70,04-2,35 = 67,69 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 70,04+43,63 = 113,67 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -2,35+43,63 = 41,28 Ом;

Если же, что то не понятно по расчету, задавайте свои вопросы в комментариях.

Литература: 1. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г. 2. ГОСТ 12965-85 – Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. 3. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ. М.Л.Голубев. 1980 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Мы привыкли считать, что все магнитные потоки в трансформаторе пронизывают обе обмотки и магнитопровод. Если бы существовал идеальный трансформатор, то это действительно так бы и происходило. К сожалению, в реальности часть магнитного потока преодолевает изоляционное пространство, выходит за пределы обмоток и замыкается в них (см. рис. 1). В результате возникает реактивное сопротивление трансформатора. Такое явление ещё называют рассеиванием магнитных потоков.

В катушках существуют и другие сопротивления, являющиеся причинами потерь мощности. Таковыми являются: внутреннее сопротивление материалов обмоток, и рассеивания, вызванные индуктивными сопротивлениями. Совокупность рассеиваний магнитных потоков называют внутренним сопротивлением или импедансом трансформатора.

Потери реактивных мощностей

Вспомним, как работает идеальный двухобмоточный трансформатор (см. рис. 2). Когда первичная обмотка окажется под переменным напряжением (например, от электрической сети), возникнет магнитный поток, который пронизывает вторичную катушку индуктивности. Под действием магнитных полей происходит возбуждение вторичных обмоток, в витках которых возникает ЭДС. При подключении активной мощности к прибору во вторичной цепи начинает протекать переменный ток с частотой входного тока.

В идеальном трансформаторе образуется прямо пропорциональная связь между напряжениями в обмотках. Их соотношение определяется соотношением числа витков каждой из катушек. Если U1 и U2 – напряжения в первой и второй обмотке соответственно, а w1 и w2 – количество витков обмоток, то справедлива формула: U1 / U2 = w1 / w2.

Другими словами: напряжение в рабочей обмотке во столько раз больше (меньше), во сколько раз количество мотков второй катушки увеличено (уменьшено) по отношению к числу витков, образующих первичную обмотку.

Величину w1 / w2 = k принято называть коэффициентом трансформации. Заметим, что формула, приведённая выше, применима также для автотрансформаторов.

В реальном трансформаторе часть энергии теряется из-за рассеяния магнитных потоков (см. рис. 1). Зоны, где происходит концентрация потоков рассеяния обозначены пунктирными линиями. На рисунке видно, что индуктивность рассеяния охватывает магнитопровод и выходит за пределы обмоток.

Наличие реактивных сопротивлений в совокупности с активным сопротивлением обмоток приводят к нагреванию конструкции. То есть, при расчётах КПД необходимо учитывать импеданс трансформатора.

Обозначим активное сопротивление обмоток символами R1 и R2 соответственно, а реактивное – буквами X1 и X2. Тогда импеданс первичной обмотки можно записать в виде: Z1= R1+jX1. Для рабочей катушки соответственно будем иметь: Z2= R2+jX2, где j – коэффициент, зависящий от типа сердечника.

Реактивное сопротивление можно представить в виде разницы индукционного и ёмкостного показателя: X = RL – RC. Учитывая, что RL = ωL, а RC = 1/ωC, где ω – частота тока, получаем формулу для вычисления реактивного сопротивления: X = ωL – 1/ωC.

Не прибегая к цепочке преобразований, приведём готовую формулу для расчёта полного сопротивления, то есть, для определения импеданса трансформатора:

Суммарное сопротивление трансформатора необходимо знать для определения его КПД. Величины потерь в основном зависят от материала обмоток и конструктивных особенностей трансформаторного железа. Вихревые потоки в монолитных стальных сердечниках значительно больше, чем многосекционных конструкциях магнитопроводов. Поэтому на практике сердечники изготавливаются из тонких пластин трансформаторной стали. С целью повышения удельного сопротивления материала, в железо добавляют кремний, а сами пластины покрывают изоляционным лаком.

Для определения параметров трансформаторов важно найти активное и реактивное сопротивление, провести расчёты потерь холостого хода. Приведённая выше формула не практична для вычисления импеданса по причине сложности измерений величин индукционного и ёмкостного сопротивлений. Поэтому на практике пользуются другими методами для расчёта, основанными на особенностях режимов работы силовых трансформаторов.

Приведенные параметры трансформатора

Для теоретического анализа трансформатора не очень удобно использовать реальные значения основных параметров трансформатора. Для этого используют приведённые параметры, которые характеризуют трансформатор в случае равенства числа витков N первичной w1 и вторичной w2 обмоток. Обычно приведение производится к первичной обмотке. Для перевода реальных параметров к приведённым, используется коэффициент трансформации k равный

Приведение количества витков происходит совместно с реальными значениями основных параметров.

К основным параметрам относятся сопротивления обмоток R, их напряжения U и токи I, а также сопротивление намагничивающего контура, характеризующий сердечник трансформатора. Обозначение приведённых величин обычно сопровождается верхним штрихом

Смысл приведения заключается в том, что количество витков не влияет на принцип работы трансформатора, но для анализа удобнее использовать одинаковое число витков.

Режимы работы

Двухобмоточный трансформатор способен работать в одном из трёх режимов:

• вхолостую;
• в режиме нагрузки;
• в состоянии короткого замыкания.

Для проведения расчётов режимов электрических цепей проводимости заменяют нагрузкой, величина которой равна потерям при работе в режиме холостого хода. Вычисления параметров схемы замещения проводят опытным путём, переводя трансформатор в один из возможных режимов: холостого хода, либо в состояние короткого замыкания. Таким способом можно определить:

• уровень потерь активной мощности при работе на холостом ходу;
• величины потерь активной мощности в короткозамкнутом приборе;
• напряжение короткого замыкания;
• силу тока холостого хода;
• активное и реактивное сопротивление в короткозамкнутом трансформаторе.

Параметры режима холостого хода

Для перехода в работу на холостом ходу необходимо убрать отсутствует нагрузку на вторичной обмотке, то есть – разомкнуть электрическую цепь. В разомкнутой катушке напряжение отсутствует. Главной составляющей тока в первичной цепи является ток, возникающий на реактивных сопротивлениях. С помощью измерительных приборов довольно просто найти основные параметры переменного тока намагничивания, используя которые можно вычислить потери мощности, умножив силу тока на подаваемое напряжение.

Схема измерений на холостом ходу показана на рисунке 3. На схеме показаны точки для подключения измерительных приборов.

Формула, применяемая для расчётов параметров реактивной проводимости, выглядит так: Вт = Iх%*Sном / 100* Uв ном2 Умножитель 100 в знаменателе применён потому, что величина тока холостого хода Iх обычно выражается в процентах.

Режим короткого замыкания

Для перевода трансформатора на работу в режиме короткого замыкания закорачивают обмотку низшего напряжения. На вторую катушку подают такое напряжение, при котором в каждой обмотке циркулирует номинальный ток. Поскольку подаваемое напряжение существенно ниже номинальных напряжений, то потери активной мощности в проводимости настолько малы, что ими можно пренебречь.

Таким образом, у нас остаются активные мощности в трансформаторе, которые расходуются на нагрев обмоток: ΔPk = 3* I1ном * Rт. Выразив ток I1 ном через напряжение Uка и сопротивление Rт, умножив выражение на 100, получим формулу для вычисления падения напряжения в зонах активного сопротивления (в процентах):

Активное сопротивление двухобмоточного силового трансформатора вычисляем по формуле:

Подставив значение Rт в предыдущую формулу, получим:

Вывод: в короткозамкнутом трансформаторе падение напряжения в зоне активного сопротивления (выраженная в %) прямо пропорционально размеру потерь активной мощности.

Формула для вычисления падения напряжения в зонах реактивных сопротивлений имеет вид:

Величины реактивных сопротивлений в современных трансформаторах гораздо меньше активного. Поэтому можно считать что падение напряжения в зоне реактивного сопротивления Uк р ≈ Uк, поэтому для практических расчётов можно пользоваться формулой: XT = Uk*Uв ном2 / 100*Sном

Рассуждения, приведённые выше, справедливы также для многообмоточных, в том числе и для трёхфазных трансформаторов. Однако вычисления проводятся по каждой обмотке в отдельности, а задача сводится к решению систем уравнений.

Знание коэффициентов мощности, сопротивления рассеивания и других параметров магнитных цепей позволяет делать расчёты для определения величин номинальных нагрузок. Это, в свою очередь, обеспечивает работу трансформатора в промежутке номинальных мощностей.

Сферы применения и особенности

Приведённый трансформатор – не реальный агрегат, а умозрительное понятие. Его ввод связан с необходимостью облегчения расчётов по физическим процессам, протекающим в обычном трансформаторе.

При высоких показателях коэффициента трансформации расчёт характеристик агрегата представляет серьёзную проблему, усложняя расчётные операции и построение векторных диаграмм, отображающих протекание физических процессов.

Если условно принять коэффициент трансформации равным 1, это преобразование позволит существенно упростить математическое описание процессов, протекающих в агрегате.

Подобный метод облегчает расчётные действия, позволяя выполнить:

• построение схемы замещения,

  

• определение опытных параметров указанной схемы,
• расчёт потерь и КПД агрегата.

Данная методика не означает, что приведённый трансформатор может применяться физически. Это исключительно условное понятие. Но такое умозрительное преобразование позволяет получить необходимые расчётные данные, необходимые для проектирования реальных агрегатов.

Вводя различные нагрузочные параметры при указанной схеме можно получить модель поведения реального трансформатора при режиме от холостого хода до короткого замыкания. Процесс можно алгоритмизировать для использования в расчёте вычислительной техники.

Особенности режима ХХ в трехфазном трансформаторе

На функционирование трехфазного трансформатора в таком режиме влияют отличия в подключении обмоток: первичная катушка в виде треугольника и вторичная в форме звезды. Ток способствует созданию собственного потока.

Трехфазный ток в виде группы однофазных имеет такие особенности: замыкание ТГС магнитного потока происходит в каждой фазе за счет сердечника. Если напряжение будет постепенно увеличиваться, то в изоляции возникнет пробой и электроустановка рано или поздно выйдет из строя.

Если в трансформаторе используется бронестержневая магнитная система, то в нем можно наблюдать развитие похожих процессов.

Общее устройство и виды

Чтобы понять, что такое опыт холостого хода различных трансформаторов, необходимо рассмотреть, что собой представляет подобное оборудование.

Основные типы

Трансформаторами называются машины неподвижного типа, которые работают благодаря электрическому току. Они меняют входное напряжение. Существует несколько видов подобных аппаратов:

1. Силовые.
2. Измерительные.
3. Разделительные.
4. Согласующие.

Чаще всего в энергетическую цепь требуется подключение силового трансформатора. Они могут иметь две или более обмоток. Аппарат может быть однофазный (бытовая сеть) или многофазный (промышленная сеть).

Особенности установок

Отдельно выделяются автотрансформаторы. В них есть только одна совмещенная обмотка. Также бывает сварочный аппарат. Они имеют определенную сферу применения.

В однофазном и многофазном оборудовании может устанавливаться различная номинальная мощность. Она может определяться в диапазоне от 10 до 1000 кВА и более. Маломощные однофазные и многофазные приборы могут быть в диапазоне до 10 кВА. Средние разновидности будут иметь мощность 20 кВА, 250 кВА, 400 кВА, 630 кВА и т. д. Если же этот показатель больше 1000 кВА, это установка высокой мощности.

Определение мощности электродвигателя без бирки

При отсутствии техпаспорта или бирки на двигателе возникает вопрос: как узнать мощность электродвигателя без таблички или технической документации? Самые распространенные и быстрые способы, о которых мы расскажем в статье:

• По диаметру и длине вала
• По габаритам и крепежным размерам
• По сопротивлению обмоток
• По току холостого хода
• По току в клеммной коробке
• С помощью индукционного счетчика (для бытовых электродвигателей)

Определение мощности двигателя по диаметру вала и длине

Простейшие способы определения мощности и марки двигателя – габаритные размеры – вал или крепежные отверстия. В таблице указаны длины и диаметры валов (D1) и длина (L1) для каждой модели асинхронного промышленного трехфазного мотора. Перейти к подробным габаритным размерам электродвигателей АИР

Проверить мощность по габаритам и крепежным размерам

Таблица подбора мощности двигателя по крепежным отверстиям на лапах (L10 и B10):

От чего зависит магнитный поток взаимоиндукции в режиме ХХ

Магнитный поток взаимоиндукции в трансформаторе зависит от способа размещения обмоток на сердечнике и их конструктивного исполнения.

Важную роль играет коэффициент заполнения окна магнитопровода, который показывает отношение общего пространства, к месту, занятому обмоткой.

Чем ближе данный коэффициент к единице, тем выше будет взаимоиндукция обмоток и меньше потери в трансформаторе.

Расчет сопротивлений трехобмоточного трансформатора с учетом РПН

В данной статье речь пойдет о расчете сопротивлений для трехобмоточного трансформатора с учетом регулирования напряжения на высокой стороне ВН (РПН). Данный вопрос очень актуален, в связи с частыми расчетами токов к.з (ТКЗ). Поэтому я и решил написать данную статью, чтобы у многих инженеров при расчете ТКЗ не возникало больше вопросов.

Как известно практически все современные трансформаторы на напряжение свыше 110 кВ идут уже со встроенными регуляторами напряжения РПН на стороне ВН (кроме Sн =2,5 МВА).

Цель РПН – это поддерживать на шинах низшего напряжения трансформатора, номинальное напряжение при эксплуатационных изменениях напряжения на стороне высшего напряжения.

Для лучшего понимания, как нужно рассчитывать сопротивления трехобмоточного трансформатора, которые потом используются в расчете ТКЗ, рассмотрим на примере.

Требуется определить сопротивление трехобмоточного трансформатора типа ТДТН -25000/110 с РПН ±9*1,78. Для расчета нам понадобятся следующие исходные данные:

• номинальные напряжения: Uвн = 115 кВ, Uсн = 37 кВ, Uнн = 6,3 кВ;
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в среднем положении, берем из ГОСТ 12965-85: UкВ-С =10,5%, UкВ-Н =17,5%, UкС-Н =6,5%.
• напряжение короткого замыкания для обмоток, когда РПН находится в крайнем минусовом ответвлении (-∆U*рпн), и в крайнем «плюсовому» ответвлении (+∆U*рпн)), берем из книги [Л1, с.49]:
• UкminВ-С =9,95%, UкminВ-Н =17,49%, UкminС-Н =6,5% — в крайнем минусовом ответвлении;
• UкmaxВ-С =10,66%, UкmaxВ-Н =17,9%, UкmaxС-Н =6,5% — в крайнем «плюсовому» ответвлении;

В основном все исходные данные для расчеты, мы можем найти в ГОСТе, технической документации или на щитке данного трансформатора.

UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н); UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н; UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C).

1.1 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем минусовом положении.

• UкminВ = 0,5*( UкminВ-С + UкminВ-Н — UкminС-Н) = 0,5*(9,95+17,49-6,5) = 10,47%;
• UкminC = 0,5*(UкminВ-С+UкminC-Н-UкminB-Н) = 0,5*(9,95+6,5-17,49) = -0,52;
• UкminH = 0,5*(UкminВ-H+UкminC-Н-UкminB-C) = 0,5*(17,49+6,5-9,95) = 7,02%.

1.2 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в среднем положении.

• UкВ = 0,5*( UкВ-С + UкВ-Н — UкС-Н) = 0,5*(10,5+17,5-6,5) = 10,75%;
• UкC = 0,5*(UкВ-С+UкC-Н-UкB-Н) = 0,5*(10,5+6,5-17,5) = -0,25;
• UкH = 0,5*(UкВ-H+UкC-Н-UкB-C) = 0,5*(17,5+6,5-10,5) = 6,75%.

1.3 Определяем напряжение короткого замыкания для каждой обмотки, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении.

• UкmaxВ = 0,5*( UкmaxВ-С + UкmaxВ-Н — UкmaxС-Н) = 0,5*(10,66+17,9-6,5) = 11,03%;
• UкmaxC = 0,5*(UкmaxВ-С+UкmaxC-Н-UкmaxB-Н) = 0,5*(10,66+6,5-17,9) = -0,37;
• UкmaxH = 0,5*(UкmaxВ-H+UкmaxC-Н-UкmaxB-C) = 0,5*(17,9+6,5-10,66) = 6,87%.

2.1 Определяем минимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем минусовом положение (в данном случае номер ответвления 19), в этом случае напряжение на ВН будет равно 96,6 кВ. Данное значение можно взять из ГОСТ 12965-85 или рассчитать самому, (см. статью: «Расчет напряжения при регулировании ответвлений трансформатора с РПН»).

2.2 Определяем среднее значение сопротивлений, когда РПН находится в среднем положении (в данном случае номер ответвления 10 ), в этом случае напряжение на ВН будет равно 115 кВ:

2.3 Определяем максимальное значение сопротивлений, когда РПН находится в крайнем плюсовом положение (в данном случае номер ответвления 1), в этом случае напряжение на ВН будет равно 126 кВ:

Как видно из результатов расчетов, сопротивление одного из лучей имеет небольшое отрицательное значение, в этом ошибки нету, для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов – это обычное явление и вызвано принятыми в ГОСТ численными значения Uк между разными парами обмоток трансформатора.

3.1 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем минусовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 39,08-1,94 = 37,14 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 39,08+26,20 = 65,28 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,94+26,20 = 24,26 Ом;

3.2 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в среднем положении:

• ВН и СН: Zв-с = 56,87-1,32 = 55,55 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 56,87+35,71 = 92,58 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -1,32+35,71 = 34,39 Ом;

3.3 Определяем сопротивление между выводами, когда РПН находится в крайнем плюсовом положении:

• ВН и СН: Zв-с = 70,04-2,35 = 67,69 Ом;
• ВН и НН: Zв-н = 70,04+43,63 = 113,67 Ом;
• СН и НН: Zс-н = -2,35+43,63 = 41,28 Ом;