При включении на параллельную работу трансформаторов различных мощностей нужно, чтобы трансформатор большей номинальной мощности имел меньшее напряжение к.з., чем трансформатор меньшей номинальной мощности. В этом случае недоиспользование установленной мощности будет меньше.

На параллельную работу трансформаторов оказывает влияние соотношение активных и реактивных составляющих напряжений к. з. Если составляющие напряжений к. з. не равны, то трансформаторы будут недоиспользованы.

При неравенстве активных и реактивных составляющих напряжения к. з. токи параллельно работающих трансформаторов и не совпадают по фазе и ток, отдаваемый ими приемнику электрической энергии , равен геометрической сумме токов трансформаторов (рис. 5.3), т. е. будет меньше арифметической суммы токов. Следовательно, при номинальных нагрузках трансформаторов ток, потребляемый приемником энергии, меньше суммы номинальных токов трансформаторов.





Рис. 5.3 Векторная диаграмма напряжений и токов при неравенстве активных и индуктивных сопротивлений двух трансформаторов

Это объясняется тем, что для трансформаторов различных номинальных мощностей активные и реактивные составляющие напряжений к. з. различны: у трансформаторов большей мощности реактивное сопротивление и реактивная составляющая напряжения к. з. больше, а активное сопротивление и активная составляющая напряжения к. з. меньше, чем у трансформатора меньшей мощности. Поэтому требование равенства активных и реактивных составляющих напряжений к. з. делает нежелательным включение на параллельную работу трансформаторов, номинальные мощности которых различны более чем в 2,5 раза.
6. Переходные процессы в трансформаторах

6.1. Процессы при включении трансформаторов

В силовых трансформаторах ток х.х. составляет небольшую долю (5 10%) номинального тока, а в трансформаторах малой мощности может достигать 30% ^и более от номинального тока. Однако при включении трансформатора в сеть возникают переходные процессы, при которых намагничивающий ток может резко возрасти.

---

Положим, что в сеть источника энергии переменного тока включен ненагруженный трансформатор, вторичная обмотка которого разомкнута. Если материал магнитопровода не насыщен, то магнитная проницаемость , постоянна и между магнитным потоком и намагничивающим током существует пропорциональная зависимость. Если напряжение питающей сети u_i синусоидально (рис. 6.1), то кривая магнитного потока Ф (в установившемся режиме) будет также синусоидальной функцией времени, отстающей от кривой напряжения на /2.





Рис. 6.1. Кривые приложенного напряжения, магнитного потока Ф, тока холостого хода i₀ и его установившегося i_уст и свободного i_св значения для трансформатора с ненасыщенным магнитопроводом

Уравнение равновесия э. д. с. для первичной обмотки включаемого трансформатора будет

, (6.1)

где r₀ и L₀ — активное сопротивление и индуктивность трансформатора при х.х.; ψ — фаза включения напряжения.

Установившийся ток х.х. (по окончании переходного процесса)

, (6.2)

где — фазный сдвиг установившегося тока х.х. относительно приложенного напряжения.

Таким образом кривая установившегося тока х.х. отстает по фазе от напряжения на угол и опережает кривую магнитного потока Ф (за счет потерь в стали) на угол магнитного запаздывания α.

В момент включения трансформатора ток в его первичной обмотке так же, как и магнитный поток, не может мгновенно измениться от нуля до некоторого установившегося значения, соответствующего моменту включения трансформатора. Следовательно, в момент включения (t = 0) ток i₀ = 0. Представим ток х.х. в виде суммы токов: i₀ =i_уст + i_св, где i_уст — установившийся ток;

(6.3)

— свободный ток переходного режима.

Решение этого уравнения имеет следующий вид:

---

, (6.4)

где T=L_o/r_o — постоянная времени; — свободный ток в момент включения (t = 0).

Так как при t = 0 и i₀ = 0, получим

. (6.5)

В момент включения

. (6.6)

На рис. 6.1 показаны кривые токов i_св и i₀, из которых видно, что в зависимости от момента включения трансформатора свободный ток i_св принимает различные значения. Если трансформатор включают в момент , то и свободный ток отсутствует, ток х.х. будет равен установившемуся значению. Если трансформатор включают в момент , то свободный ток при включении равен наибольшему значению — амплитуде установившегося тока. Тогда через половину периода ток при включении достигнет значения, примерно вдвое большего амплитуды установившегося тока.

Следовательно, при включении трансформатора с ненасыщенным сердечником в зависимости от момента включения наибольший бросок тока может принимать значения от одно- до двукратной амплитуды установившегося тока х.х.

Иные значения бросков токов будут при включении трансформатора с насыщенным сердечником. Магнитная проницаемость ц и индуктивность трансформатора при х.х.. L₀ не постоянны, и уравнение равновесия э. д. с. первичной обмотки будет иметь следующий вид:

, (6.7)

откуда

Интегрируя это выражение в пределах от 0 до t, получим



При включении трансформатора в сеть в его сердечнике может быть некоторый остаточный магнитный поток Ф_oст В этом случае постоянная интегрирования С будет равна



и окончательно магнитный поток в сердечнике трансформатора определится следующим выражением:

---

. (6.8)





Рис. 6.2. Кривая магнитного потока при наихудших условиях включения трансформатора

В правой части этого выражения (6.8) первое слагаемое представляет собой магнитный поток при установившемся режиме Ф_уст второе слагаемое — свободный магнитный поток при включении трансформатора Ф_св, третье слагаемое — уменьшение свободного потока во времени.

Кривые Ф, Ф_св, Ф_уст и Ф_oст показаны на рис. 6.2 для наиболее неблагоприятного момента включения. Если же включение трансформатора произошло в момент = /2, то магнитный поток оказался бы равным установившемуся значению (Ф = Ф_уст) и свободный магнитный поток отсутствовал (Ф_св = 0). Если бы включение трансформатора произошло в момент = 0, то свободный магнитный поток будет наибольшим и равным амплитуде потока установившегося режима, так что магнитный поток в сердечнике трансформатора через половину периода после включения его в сеть примет примерно вдвое большее значение, чем амплитуда потока установившегося режима, т. е. Ф_наиб = 2 Ф_{max уст} + Ф_ост.

Для возбуждения магнитного потока Ф_наиб в насыщенном магнитопроводе трансформатора намагничивающий ток I_µнаиб может достигать весьма большого значения, в десятки раз превышающего установившегося значения этого тока I_µном (рис. 6.3).



Рис. 6.3. Наибольший бросок тока при включении трансформатора

Бросок тока холостого хода при включении трансформатора кратковремен, но его защита реагирует на этот бросок, и трансформатор может быть отключен. Если в сеть включается нагруженный трансформатор, то бросок тока значительно возрастает.

Для уменьшения бросков тока при включении трансформаторов наиболее часто используют пусковое сопротивление, включаемое между питающей сетью и первичной обмоткой трансформатора. За счет падения напряжения в пусковых сопротивлениях напряжение на первичной обмотке трансформатора понижается, уменьшая магнитный поток в сердечнике. Если же сердечник трансформатора не насыщен, то ток включения невелик и не превышает удвоенного значения амплитуды установившегося тока х. х.

---

---

Смотрите также файлы

• Консультация для родителей Движение это жизнь.docx

• 2 Верно Баллов 1,00 из 1,00 Отметить вопрос Текст вопроса Поставьте предложенные существительные во множественном числе. Обратите внимание, среди них есть словаисключения.docx

• .docx

• Протокол 2022 г. 2022 г. Приказ от 2022 г.doc

• Протокол 2021 г. 2021 г. Приказ от 2021 г. Рабочая программа на 20212022 учебный год по однкнр.doc