Розрахунок трансформатора починається з визначення основних електричних величин - потужності на одну фазу і стержень, номінальних струмів на стороні ВН і НН, фазних струмів і напруг.
Потужність однієї фази трансформатора, кВ · А,
потужність на одному стрижні
де с - число активних (несучих обмотки) стержнів трансформатора; S - номінальна потужність трансформатора, кВ · А.
Для триобмоткового трансформатора під потужністю S слід розуміти найбільше з трьох значень номінальної потужності для обмоток ВН, СН і НН.
Номінальний (лінійний) струм обмотки ВН, СН і НН трифазного трансформатора, А,
I = S · 10 3 / (U) (3.3)
де S - потужність трансформатора, кВ · А; для триобмоткового трансформатора S - потужність відповідної обмотки ВН, СН або НН; U - номінальна лінійна напруга відповідної обмотки, В.
Для розщеплених обмоток S - потужність відповідної частини обмотки. У трансформаторах класів напруги 35-500 кВ, що відповідають вимогам сучасних стандартів, розщеплення обмотки проводиться на дві частини, рівні за потужністю.
Номінальний струм однофазного трансформатора, А,
Фазний ток обмотки одного стержня трифазного трансформатора, А:
при з'єднанні обмоток в зірку або зигзаг
при з'єднанні обмоток в трикутник
де номінальний струм I визначається по (3.3).
Фазна напруга трифазного трансформатора, В:
при з'єднанні в зірку або зигзаг
тут U - номінальна лінійна напруга відповідної обмотки, В.
при з'єднанні в трикутник
При з'єднанні в зигзаг результуюче фазна напруга утворюється геометричним складанням напруг двох частин обмотки, що знаходяться на різних стрижнях (рис. 3.1). У силових трансформаторах загального призначення обидві частини обмотки на кожному стрижні мають рівне число витків. В цьому випадку фазна напруга утворюється сумою рівних напружень двох частин обмотки, зсунуті на 60 °. Напруга однієї частини обмотки фази при цьому може бути отримано з формули
U '= Uф / (2 cos30 o) = Uф /
Загальна кількість витків такої обмотки на одному стрижні буде визначатися не Uф. як при з'єднанні в зірку, а 2Uф /. т, е. збільшиться в 1,155 рази.
Мал. 3.1. Схема з'єднання в зигзаг:
а - загальна схема; б - діаграма фазних і лінійних напруг при поділі фазних обмоток на дві рівні частини; в - те ж, коли обмотки діляться на нерівні частини
При з'єднанні в зигзаг обмотка фази може поділятися на дві нерівні частини. У цьому випадку може бути отриманий поворот системи фазних і лінійних напруг схеми на будь-який кут в залежності від того, в якому відношенні знаходяться числа витків двох частин обмотки фази (рис. 3.1, в). При заданому куті # 946; обмотка кожної фази повинна бути розділена щодо
# 969; 1 / ( # 969; 1 + # 969; 2) = 2tg # 946; / (tg # 946; +).
Фазний струм і напруга однофазного трансформатора рівні його номінальним струму і напрузі. Струм і напруга обмотки одного стержня в однофазному трансформаторі залежать від сполуки обмоток стрижнів - послідовного або паралельного. При послідовному з'єднанні обмоток двох стрижнів ток обмотки одного стержня дорівнює номінальному струму, а напруга - половині номінальної напруги. При паралельному з'єднанні обмоток двох стрижнів ток обмотки одного стержня дорівнює половині номінального струму, а напруга - номінальній напрузі. В обох випадках передбачається, що числа витків обмоток обох стрижнів рівні.
Для визначення ізоляційних проміжків між обмотками і іншими струмопровідними частинами і заземленими деталями трансформатора істотне значення мають випробувальні напруги, при яких перевіряється електрична міцність * ізоляції трансформатора. Ці випробувальні напруги визначаються по табл. 4.1 для кожної обмотки трансформатора по її класу напруги.
Втрати короткого замикання, зазначені в завданні, дають можливість визначити активну складову напруги короткого замикання,%:
uа = 100 = (3.9)
де Рк -в Вт; S-в кВ · А.
Реактивна складова при заданому ик визначається за формулою
Розрахунок основних електричних величин для автотрансформатора має деякі особливості. Типова або розрахункова потужність однофазного автотрансформатора
може бути визначена по заданих прохідної потужності Sпрох і номінальній напрузі U і U ':
Мал. 3.2. Схема з'єднання обмоток однофазного двохобмотувальні підвищує автотрансформатора
Мал. 3.2. Схема з'єднання обмоток однофазного двохобмотувальні понижуючого автотрансформатора
для підвищувального автотрансформатора (рис. 3.2)
Sтіп = Sпрох = kв Sпрох (3.12)
для понижуючого автотрансформатора (рис. 3.3)
Sтіп = Sпрох = kв Sпрох
Коефіцієнт kв = (U'-U) / U 'для підвищувального або kв = (U-U') / U для понижуючого автотрансформатора, що показує, яку частку становлять типова (розрахункова) потужність Sтіп від прохідної потужності Sпрох. іноді називають коефіцієнтом вигідності автотрансформатора (kв <1).
* Тут і далі електрична міцність розуміється як здатність ізоляції трансформатора і його частин витримувати без пошкоджень ті впливу електричної напруги, які виникають при проведенні випробувань, встановлених нормативними документами (ГОСТ, технічні умови), і в експлуатації.
Для трифазного автотрансформатора (рис. 3.4) з обмотками, з'єднаними в зірку, під U і U 'в (3.12) слід розуміти лінійні напруги. З'єднання обмоток в трикутник для силових автотрансформаторів зазвичай не застосовується.
Мал. 3.4. Схема з'єднання обмоток трифазного двохобмотувальні трансформатора
Коефіцієнт kв завжди менше одиниці і Sтіп Номінальні лінійні струми для трифазних і однофазних автотрансформаторів розраховуються, так само як і для трансформаторів, по (3.3) і (3.4). Розрахунок струмів окремих обмоток зі схемами по рис. 3.2 і 3.3 проводиться за формулами: для підвищувального однофазного автотрансформатора (рис. 3.2) для понижуючого однофазного автотрансформатора (рис. 3.3) Для трифазного автотрансформатора з з'єднанням обмоток в зірку струми обмоток знаходяться також за цими формулами. В тому і іншому випадку I і I '- номінальні лінійні струми автотрансформаторів, знайдені по (3.3) і (3.4). Напруги окремих обмоток U1 і U2. В, для однофазного автотрансформатора: підвищує (рис. 3.2) понижуючого (рис. 3.3) Для трифазного автотрансформатора з з'єднанням обмоток в зірку під U і U 'в цих формулах слід розуміти фазні напруги автотрансформатора: де Uл і U'л - номінальні лінійні напруги автотрансформатора за завданням. Напруга короткого замикання ик для автотрансформатора зазвичай задається як мережеве ик, з т. Е. Щодо більшого з двох мережевих напруг U і U '. При розрахунку основних розмірів автотрансформатора необхідно знати розрахункове напруження ик, p т. Е. Віднесене до напруги однієї з обмоток U1 або U2. Для понижуючого і підвищує автотрансформатора ик, р може бути знайдено за формулою Після визначення розрахункової потужності, струмів і напруг обмоток та розрахункового напруги короткого замикання між обмотками ВН і СН розрахунок автотрансформатора виробляється за цими даними так само, як і звичайного трансформатора. Приклад. Розрахувати основні електричні величини для понижуючого трифазного триобмоткового автотрансформатора з автотрансформаторной зв'язком обмоток ВН і СН і трансформаторної зв'язком обмоток ВН і НН, СН і НН по рис. 2.9, б. Прохідна потужність Sпрох = 100000 кВ · А, потужності обмоток ВН і СН при автотрансформаторной зв'язку Sпрох; потужність обмотки НН 0,5Sпрох. Номінальна напруга: ВН 231 кВ; СН 121 кВ ± 8 · 1,5%; НН 38,5 кВ. Схеми з'єднання обмоток: ВН і СН - У, НН - Д. Напруги короткого замикання ик, с. приведені до прохідної потужності і віднесені до мережевих напруг: ВН-СН 11%; ВН-НН 31%; СН-ПН 19%. Типова потужність Sтіп = kв Sпрох = 0,476.100000 = 47 600 кВ · А; потужність обмотки НН SНН = 50000 кВ · А. Розрахункова потужність обмотки одного стержня для обмотки ВН і СН S '= Sтіп / c = 47600/3 = 15867 кВ · А; S = Sпрох / c = 0,5 · 100000/3 = 16667 кВ · А. I = Sпрох · 10 3 / (U) = 100000 · 10 3 / (· 231000) = 250 А; I '= Sпрох · 10 3 / (U') = 100000 · 10 3 / (· 121000) = 480 А; Iл3 = Sпрох · 10 3 / (UНН) = 50000 · 10 3 / (· 38500) = 750 А; I2 = I = 250А; I1 = I'- I = 480-250 = 230 А; I3 = Iл3 / = 750 / = 432 А. U = Uл / = 231000 / = 133000 В; U '= U'л / = 121000 / = 69700 В. U1 = U '= 69700 В; U2 = U-U '= 133000-69700 = 63300 В; Розрахункове напруження короткого замикання між обмотками ВН і СН Напруги короткого замикання між обмотками ВН і НН, СН і НН, що мають трансформаторну зв'язок, не перераховуються, але при реально можливої навантаженні на обмотках ВН-НН або СН-ПН, що дорівнює 0,5, Sпрох дорівнюватимуть: для ВН - НН 0, 5 · 31 = 15,5% і для СН- НН 0,5 · 19 = 9,5%.Схожі статті