10. Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу? Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, допускается параллельная работа двухобмоточных трансформаторов при следующих условиях: 1. При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковые коэффициенты трансформации: kI= kII= kIII=… При несоблюдении этого условия, даже в режиме х.х., между параллельно включенными трансформаторами возникает уравнительный ток, обусловленный разностью вторичных напряжений трансформаторов ΔU Iур=U/(ZkI+ZkII); где ZkI и ZkII — внутренние сопротивления трансформаторов. При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор с более высоким вторичным напряжением х.х. (с меньшим коэффициентом трансформации) оказывается перегруженным, а трансформатор равной мощности, но с большим коэффициентом трансформации — недогруженным. Так как перегрузка трансформаторов недопустима, то приходится снижать общую нагрузку. При значительной разнице коэффициентов трансформации нормальная работа трансформаторов становится практически невозможной. Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не превышает ±0,5% их среднего значения: Δk = [(KI - kII)]100 ≤ 0,5 % ; Где k =√kIkII — среднее геометрическое значение коэффициентов трансформации. 2. Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения. При несоблюдении этого условия вторичные линейные напряжения трансформаторов окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга и в цепи трансформаторов появится разностное напряжение ΔU, под действием которого возникнет значительный уравнительный ток. Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами трансформации, но один из них принадлежит к нулевой (Y/Y—0), а другой — к одиннадцатой (Y/A—11) группам соединения, то линейное напряжение U2I первого трансформатора, будет больше линейного напряжения U2II второго трансформатора в √3 раз (U2I / U2II = √3 ). Кроме того, векторы этих напряжений окажутся сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол 30°. В этих условиях во вторичной цепи трансформаторов появится разностное напряжение ΔU. Для определения величины ΔU воспользуемся построениями отрезок ОА равен √3 U2II/2 или, учитывая, что U2II = U2I / √3, получим ОА = 0,5U2I. Следовательно, треугольник, образованный векторами напряжений U2I, U2II и ΔU — равнобедренный, а поэтому разностное напряжение ΔU = U2II. Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи трансформаторов уравнительного тока, в 15—20 раз превышающего номинальный ток нагрузки, т. е, возникла бы аварийная ситуация. Величина ΔU становится еще большей, если трансформаторы принадлежат нулевой и шестой группам соединения (ΔU = 2U2), так как в этом случае векторы линейных вторичных нап ряжений окажутся в противофазе. 3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к.з. т.е ukI= ukII= ukIII=... . Соблюдение этого условия необходимо для того, чтобы общая нагрузка распределялась между трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям. 11. Что такое фазировка трансформатора и как она выполняется? Фазировка трансформаторов. Сущность фазировки состоит в том, что одну пару, противоположно расположенных зажимов на рубильнике, соединяют проводом и вольтметром V0 (нулевой вольтметр) измеряют напряжение между оставшимися несоединенными парами зажимов рубильника. Если вторичные напряжения трансформаторов равны, их группы соединения одинаковы и порядок следования фаз у них один и тот же, то показания вольтметра V0 равны нулю. В этом случае трансформаторы можно подключать на параллельную работу. Если вольтметр V0 покажет некоторое напряжение, то необходимо выяснить, какое из условий параллельной работы нарушено. Необходимо устранить это нарушение и вновь провести фазировку трансформаторов. Следует отметить, что при нарушении порядка следования фаз вольтметр V0 покажет двойное линейное напряжение. Это необходимо учитывать при подборе вольтметра, предел измерения которого должен быть не меньше двойного линейного напряжения на вторичной стороне трансформаторов. Общая нагрузка всех включенных на параллельную раб оту трансформаторов S не должна превышать суммарной номинальной мощности этих трансформаторов: S ∑Sномх. 12. Каковы достоинства трехобмоточных трансформаторов? Экономическую целесообразность применения трехобмоточных трансформаторов можно объяснить тем, что, первичный ток трехобмоточного трансформатора равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов. Учитывая это равенство, а также и то, что нагрузка на вторичные обмотки достигает номинального значения не одновременно, первичную обмотку трехобмоточного трансформатора рассчитывают на мощность, меньшую арифметической суммы номинальных мощностей обеих вторичных обмоток. Еще одно достоинство трехобмоточного трансформатора состоит в том, что он фактически заменяет два двухобмоточных. 13. Автотрансформаторы, их преимущества и недостатки. Автотрансформатор — это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи между обмотками имеется еще и электрическая связь. Автотрансформатор, по сравнению с трансформатором равной мощности, обладает следующими преимуществами: меньшим расходом активных материалов (медь и электротехническая сталь), более высоким КПД, меньшими размерами и, следовательно, меньшей стоимостью. У автотрансформаторов большой мощности КПД достигает 99,7 %. Основным недостатком автотрансформатора является то, что он не имеет изоляции первичной и вторичной обмоток обычного трансформатора с двойной обмоткой. Тогда автотрансформатор нельзя безопасно использовать для понижения более высоких напряжений до более низких напряжений, подходящих для меньших нагрузок. 14. Каковы наиболее неблагоприятные условия внезапного короткого замыкания трансформатора? Короткое замыкание — это аварийный, режим, который может привести к разрушению трансформатора. Оно возникает из-за различных неисправностей: механического повреждения изоляции или ее электрического пробоя при перенапряжениях, ошибочных действиях обслуживающего персонала и др. Наиболее неблагоприятные условия короткого замыкания могут быть в момент, когда мгновенное значение первичного напряжения рав но нулю (u1 = 0) На рис построен график тока короткого замыкания iк для этого условия. 15. В чем состоит внешняя и внутренняя защита трансформаторов от перенапряжений? В нормальных условиях эксплуатации трансформатора между отдельными частями его обмоток, а также между обмотками и заземленными магнитопроводом и корпусом действуют синусоидальные напряжения номинальной частоты, не представляющие опасности для электрической изоляции. Однако периодически возникают условия, при которых между указанными элементами трансформатора появляются перенапряжения. В зависимости от причин, их порождающих, перенапряжения разделяются на два вида: внутренние и внешние. Внутренние перенапряжения возникают либо в процессе коммутационных операций, например отключения или включения трансформатора, либо в результате аварийных процессов (короткое замыкание, дуговые замыкания на землю и др.). Значение внутреннего перенапряжения обычно составляет (2,5 — 3,5)Uном. Внешние (атмосферные) перенапряжения обусловлены атмосферными разрядами: либо прямыми ударами молний в провода или опоры линий электропередач, либо грозовыми разрядами, индуцирующими в проводах линии электромагнитные волны высокого напряжени я. Значение перенапряжения в этом случае может достигать нескольких тысяч киловольт. К мерам по защите трансформаторов от перенапряжений относятся внешняя защита — применение заземленных тросов и вентильных разрядников (эти меры позволяют ограничить амплитуду волн напряжения, подходящих к трансформатору) и внутренняя защита — усиление изоляции входных витков; установка емкостных колец и электростатических экранов (емкостная компенсация); применение обмоток с пониженным значением коэффициента. Цель последних двух мероприятий внутренней защиты сводится к сближению начального и конечного распределения напряжения. При этом практически устраняется переходный колебательный процесс. 16. Что представляют собой трансформаторы с подвижным сердечником? Для плавного регулирования напряжения возможно применение скользящих по поверхности витков обмотки контактов, аналогично тому, как это сделано в регулировочном автотрансформаторе. При этом плавность регулировки ограничивается значением напряжения между двумя смежными витками. По такому принципу выполняют однофазные и трехфазные трансформаторы и автотрансформаторы мощностью до 250 кВ А. Однако наличие скользящих контактов снижает надежность и ограничивает применение этих трансформаторов. Более надежны бесконтактные конструкции регулировочных трансформаторов, к которым относится трансформатор с подвижным сердечником. Первичная обмотка этого трансформатора выполнена из двух катушек, уложенных в кольцевых выемках магнитопровода. Катушки w1ʹ и w1ʺ включены так, что создают магнитные потоки, направленные встречно друг другу. Внутри неподвижной части магнитопровода расположен подвижный сердечник ПС со вторичной обмоткой w2. При среднем положении ПС в обмотке w2 не наводится ЭДС, так как действие первичных катушек взаимно компенсируется. При смещении ПС влево или вправо относительно среднего положения вторичной обмотки в последней наводится ЭДС ΔE . При этом фаза (направление) ΔE зависит от того, в зоне какой из первичных катушек находится вторичная обмотка. При перемещении этой обмотки из зоны одной первичной катушки в зону другой катушки фаза ЭДС Δ изменится на 180°. Если такой трансформатор включить в сеть аналогич но вольтодобавочному трансформатору, то, изменяя положение сердечника ПС, можно плавно изменять вторичное напряжение U2= U1 ± ΔЕ. 17. Что представляют собой сварочные трансформаторы. Как можно регулировать величину рабочего тока в сварочном 18. Сварочный трансформатор — трансформатор, предназначенный для различных видов сварки .Сварочный трансформатор преобразует напряжение сети (220 или 380 В) в низкое напряжение, а ток из низкого - в высокий, до тысяч ампер. Сварочный ток регулируется благодаря изменению величины либо индуктивного сопротивления, либо вторичного напряжения трансформатора, что осуществляется посредством секционирования числа витков первичной или вторичной обмотки. Это обеспечивает ступенчатое регулирование тока. Сварочные трансформаторы классифицируются следующим образом. По количеству обслуживаемых рабочих мест По фазности напряжения в сети: однофазные, трехфазные. По конструкции: с регулировкой вторичного напряжения магнитным рассеянием, регулировкой переключением количества витков Регулировка сварочного тока может осуществляться несколькими способами, например, нагрузочным балластом или сопротивлением, переключая отводы на первичные обмотки трансформатора, ну и наконец электронный способ регулировки, выполняемый, как правило, с помощью тиристоров. Силовые трансформаторы общего назначения и их маркировка. трансформаторе? Силовые трансформаторы общего назначения применяют для преобразования напряжения (и тока) в сетях и установках, для распределения и использования электрической энергии. В соответствии с действующим стандартом к силовым трансформаторам относят трехфазные трансформаторы мощностью 6,3 кВ А и более и однофазные мощностью 5 кВ А и более. По конструктивному признаку все силовые трансформаторы разделяют на масляные и сухие. В масляных трансформаторах активная часть (обмотки и магнитопровод) помещена в бак, заполненный трансформаторным маслом, которое является для трансформатора охлаждающей и изолирующей средой. В сухих трансформаторах охлаждающей и изолирующей средой служит атмосферный воздух или другой газ. Изолирующей средой в сухом трансформаторе может быть также твердый диэлектрик. Трансформаторы изготовляют сериями, каждая серия включает трансформаторы, объединяемые одинаковым назначением и однотипностью конструкции. При обозначении типоразмеров серийных силовых трансформаторов применяют буквенные и цифровые обозначения, содержание которых необходимо знать при выборе трансформатора. Для масляных трансформаторов приняты обозначения: А — автотрансформатор (трансформатор не имеет обозначения); Т — трехфазный или О — однофазный; Н — с регулировкой напряжения под нагрузкой РПН; при отсутствии буквы Н — либо регулировка без возбуждения ПБВ, либо в трансформаторе отсутствует регулировка напряжения; Р — наличие в каждой фазе трансформатора расщепленной обмотки НН, т. е. обмотки разделенной на две равные части. Способ охлаждения трансформатора обозначается: М — масляное естественное; Д — масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла; ДЦ — то же, но с принудительной циркуляцией масла; MB — масляно-водяное с естественной циркуляцией масла; Ц — то же, но с принудительной циркуляцией масла. После буквенного обозначения следуют цифры, записанные дробью: в числителе указана номинальная мощность трансформатора в кВ А, а в знаменателе — напряжение обмотки ВН в кВ. В качестве примера расшифруем обозначения нескольких силовых масляных трансформаторов: ТМ-2500/35 — трансформатор трехфазный с масляным естественным охлаждением, номинальной мощностью 2500 кВ А, напряжение на стороне ВН 35 кВ; ТДЦ -80000/35 — трансформатор трехфазный, охлаждение масляное с принудительной циркуляцией масла, номинальной мощностью 80000 кВ А, напряжени е на стороне ВН 35 кВ; ТРДЦН-125000/110 — трансформатор трехфазный с расщепленной обмоткой с регулировкой напряжения под нагрузкой, охлаждение масляное с принудительной циркуляцией масла, номинальной мощностью 125 000 кВ А, напряжение на стороне ВН 110 кВ. При выборе трансформатора пользуются каталогами на данную серию трансформаторов, где помимо технических данных трансформаторов этой серии указаны назначение и области применения трансформаторов, особенности конструкции, условия эксплуатации, завод-изготовитель. В таблице технических данных указано: обозначение типоразмеров, номинальная мощность, напряжения на сторонах ВН и НН, напряжение короткого замыкания, потери холостого хода и короткого замыкания, ток холостого хода (%), габаритные размеры, масса трансформатора и масса масла. Сухие трансформаторы изготовляют мощностью не более 1600 кВ А. Они снабжены кожухом, защищающим трансформатор от попадания во внутрь посторонних предметов и предохраняющим обслуживающий персонал от случайного прикасания к частям, находящимся под напряжением. Эти трансформаторы рассчитаны для эксплуатации в закрытых помещениях с влажностью воздуха не более 80 % при отсутствии агрессивных веществ и запыленности. Сухие трансформаторы обозначаются буквами ТСЗ — трехфазный трансформатор сухого защищенного исполнения. На стороне ВН возможны напряжения 380, 500, 660,1000 В; на стороне НН применяются напряжения 230 и 400 В. Например, ТСЗ—100/0,66 — трехфазный трансформатор сухого защищенного исполнения номинальной мощностью 100 кВ А с первичным напряжением 660 В. Большую группу трансформаторов составляют трансформаторы малой мощности; однофазные мощностью до 4 кВ А и трехфазные мощностью до 5 кВ А. Эти трансформаторы изготовляют крупными партиями с большим многообразием серий. Объясняется это весьма разнообразными областями их применения: в устройствах радио, связи, автоматики, сигнализации, для местного освещения рабочих мест, в бытовых приборах и т. п. Примером этому являются широко используемые трансформаторы серии ОСМ — однофазные, сухие, многоцелевого назначения.
