Tortish podstansiyasi va smb obyektlarining o`z ehtiyojlarini elektr bilan ta'- minlash

2.3 o'z ehtiyojlari transformatorlarining ishlash rejimlari

Birinchidan, barcha quvvat transformatorlarining ish rejimlarini ko'rib chiqing [4].

Transformatorlarning bir nechta ish rejimlari mavjud.
Birlamchi o'rash kuchlanishi nominalga yaqin yoki unga teng bo'lgan va oqim transformatorning yuki bilan belgilanadigan ish rejimi.
Yuk yoki ishchi transformatorning ishlash rejimi deb ataladi, unda U1 kuchlanishi birlamchi o'rashga ulanadi va Zn iste'molchilari ikkilamchi o'rashga ulanadi (10-rasm), Shuning uchun I2 \ u003e 0.



10-rasm-bir fazali transformatorning yuk rejimi

Bu ikkilamchi oqim 0 < i ichida o'zgarib turadigan asosiy rejim2 ≤ I2n, va quvvat koeffitsienti cosφ2 yukning tabiati bilan belgilanadi va noldan 1,0 gacha o'zgarishi mumkin. Transformatorning ish rejimidagi o'zaro ta'sirlarning xususiyatlari I2 oqimi MDS F2 \ u003d I2w2 va mos keladigan F2 magnit oqimini yaratishi bilan belgilanadi, ular MDS F1 va F0 oqimiga qarama-qarshi ta'sir qiladi, ya'ni Lenz printsipiga muvofiq, ikkilamchi o'rash reaktsiyasi ishlamay qolganda hosil bo'lgan f0 o'zaro indüksiyasining asosiy magnit oqimini kamaytirishga qaratilgan. Biroq, birlamchi o'rashga berilgan kuchlanish o'zgarmaganligi sababli va u asosan E10 EMF bilan muvozanatlanganligi sababli, f0 oqimi o'zgarishi kerak, bu muvozanat tenglamasiga to'g'ri keladi:

(1)

Transformatorning bo'sh harakatidan birlamchi o'rashning MDS i0w1 yukiga o'tish paytida magnit oqimini o'zgarishsiz ushlab turish uchun I1w1 qiymatiga ko'tariladi, bunda ikkilamchi o'rashning MDS demagnetizatsiya ta'siri qoplanadi. Bunday holda, transformatorning magnit davri uchun Ohm qonuni ish rejimida quyidagicha yoziladi:

(2)

Nisbatlarning chap qismlari bir xil, shuning uchun tenglik amal qiladi:

(3)

bu transformatorning MDS muvozanat tenglamasi deb ataladi.

Oxirgi tenglikdan oqimlarning muvozanat tenglamalari olinadi, ular quyidagicha yoziladi:


(4)
Yoki


(5)

Nominal qiymatga yaqin yuklar bilan bo'sh oqim ba'zan e'tiborsiz qoldiriladi va ikkinchi tenglama soddalashtiriladi:

(6)

nisbat qayerdan keladi:

(7)

Shunday qilib, nominalga yaqin yuklardagi oqimlarning nisbati burilishlar sonining nisbati bilan belgilanadi va u transformatsiya koeffitsientiga teskari proportsionaldir. Shuning uchun nominal rejim uchun taxminiy tenglikni yozish mumkin:

(8)

shundan kelib chiqadiki, transformator tomonidan tarmoqdan iste'mol qilinadigan umumiy quvvat iste'molchiga berilgan to'liq quvvatga teng.

Bo'sh holatdan yukga o'tishda birlamchi o'rashning almashtirish sxemasi o'zgarmaydi, ammo asosiy oqim I1 qiymatiga ko'tariladi (11-rasm, a), bu yuk ostida birlamchi o'rashning EMF muvozanat tenglamasida aks etishi kerak:
(9)

Ikkilamchi o'rash oqimi, birlamchi o'rash oqimi singari, frs2 tarqalishining magnit oqimini hosil qiladi, uning harakati Epc2 o'z-o'zidan indüksiyon EMF qiymati yoki uni muvozanatlashtiruvchi I2X2 kuchlanishining pasayishi bilan hisobga olinadi:

(10)

bu erda L2-ikkilamchi o'rashning tarqalish indüktansı.

11-rasm-yuk ostida transformatorning birlamchi (a) va ikkilamchi (b) sargilarini almashtirish sxemalari

Ikkilamchi o'rashning elektr almashtirish sxemasi 11, b-rasmda ko'rsatilgan, unda r2 uning faol qarshiligi va yukning umumiy qarshiligi:

(11)

Yuk ostida ikkilamchi o'rashning elektr muvozanat tenglamasi quyidagi shaklga ega:

(12)

Bu yukga nisbatan transformator bo'lgan elektr energiyasi manbai tenglamasi. Ko'rib turganingizdek, yuk ostida ishlaganda, yukdagi kuchlanish EMF E2 dan ikkilamchi o'rashning ichki qarshiligidagi kuchlanish pasayishi miqdori bilan farq qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, E2 EMF va U2 kuchlanish o'rtasidagi nisbat quyida muhokama qilinadigan yukning xususiyatiga ham bog'liq.

Birlamchi va ikkilamchi sariqlarning vektor diagrammalari tenglamalarning grafik echimidir:


(13)
(14)
(15)
(16)

Ikkilamchi o'rash uchun (12-rasm, b) I2 oqimi va U2 kuchlanishi orasidagi faza siljishi, (burchak φ2) yuk parametrlarining nisbati bilan belgilanadi:

(17)

a burchakr 2 - ikkilamchi o'rash va yukning reaktiv va faol qarshiliklarining nisbati, ya'ni.

(18)

12-rasm-transformatorning birlamchi (a) va ikkilamchi (b) sargilarining vektor diagrammalari

12-rasmda faol induktiv yuklanish holati uchun vektor diagrammalari ko'rsatilgan. Birlamchi o'rashning vektor diagrammasida (12-rasm, a) oqim vektori bo'sh oqim vektoriga 1/k ga nisbatan o'zgartirilgan va 180° ga aylantirilgan oqim vektorini biriktirish orqali olinadi, ya'ni. vektor

(19)

U1 birlamchi kuchlanish vektorining qurilishi bo'sh ish rejimiga o'xshaydi, ammo kuchlanish pasayishi vektorlari

(20)
oqim vektoriga nisbatan yo'naltirilgan .
I1 oqimi va U1 kuchlanishi o'rtasidagi faza siljishi φ1 bilan belgilanadi. Φ1 burchagi, ma'lumki, tarmoqdan transformatorga etkazib beriladigan oqim va kuchlanishning berilgan qiymatlari uchun faol P1 \ u003d U1I1cosφ1 va reaktiv Q1 \ u003d u1i1sinφ1 quvvatni aniqlaydi. Φ 1 burchagi qanchalik kattabo'lsa, faol va reaktiv quvvat shunchalik kam bo'ladi.
Transformatorlarning parallel ishlash rejimi, unda ishlaydigan va zaxira transformatorlari ishlaydi. Ushbu rejimda transformatorlar ortib borayotgan yuk ostida ishlaydi (tortish transformatorlari uchun, masalan, og'ir Ultra uzun kompozitsiyaning o'tishi).
Transformator quvvatining bunday parchalanishi quyidagilarga imkon beradi: yuk kamayganda transformatorlarning bir qismini o'chiring, baxtsiz hodisalar va profilaktik ta'mirlash paytida quvvatni zaxiralashni ta'minlang.
Parallel yoqilgan transformatorlardan foydalanganda, ular orasidagi yuk ularning nominal quvvatiga mutanosib ravishda taqsimlanishi muhimdir. Ikkita bir fazali transformatorni parallel ishlashga kiritish sxemasi va ularning soddalashtirilgan almashtirish sxemasi 13-rasmda ko'rsatilgan.



Shakl-13 bir fazali transformatorlarni (a) parallel ishlashga kiritish sxemasi va ularni almashtirish sxemasi (b)
O'zgartirish sxemasidan ko'rinib turibdiki , birinchi va ikkinchi transformatorlarning oqimlari yig'indisiga teng bo'lgan oqim yukning qarshiligiga qarab oqadi и второго трансформаторов . Shunga ko'ra, ishlaydigan transformatorlarga parallel ravishda yukga berilgan to'liq quvvat


(21)

bu erda birinchi transformatorning to'liq kuchi, ikkinchi transformatorning to'liq kuchi.

Tri va trII transformatorlarini parallel ishlashga kiritish uchun bo'sh rejimda ularning sargilarida tenglashtiruvchi oqimlar paydo bo'lmasligi va yuk ostida transformatorlardan biri ortiqcha yuklanmasligi kerak.
Parallel ishlaydigan transformatorlarning sargilari orasidagi tenglashtiruvchi oqimlar quvvatning bir transformatordan ikkinchisiga aylanishiga olib keladi, shuning uchun quvvat va isitish yo'qotishlarining ko'payishi bilan birga transformatorlarning notekis yuklanishi:


, (22)

где и bo'sh ish rejimida transformatorlarning ikkilamchi sargilarining EMF (bo'sh ish paytida ikkilamchi kuchlanish) qaerda.

(22) dan kelib chiqadiki, agar yuklanmagan transformatorning ikkilamchi sargilarining EMF farqi nolga teng bo'lsa , tenglashtiruvchi oqim bo'lmaydi. Agar transformatorning ikkilamchi sargilarining EMFLARI kattaligi bo'yicha bir xil bo'lsa va fazada bir xil bo'lsa, ya'ni ular bir xil miqdordagi burilishlarga ega bo'lsa va sargilarning bir xil guruhiga tegishli bo'lsa, tenglik mumkin.
Shunday qilib, transformatorlarning parallel ishlashi uchun ideal sharoitlarni quyidagicha shakllantirish mumkin [5]:
sariqlarni ulash guruhlari bir xil;
transformator quvvatlarining nisbati 1:3 dan oshmaydi;
transformatsiya koeffitsientlari (chiziqli kuchlanish) ±0,5% dan oshmaydi;
qisqa tutashuv kuchlanishlari ±10% dan oshmaydi;
transformatorlarning fazasi amalga oshirildi.
Transformatorning "issiq zaxira" rejimi.
Transformator "issiq zaxirada" deb hisoblanadi, agar u quvvat manbai va qabul qilgichdan faqat kalitlar bilan uzilgan bo'lsa va ajratgichlar yoqilgan bo'lsa.
Ta'rifdan kelib chiqadiki, "issiq zaxira" da faqat ulanish sxemasida nafaqat ajratgichlar, balki kalitlar yoki faqat bitta kalitlarga ega bo'lgan transformatorlar bo'lishi mumkin. Transformatorni "issiq zaxirada" operatsion holatidan "ishda" operatsion holatiga o'tkazish faqat ajratgichlar bilan operatsiyalarsiz kalitlarni yoqish orqali amalga oshirilishi kerak.
"Issiq zaxirada" bo'lgan transformatorning texnik holati shunday bo'lishi kerakki, uni istalgan vaqtda "ishga"kiritish mumkin.
Transformatorning "sovuq zaxira" rejimi.
Transformator, agar u ulanish pallasida mavjud bo'lsa, ajratgichlar va kalitlar bilan o'chirilgan bo'lsa, "sovuq zaxira" da hisoblanadi.
"Sovuq zaxirada" bo'lgan transformator yaxshi holatda ham, noto'g'ri holatda ham bo'lishi mumkin, bu vazifani qabul qilish va topshirish paytida operatsion hujjatlarda qayd etilgan.
"Sovuq zaxirada" bo'lgan transformatorda himoya portativ topraklama bo'lmasligi kerak, ikkinchisini o'rnatishda uskunalar "ta'mirlashda"operatsion holatga o'tadi.
Transformatorlarning g'ayritabiiy (favqulodda) ish rejimlari ham mavjud:
Bo'sh va qisqa tutashuv rejimlari baxtsiz hodisalarda sodir bo'ladi. Ushbu rejimlar ishlab chiqarish zavodlarida transformatorlarni bo'sh va qisqa tutashuv tajribalarida sinab ko'rish uchun maxsus yaratilishi mumkin.
Bo'sh rejim, ya'ni ikkilamchi o'rash davri ochiq bo'lgan (yoki juda katta qarshilikka ega yukga ulangan) yuklanmagan transformator rejimi.
Amaliy yukni o'chirish rejimida transformatorning bo'sh rejimini ko'rib chiqing. Ushbu rejimda transformatorning muhim texnik va operatsion parametrlarini maxsus o'lchovlar (bo'sh ish tajribasi) yordamida baholash mumkin. XX rejimini tahlil qilish transformatordagi asosiy fizik jarayonlarni aniqlashga imkon beradi, ularning bilimlari boshqa rejimlar uchun muhimdir.



14-rasm-transformatorning elektr davri

Bo'sh kuchlanish:

(23)
XX rejimida transformator nominal kuchlanish ostida ulanadi, keyin transformatorning ishlashi ta'minlanadigan kuchlanish:


(24)

Transformatorning elektr modelini yanada ko'rib chiqish va tuzish uchun tarqalish tufayli EMF E10S ni Ji 10 X 0 birlamchi o'rashini qadrlashda sof tarqalish indüktans reaktsiyasida kuchlanish pasayishi deb talqin qilish qulayjI10X. Keyin:

(25)

Chiqish nuqtasi sifatida vektor diagrammasini tuzish uchun magnit oqim vektorining yo'nalishini oling

15-rasm-bo'sh turgan vektor diagrammasiga misol

O'zgaruvchan magnit oqimning magnit o'tkazgichida harakat qilganda, haqiqiy magnit materialni (Histerez fenomeni) qayta magnitlash bo'yicha ishlar olib boriladi va vorteks oqimlari (Fuko oqimlari) paydo bo'lishi tufayli yadroni isitish uchun energiya sarflanadi. Shu munosabat bilan u ikkita tarkibiy qismga ega:

faol (Histerez va vorteks oqimlaridagi yo'qotishlarni aks ettiradi)
asosiy magnit oqimi hosil qiladigan magnitlanish oqimi ko'rinishidagi komponent .
Yuqoridagi tenglamadan (25) va uni tushuntiruvchi transformatorning XX vektor diagrammasidan foydalanib (15-rasm), siz uning keyingi almashtirish sxemasini (ekvivalent sxema, transformatorning elektr modeli) muvofiqlashtirishingiz mumkin (16-rasm).

16-rasm-transformatorning ekvivalent almashtirish sxemasi

Yuqoridagi ekvivalent sxema, agar qarshilik qiymatlari to'g'ri aniqlansa, haqiqiy transformatorning qat'iy elektr analogidir:

R1, X1, R0, X0.
Ushbu sxema oqimlarni, kuchlanishni, quvvatni, kechikish burchaklarini va boshqalarni barcha elektr hisob-kitoblarini amalga oshirishga imkon beradi.
Bo'sh ish tajribasi:



17-rasm-bo'sh ish tajribasi sxemasi

Agar transformatorning birlamchi o'rashi o'zgaruvchan tokning elektr energiyasi manbai tarmog'iga ulangan bo'lsa, u holda ushbu o'rashda i10 bo'sh oqim oqadi, bu transformatorning nominal oqimiga nisbatan kichik qiymatdir. Katta quvvatli transformatorlarda bo'sh turgan oqim nominal oqimning 5-10% gacha bo'lgan qiymatlariga yetishi mumkin. Kichik quvvatli transformatorlarda bu oqim nominal oqimning 25-30% qiymatiga etadi. I10 bo'sh oqim transformator magnit pallasida magnit oqim hosil qiladi. Magnit oqimni qo'zg'atish uchun transformator tarmoqdan reaktiv quvvatni iste'mol qiladi. Transformator ishlamay qolganda iste'mol qiladigan faol quvvatga kelsak, u Histerez va vorteks oqimlari tufayli magnit simdagi quvvat yo'qotishlarini qoplash uchun sarflanadi.

Transformatorning ishlamay qolishi paytida reaktiv quvvat faol quvvatdan sezilarli darajada katta bo'lganligi sababli, COS φ quvvat koeffitsienti juda kichik va odatda 0,2-0,3 ga teng.
Transformatorning bo'sh ish tajribasiga ko'ra, i10 bo'sh ish oqimining kuchi, MS yadrosining po'latdagi yo'qotishlari va­k shakllanishining trans koeffitsienti aniqlanadi.
I10 bo'sh turgan oqim transformatorning birlamchi o'rash pallasida joylashgan ampermetrni o'lchaydi.
Uch fazali transformatorni sinovdan o'tkazishda bo'sh fazali oqim aniqlanadi.
MS yadrosidagi po'latdagi yo'qotishlar transformatorning birlamchi o'rash pallasida joylashgan vattmetr ko'rsatkichlari bo'yicha baholanadi.
Transformatorning transformatsiya koeffitsienti birlamchi va ikkilamchi sargilar zanjiriga kiritilgan voltmetrlar o'qishlarining nisbatiga teng:


(26)

Bo'sh oqimning faol komponenti:

(27)

Yadro Po'latidagi yo'qotishlar:

(28)

Transformatorning ishlamay qolishi:

(29)

Transformatorning qisqa tutashuv rejimi, unda uning ikkilamchi o'rashi qisqa tutashgan (yoki juda past qarshilikka ega yukga ulangan).

Ikkilamchi o'rashning qisqa tutashuvi bilan transformatorning qarshiligi juda kichik va qisqa tutashuv oqimi nominaldan bir necha baravar katta. Bunday katta oqim transformator sargilarining kuchli isitilishiga olib keladi va uning ishdan chiqishiga olib keladi. Shuning uchun transformatorlar qisqa tutashuvlar paytida uni o'chirib qo'yadigan himoya bilan jihozlangan.
Qisqa tutashuv tajribasi bilan transformatorning ikkilamchi sargisi qisqa tutashgan, ya'ni.ikkilamchi sargının qisqichlaridagi kuchlanish nolga teng. Birlamchi o'rash tarmoqqa shunday past kuchlanish bilan ulanadi, bunda sariqlardagi oqimlar nominalga teng bo'ladi. Bunday past kuchlanish qisqa tutashuv kuchlanishi deb ataladi va odatda nominal qiymatning 5,5% ga teng.
Qisqa tutashuv tajribasiga ko'ra, qisqa tutashuv kuchlanishi ukz%, uning faol Ua % va reaktiv ux % tarkibiy qismlari, nominal yuk ostida Robm transformator sargilarini isitish uchun yo'qotishlar va gkz, hkz va zkz qisqa tutashuvlarida transformatorning faol, reaktiv va umumiy qarshiligi aniqlanadi.
Sariqlardagi yo'qotishlar vattmetr bilan ko'rsatilgan.



18-rasm-qisqa tutashuv tajribasi sxemasi


(taxminan 1-3%)

Kirishda kichik kuchlanish mavjud, keyin uni muvozanatlashtiradigan kichik va elektromotor kuch (EMF (anti-EMF)), ya'ni uni yaratadigan kichik va magnit oqim.

Kichik oqim bilan po'latdagi yo'qotishlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin.
Misdagi yo'qotishlar:


(30)

Faol qarshilik:

(31)
Reaktivlik:


(32)