Регулирование напряжения трансформаторов

Обмотки ВН понижающих трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, с помощью которых можно получить коэффициент трансформации, несколько отличающийся от номинального, соответствующего номинальному вторичному напряжению при номинальном первичном. Необходимость в этом объясняется тем, что напряжения в разных точках линии электропередачи, куда могут быть включены понижающие трансформаторы, отличаются друг от друга и, как правило, от номинального первичного напряжения. Кроме того, напряжение в любом месте линии может изменяться из-за колебаний нагрузки. Но так как напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора во всех случаях должно быть равно номинальному или незначительно отличаться от него, то возможность изменения коэффициента трансформации становится необходимой. Регулировочные ответвления делают в каждой фазе либо вблизи нулевой точки, либо посередине обмотки. В первом случае на каждой фазе делают по три ответвления (рис.1.42, а), при этом среднее ответвление соответствует номинальному коэффициенту трансформации, а два других — коэффициентам трансформации, отличающимся от номинального на ±5%. Во втором случае обмотку разделяют на две части и делают шесть ответвлений (рис. 1.42, б). Это дает возможность кроме номинального коэффициента трансформации получить еще четыре дополнительных значения, отличающихся от номинального на ±2,5 и ±5%.

Рис. 1.42. Схемы обмоток трехфазных трансформаторов с регулировочными ответвлениями

Переключать ответвления обмоток можно при отключенном от сети трансформаторе (переключение без возбуждения — ПБВ) или же без отключения трансформатора (регулирование под нагрузкой — РПН). Для ПБВ применяют переключатели ответвлений (рис. 1.43). На каждую фазу устанавливают по одному переключателю, при этом вал, вращающий контактные кольца переключателей по всем фазам одновременно, связан посредством штанги с рукояткой б на крышке бака трансформатора (см. рис. 1.13).

Рис. 1.43. Переключатель ответвлений ПБВ

Принцип РПН основан на изменении коэффициента трансформации посредством регулировочных ответвлений. Однако переключение с одного ответвления на другое осуществляют без разрыва цепи рабочего тока. С этой целью обмотку каждой фазы снабжают специальным переключающим устройством, состоящим из реактора Р двух контакторов с контактами К1 и К2 и переключателя с двумя подвижными контактами П1 и П2 (рис. 1.44, а).

Рис. 1.44. Последовательность переключения контактов под нагрузкой,

Контактное кольцо Рис. 1.43. Переключатель ответвлений ПБВ

В рабочем положении оба подвижных контактора переключателя находятся на одном ответвлении, контакты К1 и К2 замкнуты и рабочий ток направлен параллельно по двум половинам обмотки реактора. Если возникла необходимость переключения с одного ответвления на другое, например с Х1 на Х3, то разомкнутся контакты контактора К1 (положение 1 на рис. 1.44, б), подвижный контакт П1 переключателя обесточенной ветви переводится на другое ответвление и контакты контактора К1 вновь замыкаются (положение 2). В этом положении часть обмотки между ответвлениями Х1 и Х3 оказывается замкнутой. Однако ток в цепи переключающего устройства не достигает большого значения, так как он ограничивается сопротивлением реактора Р. В таком же порядке осуществляется перевод подвижного контакта К2 с ответвления Х1 на ответвление Х3 (положения 3 и 4). после чего процесс переключения заканчивается. Аппаратура РПН располагается в общем баке с трансформатором, а ее переключение автоматизируется или осуществляется дистанционно (со щита управления). Трансформаторы с РПН обычно рассчитаны для регулирования напряжения в пределах 6—10%.

При весьма значительных мощностях трансформатора аппаратура РПН становится слишком громоздкой. В этом случае применяют регулирование напряжения с помощью волътдобавочного трансформатора, состоящего из трансформатора ПТ, включенного последовательно, и регулировочного автотрансформатора РА с переключающим устройством ПУ (рис. 1.45).

Рис. 1.45. Схемы включения вольтдобавочного трансформатора

Напряжение вторичной обмотки ∆U трансформатора ПТ суммируется с напряжением линии U_л1 и изменяет его до значения U_л2 = U_л1+ ∆U. Величина ∆U может изменяться посредством РА. При этом переключателем продольного регулирования (ППР) можно изменять фазу ∆U на ±180°, так что одно положение ППР будет соответствовать увеличению напряжения U_л2 = U_л1 + ∆U, а другое — уменьшению напряжения U_л2 = U_л1- ∆U. Кроме того, возможны и другие способы фазового воздействия на ∆U, например комбинация различных схемсоединения трехфазных обмоток (звезда, треугольник) в вольтдобавочном трансформаторе, создающая фазовые сдвиги ∆U относительно U_л1 на углы 60, 120 и 90° (поперечное регулирование). В этих случаях изменение ∆U влияет не только на значение, но и на фазу напряжения U_л2.

Контрольные вопросы

1. Каков принцип работы трансформатора?

2. Почему трансформаторы не работают от сети постоянного тока?

3. Из каких частей состоит активная часть трансформатора? Каковы их назначение и конструкция?

4. Каково назначение трансформаторного масла?

5. Как определить номинальные токи и номинальное вторичное напряжение трансформатора?

6. Почему с увеличением тока нагрузки трансформатора увеличивается ток в его первичной обмотке?

7. Что такое приведенный трансформатор?

8. Объясните порядок построения векторной диаграммы трансформатора.

9. При каких условиях и почему вторичное напряжение трансформатора становится больше ЭДС?

10. Чем объясняется несимметрия токов х.х. в трехфазном трансформаторе?

11. Как изменится отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора, если его обмотки переключить со схемы Л/Y на Y/ Л?

12. Будет ли изменяться ток х.х. и как при увеличении или уменьшении сечения стержней магнитопровода?

13. На что расходуется активная мощность, потребляемая трансформатором при опытах х.х. и к.з.

14. Как опытным путем определить напряжение к.з. трансформатора?

15. К какой обмотке целесообразно подводить напряжение при опыте х.х., а к какой — при опыте к. з.? Объясните, почему.

16. Изменится ли основной магнитный поток и ток х.х., если трансформатор включить в сеть с частотой выше или ниже номинальной?

17. Объясните принцип регулирования напряжения под нагрузкой.

18. Каков порядок переключения контактов переключающего устройства при регулировании напряжения под нагрузкой?

19. Объясните назначение и принцип работы вольтдобавочного трансформатора.