Выбор промыслового трансформатора и расчет потерь напряжения

Трансформаторы предназначены для питания установок погружных центробежных насосов от промысловой сети переменного тока напряжением 380 или 6000В, частотой 50Гц. Для поддержания необходимого напряжения на зажимах погружного двигателя при изменениях потерь напряжения в кабеле и других элементах питающей сети, а также для возможности питания двигателей с различными номинальными напряжениями (от 380В до 2000В) выпускаются промысловые трансформаторы со ступенчатой регулировкой напряжения на стороне высшей обмотки. Зажимы низшего напряжения (первичные) присоединяются к промысловой сети, а вторичные (высшего напряжения) к кабельной линии. Промысловые трансформаторы выпускаются по ТУ16–517.685– 77 «Промысловые трансформаторы серии ТМПН».

При наличии в промысловой станции управления работой УЭЦН оборудования для бесступенчатого частотно-токового регулирования скорости вращения ротора электродвигателя УЭЦН необходимо обмотку низшего напряжения трансформатора подключить через фильтрующее устройство к выходу преобразователя частоты промыслового напряжения 380В, 50Гц. При этом одновременно с изменением частоты следует изменять напряжение, подводимое к трансформатору. Это необходимо для регулирования магнитного потока, чтобы избежать магнитного насыщения, роста потерь в стали или резкого уменьшения электромагнитного момента погружного электродвигателя. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки ротора, то напряжение и частота должны быть связаны зависимостью

(2.40)

При регулировании частоты вращения с постоянным моментом и закон управления напряжением и частотой получается пропорциональным

(2.41)

При регулировании с постоянной мощностью

(2.42)

и закон управления получается в виде зависимости

(2.43)

Эти законы управления являются наиболее распространенными на практике при бесступенчатом частотно-токовом регулировании скорости вращенияУЭЦН.

Для выбора типоразмера промыслового трансформатора необходимо знать параметры его выходной энергии. Действующее значение напряжения

, (2.44)

типовую мощность,

(2.45)

По типовой мощности и напряжению выбирается подходящий трансформатор (табл. 2.6) типа ТМПН – 100/1610 – 73У1 с номинальной мощностью 100 кВА и напряжением холостого хода на стороне выходной обмотки, регулируемым ступенчато от 1270 до 1610В. Параметры трансформатора приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7- Параметры трансформатора .

Тип	Ступень регулирования	Потери х. х. кВт	Ток х. х., %	Потери к.з., кВт	Напряжение к. з., %
ТМПН 100/1610		0,365	2,6	1,97	5,5

Номинальное напряжение вторичной обмотки составляет 856В. Напряжение ступеней регулирования 1610 – 1525 – 1440 – 1355 – 1270В. Масса трансформатора не более 650 кг.

Величина потерь активной мощности в трансформаторе:

(2.46)

где потери холостого хода (потери в стали);

Это отношение фактической нагрузки трансформатора к его номинальной мощности

(2.46а)

Величина потерь реактивной мощности в трансформаторе:

(2.47)

(2.48)

(2.49)

где – потери реактивной мощности на намагничивание;

– потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной нагрузке;

– номинальная мощность трансформатора.

Определяется активное сопротивление трансформатора:

(2.50)

(2.51)

Проводимость активных потерь:

(2.52)

Проводимость намагничивания:

(2.53)

Потери напряжения в трансформаторе:

(2.54)

В

где активная и реактивная составляющие типовой мощности трансформатора.

Потери напряжения, пересчитанные на высокую сторону трансформатора

Напряжение холостого хода промыслового трансформатора выбирается ближайшим к расчетному значению напряжения U1 и составляет Uхх= 1355В.

(2.55)

Отклонение напряжения на погружном электродвигателе от номинального значения с учетом потерь в кабельной линии и в трансформаторе

(2.56)

Отклонение напряжения на двигателе не превышает допустимого значения 5%.