Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов
Лекция 16:
«Особенности конструкции и режимы работы автотрансформаторов».
В установках 110кВ и выше широкое применение находят АТ большой мощности. Это объясняется рядом преимуществ, которые они имеют по сравнению с трансформаторами. Однофазный автотрансформатор имеет электрически связанные обмотки, которые называются последовательной и общей. Полная мощность, передаваемая АТ из первичной сети во вторичную называется проходной. Если пренебречь потерями в обмотках АТ, то:
S=UвIв » UсIс
Преобразуя правую часть выражения, получим:
S=UвIв=[(Uв-Uс)+Uс]Iв=(Uв-Uс)Iв+UсIв, где (Uв-Uс)Iв=Sт – трансформаторная мощность, передаваемая магнитным путём из первичной обмотки во вторичную;
UсIв = Sэ – электрическая мощность, передаваемая из первичной обмотки во вторичную за счёт их гальванической связи, без трансформации.
В номинальном режиме проходная мощность является номинальной мощностью АТ, а трансформаторная мощность – типовой мощностью Sт=Sтип.
Размеры магнитопровода и его масса определяются трансформаторной (типовой) мощностью, которая составляет лишь часть номинальной мощности:
Рекомендуемые материалы
SТИП/SНОМ=(UВ-UС)×IВ/UВIВ=(UВ-UС)/UВ=KВЫГ
Из формулы следует, что чем ближе Uв к Uс, тем меньше Квыг и меньшую долю номинальной составляет типовая мощность.
Мощность последовательной обмотки Sп=(Uв-Uс)Iв=Sтип;
Мощность общей обмотки Sо=UсIо=Uc(Ic-Iв)=Sном×Kвыг=Sтип.
Отсюда следует вывод , что обмотки и магнитопровод АТ рассчитываются на типовую мощность, которую иногда называют расчётной мощностью. Какая бы мощность ни подводилась к зажимам высшей или средней обмотки, последовательную и общую обмотки загружать больше чем на Sтип нельзя.
Третья обмотка АТ (обмотка НН) используется для питания нагрузки, для присоединения генераторов или компенсаторов, а в некоторых случаях служит лишь для компенсации токов третьих гармоник. Мощность обмотки НН не может быть больше Sтип. Рассмотрим режимы работы трёхобмоточных АТ:
В автотрансформаторных режимах возможна передача Sном из обмотки ВН в обмотку СН или наоборот. В обоих режимах в общей обмотке проходит разность токов Ic-Iв=Квыг×Iс, а поэтому последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо.
В трансформаторных режимах возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причём обмотку НН можно загрузить не более чем на Sтип. Условие допустимости режима НН ®ВН или НН®СН:
Информация в лекции "2 Йод" поможет Вам.
Sн£Sтип=Квыг×Sном.
Если происходит трансформация Sтип из НН в СН, то общая обмотка загружена такой же мощностью и дополнительная передача мощности из ВН в СН невозможно, хотя последовательная обмотка не загружена.
В комбинированном режиме передачи мощности из обмоток НН и СН в обмотку ВН распределение токов показано на вышеуказанном рисунке. В общей обмотке ток автотрансформаторного режима направлен встречно току трансформаторного режима, поэтому загрузка обмотки значительно меньше допустимой. В последовательной обмотке токи складываются, что может вызвать её перегрузку.
К особенностям конструкции АТ следует отнести необходимость глухого заземления нейтраль, общей для обмоток ВН и СН. Объясняется это следующим. Если в системе с глухо - заземленной нейтралью включить понижающий АТ с незаземлённой нейтралью, то при замыкании на землю одной фазы в сети СН на последовательную обмотку этой фазы будет воздействовать полное напряжение Uв/Ö3 вместо (Uв-Uc)×Ö3, напряжение выводов обмотки СН возрастёт примерно до Uв, резко увеличится напряжение, приложенное к обмоткам неповреждённых фаз. Такие перенапряжения не допустимы, поэтому нейтрали всех АТ глухо заземляются.
Преимущества автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами той же мощности: меньший расход меди, стали, изоляционных материалов; меньшая масса, а следовательно, меньшие габариты; меньшие потери и больший КПД.
Недостатки автотрансформаторов: необходимость глухого заземления нейтрали, что приводит к увеличению токов однофазного КЗ; сложность регулирования напряжения; опасность перехода атмосферных перенапряжений вследствие электрической связи обмоток ВН и СН.