Электротехника Касаткин (967630), страница 36
Текст из файла (страница 36)
224 В.та. МНОГООБМОТОЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ Во многих электрических установках желательна энергетическая связь нескольких цепей с различными номинальными напряжениями. Такую связь можно реализовать прн помощи многообмоточного трансформатора, имеющего одну или несколько первичных обмоток и несколько вторичных обмоток. Простейший нз многообмоточных трансформаторов — трехобмоточный — широко применяется в современных сетях высокого напряжения. Трехобмоточный трансформэтор имеет три электрически не связанные между собой обмотки: высшего напряжения (ВН) с числом витков зз„среднего напряжения (СН) с числом витков гсг и низшего напряжения (НН) с числом витков зг„например ВН вЂ” 220 кВ, СН вЂ” 38,5 кВ, ИН вЂ” 11 кВ (рис.
927, а) . Эти три обмотки трансформатора (одна первичная и две вторичные) размещены на одном общем магнитопроводе, который ничем не отличается от магнитопровода двухобмоточного трансформатора. Нзмагничивающий ток первичной обмотки трехобмоточного трансформатора возбуждает в магнитопроводе магнитный поток, который индуктирует во всех обмотках ЭДС, пропорциональные числам витков обмоток. Если вторичные обмотки нагружены токами 1г и зз, то МДС первичной обмотки должна уравновешивать размагничнвающее действие МДС зтнх токов и, кроме того, иметь намагннчнвающую составляющую МДС.
Поэтому анзлогично (9.4) (9 26) )гюг = )гзгг + Рзюз + 1х и первичный ток трансформатора можно рассматривать как сумму приведенных токов второй и третьей обмоток и намагннчивающего тока (9.10а): ~1 ~г + ~з ~гх (9.27) где ~л' = (юг!юг)1г, 'зз = (~'зl»'г)7з. Хг 22 Е -з а) Рзс. 9.27 а-27 Таким образом, в трехобмоточном трансформаторе происходит передача энергии одновременно в две вторичные цепи второй н третьей обьвток. Вероятность одновременной номинальной нагрузки обеи)с вторичных обмоток, прн которой, кроме того, токи нагрузки 1з и Уэ совпадают по фазе, мала.
Позтому первнчиал обмотка обычно рассчитывается на номинальную ьвщность меньшую, чем сумма номлнальных мощностей вторпчньзх обмоток. Номинальной мощностью трехобмоточного трансформатора считается полная мощность обмотки наибольшей мощности, У трехобмоточного трансформатора различают трн коэффициента трап сфо раза дни пз1 = эгз/э«э' пэз = «э/юз' пзэ = эсз/э«э = пээ/я~з, которью определяются отношением соответствующих напряжений при холостом ходе, как и для двухобмоточньзх трансформаторов (см. (93 3) 1. На рлс.
9.27, 6 приведена схема замацення идеализированного трех. обзвточного трансформатора, подобная схеме замещения на рис. 9.б, где = 2,/л1, и Ез = Ел/п~~, — прнведеннью комплексные сопротивления цепей нагрузки. В последние годы вместо трехобмоточных трансформаторов во мно. тих случаях применяются трансформаторы, у которых обмотки ВН и СН имеют автотрансформаторную связь, а трансформаторная связь остается лишь дяя обмотки НН, изолированной от обмоток ВН н СН. Эдб, КОНСТРУКЦИИ МАГНИТОПРОПОДОВ И ОПЫОТОК Условия работы трансформатора определяют ряд особенностей в конструкции основных частей трансформатора; магнитопровода, обмо. ток и бака с маслом у трансформаторов с масляным охлаждением.
Магнитопровод трансформатора набираетсл из листов злектротех. нической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, содержащей для уменьшения мощности потерь от вихревых токов до 4-5% кремния. Для полупення изоляции между лисшми их перед сборкой магнитопровода покрывают изоляционным лаком. Листы стягивают в пачки стальными шпильками, изолнрованнымн от листов, чтобы не образовались короткозамкнутые витки. В зависимости ог положения мапщтопровода по отношению к обмоткам принято различать стержневые трансформаторы (рнс. 9.28), у которых обмотки охватывают стержни маппзтопровода, л броневые (рис. 9.29), у которых магнитопровод частично охватывает обмотки. Те н другие магнитопроводы могут быть как у ' однофазных (рис. 9.28, а), так н у трехфазных (рис.
9.28, 6) трансформаторов. Стержневой магннтопровод составляют стержни, на которых размещаются обмотки, и два ярма, замыкающие магнипэую цепь. Он проще 22б по копструкпии, чем броневой, н облегчает получение необходимой изоляпни обмоток. По зтнм причинам у большинства трансформаторов применяются стержневые магннтопроводьп В трансформаторах средней н бальный мошносгн для лучшего охлаждения между отдельнымн пакетамн пластин магнитолровода предусмотрены каналы для масла.
Ярмо стержневого магнитопровода имеет ступенчатую нли прямоугольную форму поперечного сечения. Некоторым преимуапеством броневого магннтопровода можно считать частичную защиту обмоток от механических повреждений. Броневой магнитопровод применяется для сухих трансформаторов малой мощности Для уменьшения магнитного сопротивления стыков отдельных листов магнитопровода листы а стыках обычно шнхтуются (рнс. 9,30), т.е. укладьеаютсл впереплет. Рне. 9.28 а) Рис. 9.29 Рас. 9.30 227 Обмотки ВН и НН в зависимости от нх взаимного расположения подразделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обьютки применяются в большинстве трансформаторов. Простейшая из них — цилиндрическая обмотка, катушки которой имеют форму двух коаксиальных цилиндров (ВН и НН на рис.
9.28) . Ближе к стержню располагается обмотка НН, так как ее проще изолировать от магнитопровода, Обмотка ВН охватывает обмотку НН. Обмотки отделяются друг от друга изолирующим цилиндром из специального картона нли бумаги, пропитанной бакелитом. Относительно редко, преимущественно в броневых трансформаторах, применяются чередующиеся обмотки, в которых чередуются полояюнные друг на друга дискообразные катушки НН и ВН (рис.
929), причем крайние катушки, прилегающие к ярму, должны относиться к обмотке НН. В.тп. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ТРАНСФОРМАТОРОВ Мощность потерь в трансформаторе относительно номинальной мала, но ее значение в трансформаторах большой мощности может быть велико, поэтому одной из важнейших задач при кочструировании транс. форматоров является обеспечение отвода в окружающую среду теплоты. нагревающей обмотки и магнитопровод. Задача эта тем сложнее, чем больш мощнос~ь трансформатора. При заданных индукции в магнитопроводе и плотности тока в обмотках мошдость потерь возрастает пропорционально увеличению объема трансформатора, т.
е, пропорционально кубу увеличения его линейных размеров, а поверхность теплоотдачи увеличивался лишь пропорционально квадрату увеличения линейных размеров. Следовательно, с увеличением мощности трансформатора приходится искусственно увеличивать поверхность охлаждения и усиливать теплоотдачу с этой поверхности. Ухудшение условий теплоотдачн с ростом мощности наблюдается в большинстве электрических машин н аппаратов. Для охлаждения трансформатора применяются; естественное воздушное охлаждение, естественное масляное охлаждение, масляное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением, масляное охдржденне с принудительной циркуляцией масла.
Естественное воздушное охлаждение применяется в сухих трансформаторах: теплота, выделяющаяся в трансформаторе, отдается непосредственно окружающему воздуху. Вследствие плохой теплоотдачи рас. пределение температуры в сухом трансформаторе может быть весьма неравномерным. Кроме того, низкая электрическая прочность воздуха (2,1 МВ/м) ухудшает уаювня изоляции в сухом трансформаторе; приходится считаться н с тем, что пыль, оседая на обмотках, существенно ухудшает их изоляцию.
По этим причинам воздушное охлаждение при. меняется преимущественно в трансформаторах малой мощности н низкого напряжения, 228 Основное значение в настоящее время имеют масляные трансформаторы, у которых магнитопровод с обмотками помещен в стальной бак, наполненный тщательно очищенным минеральным маслом. Последнее, нагреваясь, циркулирует в баке н, омывая обмотки и магнитопровод, охлажцает их (конвекция). Электрическая прочность масла в несколько раз выше, чем воздуха (см.
табл, 2.2), что позволяет значительно уменьшить расстояния от обмоток до магнитопровода. В трансформаторах мощностью до 20-30 кВ А достаточную поверхность охлажцення дает гладкий бак, С увеличением мощности трансформаторов до 15 — 20 тыс. кВ А применяются трубчатые (см, рис. 9.3) или радиаторные баки с естественным илн принудительным воздушным охлаждением нх поверхности. Для трансформаторов больших ви~щностей (примерно от 90 МВ . А) применяются принудительные циркуляция масла и воздушное охлажцение радиаторов, Обьем масла в баке трансформатора во время работы значительно изменяется прн нагревании н охлаждении.
Когда масло сжимается, внутрь бака проникает влажный воздух и отдает влагу весьма гнгроскопичиому маслу, В результате на дне бака собирается слой воды, а электрическая прочность масла резко уменьшается. Кроме того, кислород воздуха вызывает процессы окисления в масле, также снижающие его злектрическую прочность, Чтобы защитить масло от соприкосновения с воздухом, баки трансформаторов большой мощности наполняют маслом доверху, а резервуаром для избытка нагретого масла служит расширитель (см. рис. 9.3) — цилиндр из листовой стали. Он укрепляется на крьапке трансформатора и соединяется с баком трубопроводом, который заканчивается в расширителе несколько выше его дна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
