Название: Функции комплексного переменного - Методические разработки(М.Ю. Васильчик, Г.Б. Корабельникова)

Жанр: Технические

Просмотров: 1094


1.1 основные положения

Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования одной – первичной системы переменного тока в другую – вторичную той же частоты, имеющую отличные характеристики, в частности другие напряжение и ток.

Трансформатор состоит из магнитопровода, набранного из листовой трансформаторной стали, и двух или нескольких обмоток, связанных между собой магнитно, а в автотрансформаторах – также и электрически. Трансформатор, имеющий две обмотки, называется двухобмоточным, трансформатор с тремя или несколькими обмотками – трехобмоточным или многообмоточным. Соответственно по количеству обмоток различают трансформаторы однофазные, трехфазные и многофазные. Под обмоткой многофазного трансформатора понимают совокупность всех фазных обмоток одинакового напряжения, определенным образом соединенных между собой. Обмотка трансформатора, к которой подводится напряжение переменного тока, называется первичной, остальные – вторичными.

В последнее время применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой на стороне низшего напряжения. У трансформаторов этого типа обмотка низшего напряжения расщеплена на две или более частей, имеющих раздельные выводы, что позволяет использовать каждую часть обмотки самостоятельно. Суммарная мощность расщепленных частей обмотки равна номинальной мощности трансформатора. При необходимости части расщепленной обмотки могут быть рассчитаны на разные напряжения (например, 6 и 10 кВ).

Трехфазные трансформаторы с одной расщепленной обмоткой имеют общую магнитную систему, и рассматривать их как два независимых трансформатора нельзя, так как такое допущение приводит к неточности в расчетах сопротивлений и токов короткого замыкания. Полное сопротивление между ветвями расщепленной обмотки имеет повышенное значение, поэтому установка трансформаторов с расщепленной обмоткой позволяет ограничивать токи короткого замыкания. По сравнению с обычными трансформаторы с расщепленными обмотками несколько дороже, что вызвано большими расходами стали и обмоточной меди. Например, в классе напряжения 110 кВ для изготовления трансформатора с расщепленной обмоткой расходуется стали больше на 4 \%, обмоточной меди – на 11 \%, а его стоимость выше на 6 \%. Несмотря на это, применение трансформаторов с расщепленными обмотками позволяет существенно ограничить токи короткого замыкания. На рис. 1.1 изображёна конструктивная схема масляного трансформатора с трубчатым баком и указаны его основные элементы.

 

Рис. 1.1. Конструкция трансформатора

с масляным охлаждением:

1 – вводные изоляторы; 2 – расширительный бачок;

3  –  магнитопровод;  4  –  радиаторы  охлаждения;

5 – обмотки; 6 – корпус; 7 – выхлопная труба

В зависимости от конструкции магнитные системы бывают стержневыми и броневыми. Отечественные трансформаторы в основном строятся только стержневыми с концентрической обмоткой. Обмотки трансформаторов выполняются из электролитической меди прямоугольного и круглого сечения, а также из алюминия. Трансформаторы с алюминиевыми обмотками в эксплуатации достаточно надежны. Для изменения напряжения на трансформаторе устанавливается переключатель ответвлений, с помощью которого изменяется число работающих витков в обмотке. Регулирование напряжения под нагрузкой производится изменением числа включенных витков основной обмотки трансформатора или при помощи вспомогательной обмотки трансформатора. В соответствии с этим применяются следующие схемы регулирования напряжения:

а) со встроенным регулированием (РПН) и для переключения без возбуждения (ПБВ);

б) при помощи автотрансформатора или трансформатором с переменным коэффициентом трансформации.

Регулирование напряжения обычно производится на стороне высшего напряжения. В трансформаторах с ПБВ со стороны высшего напряжения должна быть предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации относительно номинального на ±5 \% ступенями по 2,5 \%.

В трансформаторах с РПН со стороны ВН должна быть предусмотрена возможность изменения напряжения относительно номинального ступенями по 1,67 \%.

Масло в трансформаторах используют для изоляции, а также охлаждения его активной части. Тепло, выделяемое в обмотках и стали, магнитной системы, поглощается маслом, циркулирующим в каналах охлаждения и вокруг выемной части, затем передается стенкам бака и радиаторов и отводится в окружающую среду. При масловодяном охлаждении тепло от масла передается воде, циркулирующей по маслоохладителю. Баки для масляных трансформаторов, обычно, выполняются сварными, из листовой стали, овальной формы. У крупных трансформаторов для придания конструкции необходимой жесткости к баку, который рассчитывается на полный вакуум, приваривают ребра жесткости. Между съемной крышкой и верхом бака ставится прокладка из уплотняющего материала (маслоупорной резины, пробки, и др.), и крышка притягивается к баку болтами. На крышке бака устанавливаются выводные изоляторы, термометр и укрепляется переключатель напряжения. В ряде трансформаторов новых серий во избежание подъема активной части из бака при проверках и ремонтах верхняя часть бака делается съемной, с разъемом у днища бака. Для уменьшения размера трансформатора изоляторы иногда устанавливают на стенках бака. Радиаторы, служащие для увеличения поверхности охлаждения трансформатора, выполняются из плоских, овальных или круглых труб. У небольших трансформаторов трубы ввариваются непосредственно в стенки бака. У более мощных трансформаторов они выполняются в виде радиаторов и устанавливаются на баке или отдельно. Радиаторы присоединяются к баку при помощи патрубков кранами или задвижками. На крупных трансформаторах для охлаждения применяется принудительная циркуляция масла через обдуваемые малогабаритные охладители. Расширитель предназначен для обеспечения постоянного заполнения бака маслом и уменьшения поверхности соприкосновения масла с воздухом с целью защиты его от окисления и увлажнения. Для повышения срока службы изоляции обмоток и стабилизации качества масла трансформаторы оборудуются термосифонными фильтрами и воздухосушителями, а в ряде трансформаторов новых типов применяется герметизация бака путём заполнения пространства над маслом инертным газом. Выхлопная труба служит для защиты бака от чрезмерного повышения внутреннего давления при серьезных повреждениях трансформатора вследствие интенсивного разложения масла.

По способу охлаждения трансформаторы делятся на масляные (рис. 1.2), сухие и с заполнением негорючим жидким диэлектриком (табл.1.1).

 

             а                         б                              в                                             г

Рис 1.2. Система охлаждения масляных трансформаторов:

а – естественное;  б – система Д;  в – система  ДЦ;  г – система Ц;  1 – трансформатор;  2 – трубы

для охлаждения масла или радиаторы; 3 – вентиляторы; 4 – охладитель (калорифер); 5 – электро-

насосы, прокачивающие масло; 6 – маслоохладитель

Таблица 1.1.

Классификация видов охлаждения силовых трансформаторов

Виды охлаждения

Условное

обозначение по

ГОСТ 11677-75

Область применения

Масляные трансформаторы

Естественная циркуляция воздуха и масла

М

Трансформаторы мощностью до 10 000 кВА, напряжением до 110 кВ включительно

Принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла

Д

То же 10 МВА и выше, напряжением 35 кВ и выше

Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла

МЦ

То же

Принудительная циркуляция воздуха и масла

ДЦ

То же 65 МВА и выше, напряжением 110 кВ и выше

Принудительная циркуляция воды и естественная циркуляция масла

МВ

То же

Принудительная циркуляция воды и масла

Ц

Печные трансформаторы мощностью 2800–5000 кВА

Трансформаторы с заполнением негорючим жидким диэлектриком

Естественная охлаждение негорючим жидким диэлектриком

Н

Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем

НД

Сухие трансформаторы

Естественное воздушное охлаждение при исполнении:

 

 

открытом

С

защищенном

СЗ

герметичном

СГ

с дутьем

СД

 

Большинство трансформаторов изготовляется с масляным охлаждением. У трансформаторов с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы) тепло от потерь отводится естественным потоком окружающего воздуха, который оказывается достаточным лишь для трансформаторов небольшой мощности (до

1600 кВА) напряжением 6…15,75 кВ. Отсутствие охлаждающего масла обеспечивает пожаробезопасность сухих трансформаторов.

Условные буквенные обозначения характеризуют число фаз, вид охлаждения, количество обмоток и вид переключения ответвлений силовых масляных трансформаторов: О – однофазный; Т – трехфазный; Т – трехобмоточный – число обмоток, если больше двух (третья буква); Н – выполнение одной из обмоток с устройством РПН; Г – грозоупорность трансформатора класса напряжения 110 кВ и выше; А – обозначение автотрансформаторов (ставится в начале или конце обозначения); Р – расщепление обмотки НН на две (после числа фаз); У – усовершенствованный; В – последовательный регулировочный; РПН – регулирование под нагрузкой; ПБВ – переключение без возбуждения, и цифровые, характеризующие номинальную мощность, класс напряжения, год выпуска трансформатора данной конструкции (две последние цифры).