Опыт холостого хода трансформатора

Холостым ходом трансформатора является такой предельный режим работы, когда его вторичная обмотка разомкнута и ток вто­ричной обмотки равен нулю (I2 = 0). Опыт холостого хода позволяет определить коэффициент трансформации, ток, потери и сопротивление холостого хода трансформатора.

При опыте холостого хода первичную обмотку однофазного трансформатора включают в сеть переменного тока на номинальное напряжение U1 (рис. 4).

Под действием приложенного напряжения по обмотке протекает ток I1=I0 равный току холостого хода. Практически ток холостого хода равен примерно 5—10% номинального, а в трансформаторах малой мощности (десятки вольт-ампер) достигает значений 30% и более номинального. Для измерения тока холостого хода, приложенного к первичной обмотке напряжения и потребляемой мощности в цепь первичной обмотки трансформатора включены измерительные приборы (амперметр А, вольтметр V и ваттметр W). Вторичная обмотка трансформатора замкнута на вольтметр, сопротивление которого очень велико, так что ток вторичной обмотки практически равен нулю.

Ток холостого хода возбуждает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, который индуктирует э. д. с. Е1 и Е2 в первичной и во вторичной обмотках.

Во вторичной обмотке трансформатора нет тока и, следовательно, нет падения напряжения в сопротивлении этой обмотки, поэтому э. д. с. равна напряжению, т. е. Е2=1/2. Поэтому э. д. с. вторичной обмотки определяется показанием вольтметра, включенного в эту обмотку.

Ток холостого хода, протекающий в первичной обмотке, очень мал по сравнению с номинальным, так что падение напряжения в сопротивлении первичной обмотки очень мало по сравнению с приложенным напряжением. Поэтому приложенное напряжение практически уравновешивается э. д. с. первичной обмотки и численные значения напряжения V и э. д. с. Е приблизительно равны. Следовательно, при опыте холостого хода э. д. с. первичной обмотки определится показанием вольтметра, включенного в ее цепь.

Для большей точности измерения при опыте холостого хода первичной обмоткой служит обмотка низшего напряжения, а вторичной — обмотка высшего напряжения. Это объясняется тем, что для обмотки НН номинальный ток будет больше, чем для обмотки ВН. Так как ток холостого хода небольшой и составляет несколько процентов номинального, то при использовании обмотки НН в качест­ве первичной ток холостого хода окажется больше и может быть измерен более точно, чем в случае использования обмотки ВН в ка­честве первичной.

Имея в виду равенства E2=U2 и E1~U1 коэффициент транс­формации можно определить отношением э. д. с. или чисел витков обмоток. Таким образом, при холостом ходе трансформатора коэффици­ент трансформации определится отношением показателей вольтмет­ров, включенных в первичной и вторичной обмотках.

Для трехфазного трансформатора различают фазный и линей­ный коэффициенты трансформации. Фазный коэффициент транс­формации определяет соотношение чисел витков обмоток ВН и НН и равен отношению фазных напряжений. Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений на стороне ВН и НН.

Если схемы соединения обмоток ВН и НН одинаковы (напри­мер, звезда — звезда или треугольник — треугольник), отношения фазных и линейных напряжений также одинаковы, т. е. фазный и линейный коэффициенты трансформации равны. Если же схемы соединения обмоток ВН и НН различны (звезда — треугольник или треугольник — звезда), фазный и линейный коэффициенты трансформации отличаются в 1, 73 раз.

Опытом короткого замыкания называется испытание трансформатора при короткозамкнутой цепи вторичной обмотки и номинальном токе первичной обмотки. Схема для проведения опыта короткого замыкания приведена на рис. 11.3. Опыт проводится для определения номинального значения тока вторичной обмотки, мощности потерь в проводах и падения напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора.

При коротком замыкании цепи вторичной обмотки, ток в ней ограничивается только малым внутренним сопротивлением этой обмотки. Поэтому, даже при относительно небольших значениях ЭДС Е2, ток I2 может достигнуть опасных величин, вызвать перегрев обмоток, разрушение изоляции и выход трансформатора из строя. Учитывая это опыт начинают при нулевом напряжении на входе трансформатора, т.е. при . Затем постепенно увеличивают напряжение первичной обмотки до значения , при котором ток первичной обмотки достигает номинального значения. При этом ток вторичной обмотки, измеренный по амперметру А2, принимают равным номинальному. Напряжение называют напряжением короткого замыкания. Взаимодействие токов. Магнитная индукция Электрические токи взаимодействуют между собой. Как показывает опыт, два прямолинейных параллельных проводника, по которым текут токи, притягиваются, если токи в них имеют одинаковое направление, и отталкиваются, если токи противоположны по направлению

Величина напряжения первичной обмотки в опыте короткого замыкания мала и составляет 5 ¸ 10% от номинального. Поэтому и действующее значение ЭДС вторичной обмотки Е2 составляет 2 ¸ 5%. Пропорционально значению ЭДС уменьшается магнитный поток, а значит и мощность потерь в магнитопроводе - Рс. Отсюда следует, что показания ваттметра в опыте короткого замыкания, практически определяют только потери в проводах Рпр, причем

(11.3)

Выразим ток I2К через приведенный ток

Учтем, что , а также что

.

Тогда выражение (11.3) перепишем в виде

(11.4)

где RК - активное сопротивление трансформатора в режиме короткого замыкания, причем

(11.5)

Значение активного сопротивления трансформатора позволяет рассчитать его индуктивное сопротивление

При точном расчете нужно учитывать, что RК зависит от температуры. Поэтому полное сопротивление трансформатора определяют приведенным к температуре 750С, т.е.

.

Теперь легко определить падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора - ZК:

На практике пользуются приведенным значением UК, в процентах, обозначая его звездочкой, т.е.

(11.6)

Это значение приводят на паспортном щитке трансформатора.

Знание внутреннего сопротивления трансформатора позволяет представить его схему замещения в виде рис.11.4. Векторная диаграмма, соответствующая этой схеме приведена на рис. 11.5.

Векторная диаграмма позволяет определить уменьшение напряжения на выходе трансформатора D U за счет падения напряжения на комплексном сопротивлении. Величина D U определяется как расстояние между прямым, выходящим из точек начала и конца вектора и параллельными оси абцисс. Из диаграммы видно, что эта величина складывается из катетов двух прямоугольных треугольников, гипотенузы которых и , а острые углы равны j2.

Поэтому

На практике пользуются относительной величиной DU, в процентах, обозначенной звездочкой, т.е.

(11.7)

Для мощных трансформаторов (SH> 1000 В× А) опыт короткого замыкания может служить для контроля коэффициента трансформации. Для таких трансформаторов в режиме короткого замыкания током холостого хода можно пренебречь, считая

Поэтому

(11.8)

Последнее выражение тем точнее, чем больше мощность трансформатора. Однако оно не приемлимо для маломощных трансформаторов.

22.Условия параллельной работы трансформаторов.

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении не менее чем двух основных обмоток одного из них с таким же числом основных обмоток другого трансформатора (других трансформаторов).

В целях правильного распределения нагрузки между параллельно работающими трансформаторами пропорционально их номинальным мощностям параллельная работа двухобмоточных трансформаторов рекомендуется для случаев:
- равенства номинальных первичных и вторичных напряжений (допускается разность коэффициентов трансформации не более ± 0, 5 %);
- тождественности групп соединения обмоток;
- равенства напряжений КЗ (допускается отклонение не более чем на ± 10 % средней величины).

При несоблюдении первого и второго условий в обмотках трансформаторов возникают уравнительные токи, которые в отдельных случаях, особенно при несовпадении групп, могут достигнуть и даже превысить значения тока КЗ. Несоблюдение третьего условия приводит к тому, что общая нагрузка распределяется между трансформаторами непропорционально их поминальным мощностям. Рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов не превышало 3: 1.

На трансформаторных подстанциях обычно устанавливается несколько параллельно работающих трансформаторов. Это обусловлено следующими причинами:

• условиями обеспечения надежности электроснабжения путем резервирования;

• необходимостью расширения подстанции;
• уменьшением потерь при малых нагрузках путем отключения части параллельно работающих трансформаторов.

Параллельное включение трехфазных трансформаторов осуществляется по схеме, приведенной на рис. 29.
При параллельной работе трансформаторов возникает проблема обеспечения равномерного распределения нагрузки между ними. Равномерность распределения нагрузки обеспечивается в том случае, если трансформаторы имеют

• одинаковые группы соединения обмоток;
• равные коэффициенты трансформации;
• равные напряжения короткого замыкания.

Если первые два условия соблюдены, то вторичные ЭДС параллельно включенных трансформаторов будут равны по величине и по фазе и поэтому будут уравновешивать друг друга. В противном случае уже на холостом ходу возникает уравнительный ток. Этот ток, складываясь с током нагрузки, вызывает неравномерное распределение нагрузки, а также дополнительные потери и нагрев трансформаторов. При большой разнице ЭДС ток уровнительный может быть опасным для трансформаторов. Соблюдение третьего условия обеспечивает равномерное распределение токов между трансформаторами при нагрузке.

23.Техническая документация заводу-изготовителю на НКУ –общий вид, технические данные, перечень – надписей, схема соединения

При заказе НКУ необходимо указать полное типовое обозначение изделия. Пример заказа щита ШЩ2 по комплекту технической документации задания заводу-изготовителю – 5766540-180-609.911 климатического исполнения УХЛ4 “НКУ-ПС” ШЩ2 5766540-180-609.911. УХЛ4, ТУ3430-002-74209129-2007При заказе шкафов указываются: наименование, типоисполнение, номер схемы, номинальные напряжение и ток шкафа, номинальные токи отходящих групповых линий, расположение вводного выключателя и вводных зажимов (внизу или вверху), номер технических условий.Пример записи заказа отдельно устанавливаемого типового ящика управления асинхронным двигателем РУСМ5125-2874 УХЛ4, номинальный ток отходящих фидеров – 10А, номинальное напряжение силовой цепи -380В, 50 Гц, номинальное напряжение цепи управления -220 В, 50 Гц; климатического исполнения УХЛ4: НКУ-ПС РУСМ5125-2874, УХЛ4, ТУЗ430-002-7429129-2007.

24.Схема соединения –адресный метод, символ оборудования, кабельный журнал

25.Схема подключения – кабельный журнал, принципиальная схема

26.Кабельный журнал на механизм; обозначение кабеля; начало кабеля, конец кабеля, марка, сечение, длина кабеля.

Кабельный журнал – это таблица, в которой указывают всю необходимую информацию о кабелях: марка, длина, способ прокладки, откуда и куда проложен кабель.

27.Выбор и расчет теплового расцепителя, тока отсечки для 1ЭД

Автомат с комб расц Iнр=> 1.25*Iнд; Io=> 1.2*Iпуск

Предохранитель с плавкой вставкой Iвс=> Iнд; Io=> Iпуск/а, где а=1, 6…2 (тяж пуск) краны, лифты; а=2, 5 (легкий) станки, вентиляторы, насосы

28.Выбор и расчет эл.магнитного расцепителя тока отсечки длягруппы ЭД

Автомат с комб расц Iнр=> 1.1*Iрасч; Io=> 1.25*Iпик

Предохранитель с плавкой вставкой Iнр=> Iрасч; Io=> Iпик/а, где а=1, 6…2 (тяж пуск) краны, лифты; а=2, 5 (легкий) станки, вентиляторы, насосы

29.Мнемощит мнемознаки схема сигнализации назначение.

Мнемони́ ческий щи́ т (от греч. μ ν η μ ο – «память») – это диспетчерское оборудование, устройство визуализации информации, предназначенное для оперативного отображения данных о состоянии объекта наблюдения.
Представляет собой несущую конструкцию с размещенной на ней схемой объекта диспетчеризации (мнемосхемой).
Объектами диспетчеризации могут выступать любые системы, которым в силу их масштабности для эффективной организации управления требуется центр сбора информации. Это могут быть например, электрические сети, этапы производства, вентиляционные системы, трубопроводы, транспортные системы, системы тепло- водоснабжения и прочее.
Мнемосхема (мнемоническая схема) дает условное графическое представление об основных функциональных узлах объекта диспетчеризации и топологических взаимосвязях между ними. Поскольку мнемосхема является центральным источником информации для принятия оперативных решений и главным рабочим инструментом для диспетчера, важно снизить утомляемость персонала от зрительных нагрузок, обеспечив удобочитаемость и комфортность восприятия мнемосхемы. Поэтому при ее разработке и нанесении тщательно выбираются оптимальная насыщенность рисунка, легко идентифицируемые графические символы и расцветки.
С помощью активных индикаторов на мнемосхеме отображается ключевая телеинформация о текущей работе объекта. Это может быть как информация о состоянии конкретного узла (включен/выключен, работа/авария), так и о параметрах его работы (напряжение, температура, давление и прочее). Более подробная, вспомогательная ситуационная информация (например, детализация мнемосхемы, видеоизображение с удаленного объекта, аналитическая информация) может быть выведена на мониторы АРМ диспетчера.
На диспетчерском щите могут быть предусмотрены средства управления (кнопки, тумблеры, ключи, переключатели), которые позволяют персоналу осуществлять вывод на щит различной нетелемеханизированной информации вручную, а также брать на себя управление системой с целью локализации аварийных состояний.

30.Однолинейные схемы на щит, ШРА

31.Пульты управления. Назначение. Какое оборудование устанавливается на ПУ

Пульт управления — устройство для местного или дистанционного управления работой устройств и процессов и контроля параметров оборудования. В частности для управления оборудованием. Пульт управления содержит ряд блоков управления: блок набора информации, блок управления, сигнальный блок и т. д.

В зависимости от основных функций, выполняемых операторами, различают пульты:

- оперативного управления, обеспечивающие подготовку принятия решений и выдачу команд, распоряжений и т.п.;

- информационно-справочные, служащие для посылки запросов и получения справок о состоянии управляемой системы или её отдельных звеньев, а также для подготовки, передачи и приёма символьной (знаковой) или графической информации;

- функционально-технологического контроля, при помощи которых осуществляют оперативный контроль за исправностью технических средств и каналов связи систем управления

32.Определение I_пик для группы эл.приемников

Iпик-наибольший ток, возникающий в линии, длительностью 1…2с

Iпик=Iпуск нб + Iрасч гр – Iн нб *Ки (в группе более 5 ЭД)

Iпик=Iпуск нб + Iрасч гр – Iн нб (до 5 ЭД)

33.Проверка аппаратов защиты (на надежность срабатывания, на отключающую способность, на отстройку от пусковых токов)

Для нечастых пусков и защиты асинхронных электродвигателей применяются автоматические выключатели серии АП-50Б, АП-2000. Автоматы представляют собой коммутационный аппарат, в котором совмещены выключатель и защита от перегрузок и короткого замыкания. Защита от перегрузок осуществляется тепловыми расцепителями (по одному на каждую фазу). Принцип их действия такой же как и тепловых реле. Защита от короткого осуществляется электромагнитными расцепителями. Это токовые реле, действующие на защелку автомата.

Тепловой расцепитель регулируют на заводе и с помощью рычага (I_н и 0.6 I_н). Токовый расцепитель регулируют на заводе натяжением пружины, удерживающей сердечник в отключенном состоянии (при необходимости эта регулировка делается при проверке автомата).

При наладке автоматов необходимо проверять на стенде одновременность замыкания контактов (см.рис3) и токи уставок тепловых

и электромагнитных расцепителей. Проверка тепловых расцепителей делается в следующем порядке (последовательности) - каждый тепловой расцепитель, а потом все три элемента, соединенные последовательно, при включенном автомате подвергаются воздействию 2I_н автомата (двигателя). Время срабатывания должно быть не более 100 сек [2]. После каждого испытания автомату дают 2-3 минуты на остывание биметаллических пластин. Проверка электромагнитных расцепителей делается в следующей последовательности: подбирается эквивалентное сопротивление и по нему пропускают ток, равный току уставки электромагнитного расцепителя (ток уставки указывается на крышке автомата). Не изменяя испытательного тока, переключают цепь с эквивалентного сопротивления поочередно на полюса выключателя.

При токе ниже тока уставки на 15% автомат не должен срабатывать. При токе равном и больше тока уставки на 15% автомат должен мгновенно срабатывать. Очень часто срабатывание происходит при токе 6I_н , тогда надо регулировать натяжение пружины электромагнитного расцепителя.

Чтобы убедиться, что отключение произошло от электромагнитного, а не от теплового расцепителя, необходимо сразу после отключения включить автомат. Если автомат сразу включается, значит, отключение последовало от электромагнитного расцепителя. Если автомат сразу не включается, а после 2 минут, то отключение произошло от теплового расцепителя.