Електричні апарати (стр. 30 из 31)
Збільшення навантаження
веде до збільшення опору намагнічування і відповідно до зростання струмової похибки по закону:
~ 
(23.1)Із формули (23.1) випливає, що для зниження похибки необхідно зменшувати опори r2 і x2 вторинної обмотки. Значить,
зростає пропорційно геометричним розмірам, довжині і обернено пропорційно площі поперечного перерізу. Однак збільшення останнього не завжди раціонально, бо збільшується маса сталі, збільшується кількість міді, яка витрачається.При інших рівних умовах перехід на матеріал із більшою магнітною проникністю зменшує похибку.
Те саме відноситься до матеріалів із покращеними ізоляційними якостями.
Для компенсації струмових похибок відмотують витки вторинної обмотки. При цьому зменшується коефіцієнт трансформації, збільшується струм I2 (стає більшим за I2ном). Тим самим (див. графік рис. 23.2), компенсується частково від’ємна похибка. Для зменшення кутової похибки на магнітопроводі трансформатора струму встановлюють короткозамкнутий виток.
Застосування матеріалів із великим значенням μ (типу сталі 3413 та ін.) дозволяє створювати трансформатори струму з малими габаритами і невеликою струмовою похибкою без введення компенсації (оскільки із ростом
зменшується).23.3 Особливості роботи трансформаторів струму
При роботі трансформаторів в режимі розімкнення вторинної обмотки, струм в первинній лишається незмінним, і магнітнорушійна сила цілком іде на намагнічування магнітопроводу. Це приводить до його насичення і появи високої е.р.с. на розімкненій вторинній обмотці трансформатора, бо росте індуктивність в наслідок росту μ і
Режим розімкнення вторинної обмотки є для трансформатора струму аварійним, бо при насиченні в магнітопроводі різко зростають втрати. Щоб цього запобігти, паралельно до z2 ставлять ключ.Як правило, вторинна обмотка виводиться на додаткові контакти із перемичкою (див. рис. 23.1). Перед вимиканням із вторинної обмотки вимірювального приладу, вторинна обмотка спочатку шунтується перемикачем.
Трансформатори струму – одні із основних ланок релейного захисту. Тому вони повинні бути термічно і динамічно стійкими і мати малу похибку, що забезпечує нормальну роботу релейного захисту.
При великих кратностях первинного струму магнітопровід трансформатору струму насичується і похибка зростає (рис. 23.2).
Практика показала, що якщо повна похибка досягла 10%, то при подальшому зростанні первинного струму вона так швидко зростає далі, що нормальна подальша робота релейного захисту неможлива. Тому номінальна гранична кратність трансформатору струму повинна бути вище відношення струму КЗ до номінального (кратність – це динамічна стійкість трансформатора струму, див. пункт 23.1).
Слід пам’ятати, що трансформатори із багатовитковою первинною обмоткою піддаються підвищенному електричному навантаженню, оскільки індуктивний опір такої обмотки співрозмірний із опором самого короткозамкненого кола. При цьому на таку обмотку падає суттєва частина напруги сітки. Внаслідок цього можливий міжвитковий пробій ізоляції.
23.4 Особливості конструкції трансформаторів
Конструкції ТС різноманітні. Але при цьому всі вони мають такі основні елементи:
1) замкнутий магнітопровід;
2) обмотки;
3) корпус.
Розрізняють ТС одновиткові і багатовиткові. В одновитковому ТС обмотка виконується у вигляді осердя або пакета шин.
Магнітопровід може бути:
а) шихтований, прямокутний;
б) тороїдальний, навитий із стрічки.
При напрузі
кВ сам магнітопровід може служити опорою трансформатора. На струми I до 400 А первинна обмотка може бути багатовитковою.При
А первинна обмотка завжди одновиткова.Обмотки трансформаторів на напругу більшу 35 кВ розміщують в фарфорових покришках, покритих маслом. Покришка кріпиться до стальної основи, в якій знаходиться клемна коробка із виводами вторинної обмотки. Із ростом номінальної напруги вартість ТС зростає приблизно пропорційно квадрату напруги, за рахунок ізоляції. Тому при Uном>220 кВ застосовують каскадні ТС.
24. Методика розрахунків та вибору електричних апаратів
24.1 Основні принципи проектування електричних апаратів
Проектування слід розуміти як сукупність всіх робіт по створенню нових апаратів.
Це – комплексні роботи, починаючи від формулювання задачі та проведення вихідних наукових досліджень на фізичних моделях та макетах і до оптимізації конструкції в цілому і окремих її вузлів і деталей на основі техніко-економічних розрахунків і додаткових критеріїв, що випливають із функціональних особливостей апарату та умов його роботи.
Сюди входять також технологічна розробка, участь у виготовленні і випробовуванні лабораторних, дослідних і головних зразків установочної партії.
Конструювання при цьому – важливий етап, частина проектування.
Надзвичайно широкий спектр конструкцій апаратів, фізичних явищ, що використовуються для їх створення, та матеріалів, із яких вони створюються, вимагає того, щоб в першу чергу розглядати проектування однотипних елементів того чи іншого конструктивного виконання.
До однотипних елементів, що розраховуються, при створенні електричних апаратів відносяться:
1) струмоведучі елементи, в тому числі контакти, що забезпечують тривале протікання струму в робочому режимі, короткочасне протікання струму короткого замикання
і багаторазове замикання і розмикання струмоведучого контура;2) дугогасильні пристрої, що забезпечують гасіння дуги, яка виникає при розмиканні і замиканні контактів;
3) ізоляційні конструкції, що забезпечують ізоляцію струмоведучих частин відносно заземлених елементів і між розімкнутими контактами;
4) пристрої приводу, що забезпечують розмикання (замикання) контактів і які містять пристрої керування.
Задача конструктора – оптимізація всіх основних елементів апарату з метою забезпечення технічних вимог, пред’явлених до апарату.
При конструюванні апарату треба враховувати не тільки покращення його параметрів, але і те, як це вплине на витрати при його установці в електротехнічних системах в цілому. Наприклад, застосування охолодження струмоведучих частин апаратів на великі струми зв’язано із утворенням систем водопостачання, додаткових затрат на їх розміщення, забезпечення охолодження води і т.п.
При розробці нових апаратів важлива роль відводиться:
1) вибору матеріалів;
2) технологічності конструкції (включає крім звичайної технології конструктивних матеріалів, технологію матеріалів як провідників струму, магнітного поля і ізоляторів як діелектриків);
3) корозійній стійкості (втрати від корозії складають ≈1/10 частину національного доходу. Корозія з’їдає ≈1/3 всього металу, що виготовляється). При цьому треба враховувати, що існує поверхнева корозія, електроконтактна, високотемпературна, кавітаційна, „втомлювальна” (розтріскування в корозійному середовищі), ерозійна, контактна (при контакті різнорідних металів), мікробіологічна.
Виявляється, що при розробці апаратів важливим є навіть колір апарату: апарат, покрашений в світлі тона, здається більш легким, чим покрашений в темні.
Для електричних апаратів рекомендують світло-зелені, світло-сірі кольори, кремовий, бежевий.
На фоні загальної окраски, найважливіші вузли, пускові пристрої, рукоятки, рухомі частоти, що знаходяться під напругою, виділяють контрасними кольорами.
Суть контрасту: всякий колір в оточенні більш темних тонів світліє, а в оточенні більш світлих – темніє. Нижче наведені деякі формули, для оцінок параметрів електричних апаратів, що необхідно при виборі апаратів та оптимізації їх умов експлуатації. Більш детально методики розрахунків можна знайти в спеціальній літературі, присвяченій конкретним типам апаратів і конкретним випадкам їх експлуатації (див. посилання використаної літератури 1– 6, приведеній у вступі, а також пункти 3.7, 3.8 даного конспекту).
24.2 Струмоведучі системи (СВС) електричних апаратів
Під струмоведучою системою розуміють частину електричного апарату, що являє собою сукупність струмоведучих елементів, контактів, контактних з’єднань і виводів, що утворюють єдине коло, або декілька паралельних кіл.
Система (СВС) включає в себе елементи різні по призначенню, формі і розмірах. Вони виконані із різних елементів. Деякі із них можуть об’єднуватись в конструкційний вузол, що здійснює комутацію кола.
Елементи СВС можуть бути рухомими (контакти) і нерухомими (виводи для з’єднання з елементами силового кола).
Основними задачами проектування СВС апаратів є вибір матеріалів, перерізу і форми елементів в СВС, вибір системи охолодження, вибір контактів СВС.
1. Матеріали вибирають із розрахунку їх функціональної особливості елементів СВС а також ціни та дефіцитності.