Трансформаторы 4 (стр. 13 из 22)

Автотрансформаторы выполняются также с устройством, позволяющим плавно регулировать их вторичное напряжение. Регулирование напряжения осуществляется путем изменения числа витков обмотки при помощи специальных переключателей или контакта, перемещаемого непосредственно по обмотке, очищенной с одной стороны от изоляции.

2-17. Трехобмоточный трансформатор

а) Общие сведения.

Большие трансформаторы, устанавливаемые в начале или конце длинных линий электропередачи и иногда на мощных промежуточных подстанциях, часто выполняются с тремя обмотками на каждую фазу, причем одна из них обычно служит в качестве первичной, а две другие — в качестве вторичных (рис. 2-51).

Рис. 2-51. Трехобмоточный трансформатор.

Например, на электрических станциях, от которых отходят две линии электропередачи, часто устанавливаются трехобмоточные трансформаторы с первичным напряжением 10,5 кВ и вторичными напряжениями 121 и 38,5 кВ (для линий электропередачи).

Трансформаторы с тремя (и больше) обмотками малой мощности применяются также в радиотехнических устройствах.

Трехобмоточный трансформатор заменяет собой два двухобмоточных трансформатора. Его применение, очевидно, выгоднее, чем последних.

Если пренебречь током холостого хода, то можно написать, что сумма н.с. всех трех обмоток равна нулю:

(2-104)

или

(2-105)

где

и ― токи второй и третьей обмоток, приведенные к числу витков первой обмотки.

Пусть первая обмотка будет первичной, а вторая и третья — вторичными. Из (2-105) получаем:

(2-106)

т. е. первичный ток равен не арифметической, а геометрической сумме приведенных вторичных токов (взятой с обратным знаком). Учитывая это равенство, а также то, что вторичные обмотки обычно не имеют одновременно и длительно полной нагрузки, номинальная мощность первичной обмотки берется меньше суммы номинальных мощностей обеих вторичных обмоток.

б) Уравнения напряжений и схема замещения.

Будем по-прежнему считать первую обмотку за первичную, а две другие обмотки — за вторичные и примем, что все обмотки имеют одинаковые числа витков: w₁ = w₂ = w₃.

В этом случае согласно (2-104) имеем:

(2-107)

(2-108)

Уравнения напряжений обмоток напишутся в следующем виде

(2-109)

Учитывая (2-107), найдем из 1-го и 2-го уравнений (2-109) падение напряжения в обмотках 1–2:

(2-110)

Учитывая (2-108), из 1-го и 3-го уравнений (2-109) найдем падение напряжения в обмотках 1—3:

(2-111)

Для каждой пары обмоток имеем равенства:

Полученные в (2-110) и (2-111) величины

(2-112)

условно могут рассматриваться как индуктивные сопротивления рассеяния обмоток; каждое из них обусловлено индуктивностью обмотки и взаимными индуктивностями всех трех пар обмоток.

Из (2-110) и (2-111) следует:

(2-113)

Равенствам (2-113) соответствует схема замещения трехобмоточного трансформатора, представленная на рис. 2-52.

Рис. 2-52. Схема замещения трехобмоточного трансформатора.

Ее параметры могут быть определены как опытным, так и расчетным путем.

При опытном определении Z₁, Z₂, Z₃ нужно иметь данные трех опытов короткого замыкания.

При первом опыте замыкается накоротко обмотка 2, обмотка 3 оставляется разомкнутой, пониженное напряжение подводится к обмотке 1 (рис. 2-53,а); измеряются, так же как при опыте короткого замыкания двухобмоточного трансформатора, U, I, Р. По данным измерений находим:

(2-114)

(2-115)

Рис. 2-53. Схемы трех опытов короткого замыкания для трехобмоточного трансформатора.

При втором опыте замыкается накоротко обмотка 3, обмотка 2 остается разомкнутой, пониженное напряжение подводится к обмотке 1 (рис. 2-53,б). По данным измерений находим:

(2-116)

(2-117)

При третьем опыте замыкается накоротко обмотка 3 (или 2), обмотка 1 остается разомкнутой, пониженное напряжение подводится к обмотке 2 (или 3) (рис. 2-53,в). По данным измерений находим:

(2-118)

(2-119)

Для реального трансформатора

поэтому в (2-114)—(2-117) войдут величины, , , , , приведенные к числу витков обмотки 1.

B (2-118) и (2-119) войдут величины

и , приведенные к числу витков обмотки 2. Для последующих расчетов x_к23 и r_к23 должны быть приведены к числу витков обмотки 1, т. е. умножены на Все активные сопротивления должны быть приведены к температуре 75°С (§ 2-6).

Складывая (2-114) и (2-116) и вычитая (2-118), найдем:

(2-120)

Складывая (2-114) и (2-118) и вычитая (2-116), найдем:

(2-121)

Складывая (2-116) и (2-118) и вычитая (2-114), найдем:

(2-122)

Аналогично из (2-115), (2-117) и (2-119) находим:

Если в (2-120) —(2-122) подставить соответственно двухобмоточному трансформатору

то мы получим для х₁, х₂, х₃ такие же выражения, что и в (2-112).

При расчетном определении параметров трехобмоточного трансформатора сначала рассчитываются х_к12, x_к13 и х_к23 так же, как для двухобмоточного трансформатора [формула (2-75)], затем по (2-120) — (2-122) определяются х₁, х₂, х₃. Расчет r₁, r₂, r₃ производится обычными методами. Отметим особенности трехобмоточного трансформатора, имеющего коаксиальное расположение обмоток, наиболее часто применяемое на практике (рис. 2-51). Здесь следует различать одностороннее расположение вторичных обмоток относительно первичной, когда первичной является обмотка 1 или 3, и двустороннее расположение вторичных обмоток относительно первичной, когда первичной является обмотка 2. В первом случае изменение нагрузки одной вторичной обмотки заметно влияет на напряжение другой вторичной обмотки, во втором случае это влияние почти исчезает. Сказанное может быть подтверждено следующими приближенными расчетами.