Расчет и конструирование трансформаторов (стр. 21 )

.

Как видно из графика (см. рис. 8.14), напряжение в фазе А поддерживается в промежутке времени от до , т. е. длительностью , или периода. Очевидно, что среднее значение выпрямленного напряжения 0в будет равно средней ординате кривой на данном участке

Полученное соотношение справедливо для трехфазной схемы (число фаз т = 3).

Нетрудно видеть, что для другого числа фаз формула может быть представлена в следующем общем виде

,

отсюда

при m=2 UB=0.9 U2ф

при m=6 UB=1.35 U2ф.

§ 8.11. ТИПОВАЯ МОЩНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ПИТАНИЯ РТУТНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Благодаря поочередной работе фаз вторичной обмотки трансформатора, питающего ртутный выпрямитель (см. § 8.9), его типовая мощность увеличивается по сравнению с силовым трансформатором на ту же номинальную мощность.

Рассмотрим, как наиболее простую, схему двухполупериодного выпрямления (см. рис. 8.9).

Вторичный ток I2 течет поочередно в каждой половине обмотки в течение полупериода.

Сечение провода вторичной обмотки следует определять по действующему значению некоторого непрерывного тока I2д, который по выделяемым в обмотке потерям был бы эквивалентен прерывистому току I2. Таким образом, можно написать равенство

где r2— сопротивление вторичной обмотки;

½ - коэффициент, учитывающий прохождение тока I2 в течениеполупериода.

Отсюда , т. е. эквивалентный ток, который является расчетным током для вторичной обмотки, будет в раз меньше тока I2. Но так как обмотка состоит из двух половин, то на вторичную обмотку при той же плотности тока должно быть израсходовано в 2/ = раз больше провода, чем для силового трансформатора той же мощности и, следовательно, сам трансформатор должен иметь большую типовую мощность.

Причина увеличения типовой мощности, таким образом, заключается в неодновременности загрузки обеих частей обмотки током.

Аналогичным образом можно показать, что в общем случае при любом числе фаз т расчетный ток для каждого участка обмотки будет составлять .

По этой же причине для числа фаз, равном двум и более, и первичная обмотка будет иметь несколько увеличенный расход меди.

Для наиболее употребительных схем выпрямления коэффициенты увеличения типовой мощности приведены в табл. 8.3

Таблица 8.3

Число фаз	Схема соедтнения обмоток	Мощность
Р2	Р1	РТ
3		1,71 РВ	1,21 РВ	1,46 РВ
6		1,79 РВ	1,05 РВ	1,42 РВ
6		1,48 РВ	1,05 РВ	1,26 РВ

Здесь Р2 Р1 и Рт — мощности вторичной и первичной обмоток и типовая соответственно; Рв — мощность выпрямленного тока.

Кроме указанного в таблице увеличения типовой мощности, происходящего вследствие неодновременной нагрузки фаз, типовая мощность должна быть еще более увеличена по следующим соображениям;

Для вторичной обмотки применяют провода с усиленной витковой изоляцией ввиду возможных возникновений внутренних перенапряжений от обрывов дуги и от обратных зажиганий. Одновременно из условий нагрева, связанного с перегрузочными режимами, берется большее сечение провода.

Большее сечение провода берется также исходя из соображений механической прочности ввиду того, что обратные зажигания вызывают большие токи в обмотках, а следовательно, и большие механические усилия.

По этой же причине применяется большее число прокладок по окружности обмоток и большая их ширина (50 мм).

Дополнительное увеличение типовой мощности по этим причинам составляет 10—15%.

§ 8.12. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ

В ряде случаев, например в радиотехнике, необходимо иметь по возможности полностью выпрямленный ток, т. е. с минимальной пульсацией. В этих случаях применяют так называемые фильтры, сглаживающие пульсацию выпрямленного напряжения.

Фильтр состоит из одной или нескольких ячеек, заключающих в себе емкости и индуктивности (фильтровые реакторы) (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Схема сглаживающего фильтра с двумя ячейками

Количество ячеек и значения емкостей С и индуктивностей L, выбираются исходя из заданного коэффициента qC сглаживания пульсации выпрямленного напряжения, определяемых по формуле

где L — индуктивность реактора, гн

С — емкость конденсатора фильтра, мкф;

m — число фаз выпрямителя;

qc=Uвх/Uвых— коэффициент сглаживания;

Uвх и Uвых — амплитуды переменной составляющей на входе и выходе фильтра, в.

В фильтрах теряется часть напряжения и расходуется некоторая мощность, вследствие чего наличие фильтров снижает общий к. п. д. выпрямительной установки.

Контрольные вопросы

Что называется автотрансформатором? Что такое проходная и типовая мощности автотрансформатора? Что ограничивает применение автотрансформаторов? Как правильно располагать обмотки на стержнях магнитопровода автотрансформатора? В каких случаях применяются трехобмоточные трансформаторы? Как обозначаются вводы трехобмоточных трансформаторов? В чем особенности расчета режимов нагрузки трехобмоточных трансформаторов? Почему для выпрямления переменного тока предпочтительны многофазные схемы? Почему типовая мощность выпрямительного трансформатора больше, чем у силового трансформатора, на ту же номинальную мощность?

ГЛАВА IX

РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

§ 9.1. ТРЕБОВАНИЯ ГОСТа К РЕГУЛИРОВАНИЮ НАПРЯЖЕНИЯ

Необходимость регулирования напряжения трансформатора, или изменения коэффициента трансформации, может возникнуть во многих случаях применения трансформатора в зависимости от условий его работы. В большинстве случаев (для силовых трансформаторов) это вытекает из требования обеспечить постоянство напряжения у абонентов — потребителей электроэнергии, находящихся на различных расстояниях от электростанций или распределительных подстанций. Напряжение сети у таких абонентов может сильно отличаться между собой. Кроме того, напряжение у абонентов может меняться от изменения величины нагрузки сети. По указанным причинам величина напряжения сети может выходить за пределы допустимых колебаний напряжения (—2,5% +5% для освещения и —5% +10% для электродвигателей), предусмотренных ГОСТ 13109—67 «Нормы качества электрической энергии у ее приемников».

Из известных методов регулирования напряжения при больших мощностях исключительное применение вследствие своей надежности и сравнительной простоты конструкции получил метод изменения числа действующих витков одной из обмоток трансформатора. Изменение числа витков осуществляется при помощи вывода регулировочных ответвлений от обмотки, благодаря чему регулирование получается ступенчатым. При наибольшем напряжении включены все витки обмотки. При понижении напряжения часть витков отключается.

Согласно стандартам на силовые трансформаторы ГОСТ 11920—66 и ГОСТ 12022—66 пределы и ступени регулирования обмотки ВН установлены следующие:

Для схем с переключением без возбуждения (ПБВ) для всех трансформаторов мощностью от 25 до 40 000 ква пределы регулирования установлены ±2X2,5%.

Для трансформаторов мощностью до 630 ква в некоторых случаях допускаются пределы регулирования ±5%.

Для схем с регулированием под нагрузкой (РПН) пределы регулирования установлены согласно табл. 9.1.

Таблица 9.1

Мощность трансформатора, ква	Напряжение ВН, кв	Пределы и ступени регулирования
63÷630 100÷630 1000÷6300 1000÷6300 10000÷63000	6 и 10 20 и 35 6 и 10 20 и 35 35	±6×1,67% ±6×1,67% ±8×1,25% ±6×1,5% ±8×1,5%

§ 9.2. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ БЕЗ ВОЗБУЖДЕНИЯ. ПРЯМАЯ И ОБОРОТНАЯ СХЕМЫ ОБМОТОК

Как было сказано в гл. VII, отключаемые витки должны находиться в середине высоты обмотки. Поэтому могут быть применены две основные схемы ПБВ. В этих схемах переключение с одного регулировочного ответвления на другое осуществляется при помощи переключателей.