Elektrotehnika_i_elektronika_2008
.pdf191Глава 2. Электромагнитные устройства .и электрические машины
Всиловых трансформаторах мощностью свыше 100 МВ•.А и
напряжениями 220 кВ й выше применяют бронестержневую или
многостержневуюконструкцию (рис. 2.72) : Эта конструкция полу-
чается из стержневой, если . добавить два стержня закрывающих обмотки двух фаз, расположенных на крайних стержнях трехфазно- 1
го,ст^ржневого траисформатара :см. рис: (2.72). ;По сравнению со
стерх невsiми бром'естержневые. трансформаторы .имеют меньшую вЫсотут магнитопроводов, :что очень важно при транспортировке, так кактоааоляет йм JIучше .вписаться в. железнодорожныe, габариты.
1 2
Рис. 2.72. Трехфазный . бронестержневой трансформатор:
1— ярма; 2— стержки; 3, 4, 5— обмотки фаз высшего •, .и низших напряжений A, В, C
1
По взаимному расположению стёржней й ярм магнитные систе-
мы могут иметь плоское и пространственное выполнение.
B качестве атерйала магнитной системыдиспользуется главным
образом холод окатаная текстурованная электротехническая сталь
марок 3413,. 3404, 3405, 3406, которая поставляется на заводы в ру-
лонах. Толщина стали 0,3; 0,35; о, 5. мм. Сталь толщиной 0,3 и 0,35 м м имеет этiектроизоляционное нагревостойкое покрытие, a сталь
толщин4й 0,5 мм не имеет электроизоляционного покрытия. При-
мененнё этой стали позволило . повысить магнитную индукцию в
магнитопроводах силовых трансформаторов до 1,7--1,8 Тл при од-
новр.емфтном .уменьшении массы, потерь и тока холостого хода.
По способу соединения стержней е ярмами магнитные. системы
делятся на стыковые, шихтованные и навитые.
• В стыковых конструкциях (рис. 2.73).f стёржни . и ярма собирают- ,
ся отдедьно и крепятся друг. с другом стяжными шпильками. B ме-
сте стыков ставятся .изоляционные прокладки, которые устраняют
замыкание листов стали стёржней 'й ярм. Немагнитные зазоры при
сты ковой конструкции увелинвают магниитнов сопротивление, что
Злектротехника и электроника |
192 |
р |
1 |
i |
q ' D : DD |
||
a |
|
б |
Рис. 2.73. Магнитопроводы co стыковыми. соединениями:
а -- однофазный; б — трехфазный
приводит к увеличению тока холостого хода. Поэтому стыковые соединения применяются редко, хотя стыковые : конструкции менее трудоемки. .
в шихтованных конструкциях (рис. 2.74) стержни и ярма не явля-
ются отдельными элементами, a их пластины переплетаются: (.шихтуются) в смежных слоях: Магнитная система собирается из отдель-
ных слоев, каждый из которых состоит из одной или нескольких
пластин, уложенных в слое встык.
Первая позиция
:i I,
Вторая позиция
a |
б |
Рис. 2.74. Схемы укладки листов стали в шихтованных магнитопроводах: a -- однофазном; б -- трехфазном
По форме стыка шихтованные магнитные системы могут выпол-
няться c прямым и косым стыками, что необходимо для уменьшения
длины участков магнитной цепи, на которых направление магнитного потока не совпадает c направлением прокатки электротехнической стали.
Сечение .ярма трансформатора :для`. упрощения технологии вы - полняют c меньшим числом ступеней. Для уменьшения тока холо-
стого хода сечение ярма принимают на 10-15% больше сечения
стержня.
193 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины
Стяжка пакетов стержней трансформаторов малой и средней мощностей осуществляется изоляционными цилиндрами, на кото-
рых крепится обмотка низшего напряжения. Цилиндр спрессовы -
вает стержень c помощью деревянных или пластмассовых планок и
реек. Стяжка стержней в трансформаторах выполняется шпильками, изолированными от стали и не создающими короткозамкнутых контуров. В. последнее время широко применяется бандажировка стержней прочной пластмассовой лентой или стеклолентой. Такое крепление снижает трудоемкость изготовления и уменьшает добаночные потери. Стяжка ярма осуществляется деревянными или стальными балками.
Стержни 1 и ярмо 2 вместе c прессующими деталями (3— балка, 4 = шпилька) образуют остов трансформатора (рис. 2 .75) .
Рис. 2.75. Остов трансформатора
Конструкции магнитных систем трансформаторов малой мощности вы гполняются таким образом; чтобы обеспечить наиболее экономичный и простой способ их изготовления. Одним из распространенных способов изготовления 'магнитных систем таких трансформаторов является способ машинной навивки из ленточной электротехнической стали или стали специальных сплавов.
Вите сердечники позволяют автоматизировать изготовление трансформаторов, использовать преимущества холоднокатаных сталей. Хотя в навитых сердечниках:и нет стьУковых соединений, маг-
нитный поток переходит из одного слоя .в другой 'и магнитное со-
7: Эпектро'_ехннкн л электроника. Уч. п+ос.
Электротехника u электроника |
194 |
•противление витого сердечника определяется натягом ленты при намотке. .
На рис. 2.7б, а--г представлены наиболее распространенные конструкции магнитных систем трансформаторов малой мощности: На
рис.'2.76, а дана шихтованная конструкция однофазного трансформа= тора c магнитопроводом 2, имеющим в среднем стержне просечку Листы стержня отгибаются и вставляются в катушку 1 с обмотками' высшего и низшего напряжений. Такая конструкция технологична и находит достаточно широкое. применение. На рис. 2.76, б г предстaвлены витые сердечники: трансформаторов малой мощности (рис. 2.7 6, 6 и в сердечники однофазных трансформаторов, 2.7б, г -- трехфазного) .
Рис. 2.76. Магнитные системы микротрансформаторов
Важными элементами .конструкции активной части трансформатора являются отводы и вводы. Соединение концов обмоток между собой и c вводами, подключение регулировочных ответвлений к
переключателям и другие соединения внутри трансформатора осуществляются c помощью прододнйков, называемых отводащi, .которые выполняются в виде шин, прутков или гибкого кабеля:
Для вывода концов обмоток и. подключения к электрической сети служат вводы -- фарфоровые 'проходные изоляторы, через внутреннюю полость которых проходит токоведущий стержень. Внешняя конфигурация и размеры вводов завиcят от класса напряжения, рода установки и тока. Ввод должен обеспечить: надежную изоляцию токоведущего стержня от заземленных элементов. (рИс. 2.77).
Электротеxника и электроника |
196 |
янное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора. Расширитель предохраняет масло трансформатора от непосредственного соприкосновения, c воздухом, что защищает масло от преждевременного окисления.
Существуют герметизированные трансформаторы с азотной защитой масла, у которых пространство между зеркалом масла и верх-
. ней стенкой расширителя заполнено азотом. .
Современный силовой трансформатор снабжен рядом вспомогательных устройств, обеспечивающих его нормальную эксплуатацию и предупреждающих аварии. Эти устройства показаны на рис. 2.77 Между баком и расширителем на соединяющей их трубе устанавливается газовое реле 2, которое срабатывает при всех видах внут-
ренних повреждений в трансформатoре, сопровождающихся вы де-
лением газов, при утечке масла и попадании воздуха в бак.
При серьезной аварии, когда отключение трансформатора поче му-либо запоздало, в баке может развиться значительное давление, способное разорвать его. Для предотвращения такой возможности на крышке трансформатора устанавливается выхлопная труба 3, через которую выбрасываются избыточные .массы газов й масла. Отверстие выхлопной трубы закрыто стеклянным диском (мембра-' ной), которая лопается при резкам повышении давJтения.
2.3.2. Схемы и группы соединений
Понятие o схемах и группах соединений имеет важное значение при эксплуатации трансформаторов. .
B однофазных трансформаторах начала обмоток обозначаются А, a, a концы -- Х, х. Большие буквы относятся к обмотками высшего
напряжения, a малые — к обмоткам низшего напряжения.
в трехфазных трансформаторах начала обмоток высшего напряжения обозначаются А, В, С, а концы X, У, Z. Начала обмоток низшего напряжения --- a, Ь, c, a концы — х, y, z. Нулевые точки --- 0
и 0. Если есть третья обмотка среднего напряжения, используются |
|
обозначения Ат, Вт, Ст и Хт, 1'ту, Z,,. |
. |
Если на одном стержне намотать правовинтовую и левовинтовую .
обмотки,aначалаиконцыприниматьуниходинаковыми,егоЭДС
катушек будут сдвинуты на 1800 . Естественно, при изменении маркировки — перемене обозначений начала и концов обмоток— . ЭДС в катушках не изменяются. Чтобы соединить катушки c правой и левой намотками параллельно, надо соединить начала и концы обмоток, т. e. а1 и х2, а2 и х1 . При условии равенства витков, когда Е1 = Е2, токи в катушках будут, равны нулю. Если в этом случае соединить
начала и концы обмоток; то. в обмотках будет протекать ток; определяемый ЭДС, равной 2Е1, и суммой сопротивлении обмоток.
197 Глава 2. Электромагнитные устройства u электрические машины
При включении трансформаторов на параллельную работу удоб-
но соединять начала обмоток одного трансформатора c началом
обмоток другого и стандартизовать обоначения. .
Чтобы не было ошибок при эксплуататдий трансформаторов, вве- дено понятие сдвига между. напряжениями первичной и вторичной
обмоток.
Принято сдвиг фаз между линейными напряжениями обмоток
характеризовать положением стрелок на циферблате часов. Электродвижущую . силу обмотки высшего. напряжения совмещают c минутной стрелкой и устанавливают на цифре 1 2. Часовая (мала) стрелка совмещается c напряжением обмотки низшего напряжения.
Дня однофазных трансформаторов возможны две группы соеди- нений: нулевая и шестая (рис. 2.78). Для нулевой (или двенадцатой) сдвиг между напряжениями равен 0° минутная и часовая стрелки
совпадают (рис. 2.78, а).. Для шестой группы сдвиг между напряжениями 1800 , стрелки показывают 6 ч (рис. 2.78, б). Эти группы обо-
значаются соответственно 1/I-0 и 1/1—б. Стандартизованa и применяется группа 0.
a
1
Рис. 2.78. Группы соединений однофазных трансформаторов
В трехфазных и многофазных трансформаторах возможны Голь-
шие комбинации обмоток, и поэтому рассматриваются схемы соеди-
нения обмоток. Наибольшее применение имеют схемы соединения
в звезду и треугольник (рис. 2.79).
Схема соединения в зигзаг применяeтся редко (рис. 2.80), а дру-
гие комбинации соединений обмоток практически не применяются. Схема соединения в звезду обозначается буквой Y, соединения
в треугольник — Л, в зигзаг — Z. .
B соединениях в звезду и зигзаг можно вывести нулевую точку.
Вэтом случае получаются соединения в звезду c нулевой точкой и
взигзаг c нулевой точкой.
1 |
198 |
Элвктротехнйка и электрохнка |
A В с
б
Рис. 2.79. Схемы и векторные диаграммы соединения обмоток: a — Звезда; б — треугольник
Рис. 2.80. Схема и векторная диаграмма соединения в зигзаг
Для многофазных трансформаторов остаются эти же принципы соединения обмоток. Например, для пятифазной системы схемами соединения будут пятифазная звезда и пятиугольник (рис. 2.81, a, б, для т- фазной системы - т-фaзнaя звезда и т- угольник.
аб
Рис. 2.81. Пятиугольная звезда (а), пятиугольник (б) .
199Глава 2. Электромагнйтныё устройства и электрические машины
Втрехфазной 'системё схемы соединений Уи а образуют 12 групп
соединений co сдвигом фаз линейньУх напряжений на 30°, что соответствует 12 цифрам .циферблата часов:
Стандартизованы две группы соединений Y/ У--0 и У/Л- 11: (рис ; 2.82) co сдвигом фаз 0° и 330°. В эксплуатации .вполне достаточно иметь две группы соединений .и не вып скать.10 остальных групп. .
Рис. 2.82. Группы соединений трехфазных трансформаторов а4» и к 11»
Опытным путем группа соединения определяется следующим об-
разом. Соединяют одноименные выводы: обмоток высшего и низшего напряжений, например .А -и a. Присоединяют трансформатор к сети c
симметричным напряжением и измеряют напряжения, между_ выводами трансформатора. По измеренньдм напряжениям строят векторнyю
диаграмму, которая. должна совпасть c одной из диаграмм табл. 2.1.
После этого определяют группу соединения трансформатора.