|
Конструкция и принцип действия трансформаторов
Трансформаторы не имеют подвижных частей, но рассматривают их обычно в теории электромашинных устройств.
Трансформаторы различают:
по уровню мощности – малой мощности, с номинальной мощностью 5 кВА и ниже у трехфазных и 4 кВА и ниже у однофазных трансформаторов;
силовые однофазные и трехфазные трансформаторы большей мощности;
по назначению – силовые трансформаторы систем энергоснабжения, предназначенные для преобразования электрической энергии с целью ее передачи и распределения с наилучшими технико-экономическими показателями;
трансформаторы питания – трансформаторы малой мощности, предназначенные для преобразования напряжения электрических сетей в напряжение, необходимое для питания электронной аппаратуры, маломощного электрического оборудования и бытовых устройств, статических преобразователей энергии и т.д.;
измерительные трансформаторы, расширяющие пределы измерения амперметров, вольтметров и ваттметров переменного тока; импульсные трансформаторы, предназначенные для формирования, передачи и преобразования импульсных сигналов; по числу фаз – одно- и трехфазные;
трансформаторы с числом фаз более трех встречаются только в некоторых специальных схемах; по числу обмоток в фазе – двух- и многообмоточные.
Трансформаторы выполняются с воздушным или с масляным охлаждением;
каждый из способов может быть либо с естественным теплообменом, или же с принудительной вентиляцией. В автоматических системах наиболее распространены однофазные и трехфазные трансформаторы питания малой мощности с воздушным охлаждением.
Конструкция однофазных трансформаторов питания.
Основные части трансформаторов – обмотки, осуществляющие электромагнитное преобразование энергии, и магнитопровод (магнитная система), выполненный из ферромагнита и предназначенный для локализации магнитного потока и усиления электромагнитной связи обмоток. Магнитопровод трансформаторов малой мощности изготавливают из листовой или ленточной электротехнической стали толщиной 0,1 - 0,35 мм.
Рис.1
В зависимости от конфигурации магнитопровода различают трансформаторы стержневого, броневого и кольцевого типов. Конструктивные схемы таких двух обмоточных трансформаторов с ленточным магнитопроводом представлены соответственно на рис. 1, а-б. Магнитопровод-1 навивают из узкой ленты на станках; при этом магнитопровод броневого типа (рис. 1, б) собирают из двух магнитопроводов стержневого типа. Слои ленты изолируют друг от друга тонким слоем окисла, пленкой лака или бумагой с целью уменьшения вихревых токов, наводимых в магнитопроводе переменным магнитным потоком. Навитые магнитопроводы трансформаторов стержневого и броневого типов разрезают на две половины по линии А-А для создания возможности монтажа на них заранее намотанных обмоток. После монтажа обмоток половины вновь соединяют и плотно стягивают специальными обжимами. Использование ленты, нарезанной вдоль направления наибольшей магнитной проницаемости материала, позволяет создавать магнитопроводы на всех участках которых магнитный поток идет по пути наименьшего магнитного сопротивления материала. Участки магнитопровода, на которых расположены обмотки, называют стержнями, остальные участки – ярмом. Для обеспечения постоянной магнитной индукции по всему магнитопроводу у трансформаторов броневого типа ширина центрального стержня в два раза больше, чем боковых участков ярма.
Релейная защита трансформатора
К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:
перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
замыкания внутри обмоток трансформатора.
Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.
Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.
Для этих целей служат несколько видов релейных защит.
Защита по максимальному току (МТЗ)
– срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (рис 1.1). Реле автоматики и срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.
При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.
Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле
Рис.1.1
L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо промежуточного реле.
Разновидностью МТЗ является защита по току отсечки.
При удалении трансформатора по линии от источника энергии ток короткого замыкания становится меньшим из-за потерь на сопротивление.
Вместе с тем задержка по времени для МТЗ не позволяет быстро отключить трансформатор при внутренних межфазных замыканиях, приводящих к выходу трансформатора из строя. Конструктивно защита по токовой отсечке (Рис. 1.2) отличается от МТЗ отсутствием реле времени. Селективность реле достигается подбором тока срабатывания реле автоматики. Данный ток должен быть равным току КЗ на защищаемом участке.
Рис. 1.2 Рис. 1.3 Релейная защита силовых трансформаторов
Срабатывание МТЗ по току обладает недостаточной чувствительностью в некоторых случаях, например при защите повышающего трансформатора. В данном случае защита запускается по напряжению (Рис. 1.3). Трансформаторы напряжения включенные между фазовых шин управляют работой реле автоматики и . Срабатывание этих реле происходит при понижении порога напряжения короткого замыкания. Алгоритм работы аналогичен МТЗ, но сторона подключения – всегда источник энергии.
Для отключения трансформатора при однофазных и многофазных замыканий на землю служит защита от токов нулевой последовательности.
Для эффективно заземленных схем (Рис. 1.4 слева) трансформатор тока автоматики включается непосредственно на нейтраль. Превышение тока по нулевому проводу запускает через реле автоматики А реле времени Т, которое спустя некоторое время включает промежуточное реле L и устройство отключения YAT.
Для остальных случаев защита нулевой последовательности выполняется аналогично МТЗ, только трансформаторы тока подключаются одним выводом к заземлению (Рис. 1.4 справа).
Рис.1.4
Релейная защита должна удовлетворять нескольким требованиям. КЗ на одном участке не должно приводить к отключению всей цепи электроснабжения и осуществляться с минимальным временем. Измерительные цепи должны обеспечивать надежное срабатывание при заданных значениях тока или напряжения в защищаемых линиях.
Do'stlaringiz bilan baham: |
