Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf

Отношение общего числа витков к числу витков грубой регулировки нахо­ дим по (3.16):

w/wrp = y/rw/wnjl = 1/20 » 4,47.

лировки — пределы с диапазоном 5% (на рис. 3.18—10+-15%). В пределах этих 5% регулировка произ­

водится передвижением движка потенциометра. Так, на рис. 3.18 ко вторичным зажимам (напряжение U') подключены две секции по 20%, две секции по 5% и часть потенциометра (0н-5% в зави­ симости от положения движка).

63

Отличие автотрансформатора напряжения от трансформатора заключается лишь в том, что отдельная первичная обмотка отсут­ ствует. Первичное напряжение присоединяется ко всей вторичной обмотке (при отношении k^U '/U = 1) или к ее части (при &= = U'jU>l). Иногда, напротив, вторичная обмотка представляет часть первичной (k=U'/U<l). В тех случаях, когда обмотки гру­ бой и плавной регулировок непосредственно электрически не соеди­ нены (см. рис. 3.18), в качестве первичной обмотки или ее части может быть использована только обмотка грубой регулировки или ее часть.

§ 3.11. Требования при расчете регулируемого трансформатора напряжения

В курсах электрических машин рассматриваются вопро­ сы расчета трансформаторов. В литературе [Л. 16] рассматрива­ ются также вопросы расчета трансформаторов малой мощности, предназначенных преимущественно для радиотехники. Однако режим работы трансформаторов напряжения, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики, и требования, предъ­ являемые к этим трансформаторам, существенно отличаются от режима мощных силовых трансформаторов и требований к ним. Поэтому и методы расчета силовых трансформаторов в данном случае не могут быть рекомендованы. Трансформаторы малой мощ­ ности, используемые в радиотехнике, несколько ближе к рассмат­ риваемым. Некоторые соотношения, рекомендуемые при расчете радиотрансформаторов, должны применяться и при расчете рассчи­ тываемых трансформаторов. Однако имеются и различия, делаю­ щие невозможным полное использование существующей методики.

Наиболее существенные различия заключаются в следующем: 1. Силовые и радиотрансформаторы работают в режиме мало изменяющихся напряжений. Рассматриваемые трансформаторы на­ пряжения должны, как правило, сохранять основные параметры

при резко изменяющихся напряжениях.

2. Главным требованием при расчете трансформаторов являет­ ся снижение стоимости, веса или потерь мощности.

При расчете рассматриваемых трансформаторов, стоимость ко­ торых ничтожна по сравнению со стоимостью обслуживаемой ими установки, вопросы стоимости практически не имеют значения. Существенное значение имеют габариты.

Однако уменьшение общего веса трансформаторов не всегда отражает конструктивные требования, предъявляемые к габаритам рассматриваемых трансформаторов. При одном и том же общем весе возможно значительное увеличение одних линейных размеров при резком сокращении других. Возможно значительное увеличе­ ние размеров пластин при уменьшении их числа или, наоборот, увеличение пакета при малых размерах пластин. Такие излишне плоские или кишкообразные трансформаторы, даже имеющие ма­

64

лый вес, часто неудобны для встраивания в общее комплектное устройство. Суммарные потери, хотя и определяют количество вы­ деляемого тепла и тем самым влияют на габариты, также редко имеют решающее значение.

3.Весьма существенным фактором для рассматриваемых транс­ форматоров является их линейность в широком диапазоне напря­ жений на входе.

4.Для рассматриваемых трансформаторов нецелесообразно разрабатывать специальный стандарт пластин. Используются, как правило, пластины существующих стандартов.

5.Существенно изменение сопротивления короткого замыка­

ния в процессе регулировки, что в силовых трансформаторах обыч­ но не рассматривается.

В основу расчета трансформатора или автотрансформатора должны быть положены следующие исходные данные:

1)допустимо ли применение автотрансформатора или требуется отсутствие гальванической связи первичной и вторичной цепей, для чего необходим трансформатор;

2)диапазон изменения напряжения на входе, в котором транс­ форматор или автотрансформатор должен обеспечить требуемые параметры;

3)пределы регулировки коэффициента k = U'IU от &р.мИн До

нитного поля; Ро — удельные потери в стали сердечника; 6) требования к линейности — допустимое отклонение факти­

ческого значения коэффициента к в максимальном (к') и в мини­ мальном (к") режимах по отношению к расчетному значению kv:

7) допустимое внутреннее сопротивление гвн или изменение внутреннего сопротивления в процессе регулировки ДгВц.

В некоторых случаях выбор пластин стали для трансформатора ограничен; в этом случае могут быть заданы и размеры пластин.

Требования пп. 6 и 7 иногда удовлетворяются лишь по мере возможности при минимальных габаритах. Иногда эти требования являются определяющими, и для их удовлетворения идут на уве­ личение габаритов.

В качестве внутреннего сопротивления учитывается обычно только омическое сопротивление обмоток, поскольку индуктивное сопротивление рассеяния для маломощных трансформаторов весь­ ма мало. Рассмотрим, от каких факторов зависят нелинейность и внутреннее сопротивление трансформатора и какие меры следует принимать для их уменьшения.

Эквивалентная схема трансформатора показана на рис. 3.19. Входное напряжение U и все сопротивления приведены ко вторич­ ной обмотке. В качестве расчетного значения отношения k = U'lll принимается обычно (пренебрегая падением напряжения в обмот­ ках) отношение чисел витков обмоток

практически не оказывают влияния на действующее значение на­

пряжения U'.

Причина нелинейности заключается в изменении значения z^; чем

66

Пренебрежение величиной Ri по сравнению с величиной 2цмин и маКСнезначительно увеличивает расчетное отклонение от линей­ ности по сравнению с действительным. Обычно активная состав­

а) к уменьшению отношения Агр/2рМИН, т. е. к уменьшению от­ носительного колебания значения 2 ц,

б) к уменьшению отношения R\/zilмакс*

Следует отметить, что сопротивления R\ и 2 ц м огут быть при­ ведены как ко вторичной, так и к первичной цепи. П р и этом при­ веденные отношения не изменяются. П оскольку сопротивления R i и Zp, приведенные к первичной цепи, не меняются в процессе регу­

Внутреннее сопротивление трансформатора, как было указано в § 3.5 (см. также рис. 3.5), — это сопротивление короткого замы­ кания, т. е. сопротивление, замеренное со стороны вторичных за­ жимов при закороченных первичных, поскольку нормально к ним подводится напряжение, а не ток. Как следует из’схемы рис. 3.19, это сопротивление

При изменении числа витков вторичной обмотки трансформа­ тора в процессе регулировки внутреннее сопротивление умень­ шается с уменьшением числа витков. Приведенное сопротивление первичной обмотки, как следует из (3.23), меняется пропорцио­ нально квадрату числа витков. Сопротивление вторичной обмотки также уменьшается с уменьшением числа витков, так как умень­ шается длина обмотки.

Таким образом, наибольшим внутреннее сопротивление будет при всех включенных витках вторичной обмотки. Это и является наихудшим расчетным случаем. При весьма малом числе витков