Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 1
ния. Емкости (конденсаторы) нормируются по допустимому на пряжению и значению емкости. Те и другие выпускаются в широ ком диапазоне нормируемых величин и конструктивных исполне ний. Индуктивности же готовыми не выпускаются и потому под лежат расчету.
Расчет дросселя, т. е. индуктивной катушки со стальным сер дечником, весьма близок к расчету трансреактора, рассмотрен ному в § 3.18 и 3.19. Однако дроссель, в отличие от трансреактора, имеет одну обмотку.
При расчете дросселя обычно должны быть заданы:
1) реактивное (индуктивное) |
сопротивление дросселя Хр, ом\ |
2) диапазон токов дросселя |
от f мин до Ляакс» з также значение |
длительного тока / дл, а; |
|
3)допустимое отклонение от линейности;
4)материал сердечника, определяемый характеристиками
р,, гн/м — f (В, тл) и Р0, вт/кг = f(B, тл)\
5) тип штампа пластин сердечника ((широкое или узкое окно) Требуется определить:
1)число витков w и марку провода обмотки;
2)размер пластин и толщину пакета сердечника а, м\
3)значение эквивалентного зазора 13, м, если он нужен;
4)активное сопротивление обмотки R, ом.
Если имеется регулировка, осуществляемая изменением числа
витков, расчет ведется для |
максимального числа витков. |
||
1. Выбор индукций производится так же, как для трансреак |
|||
тора, на основе выражения |
(3.116) и кривой р = /(В ). Методика |
||
выбора не отличается от |
изложенной |
в § 3.12. |
Определяются |
•бмакс» Вцил, Рмакс> Рмин. а ТЗКЖе Цср по |
(3.106). |
6о<8, то сер |
|
2. Определяется значение б0 по (3.107). Если |
дечник выполняется без зазора: /3=0. Если же 8о>6, то 13/1Мопре деляется по (3.109).
3. |
Определяются сечение snp= 7дл/Д и марка |
провода |
обмотки. |
||||
4. |
Так же, как при |
расчете |
трансреактора, |
определяющими |
|||
для |
выбора размеров |
пластин |
являются |
значение |
объема V и |
||
отношение сечения окна к длине магнитной линии s0flM. |
Однако |
||||||
выражения (3.122) и |
(3.123) несколько |
изменяют |
свой |
вид. Так |
как в дросселе |
одна обмотка, |
то zBH= zp и соответствующие вели |
чины в (3.122) |
сокращаются. |
При выводе выражения (3.122) не |
учитывалось активное сопротивление. Соответственно следует для |
||
большей точности заменить zp значением Хр. Тогда выражение |
(3.122) принимает вид |
I* |
Y |
|
|
|
||
V |
макс |
р. макс |
(3.125) |
|
|
л/(1+6)*тВ2акс
Ввыражении (3.123) отпадает второй член в последней скоб ке, относящийся ко второй обмотке, и выражение принимает вид
Л8
_£о____ т ^макс ^дл (1 ~!~ 6) 10- « . |
(3.126> |
|
*и |
V + Л/макс k3 |
|
Так же, как при расчете трансреактора, возможны три случая. A. Значения V и s0//M по (3.125) и (3.126) [по (3.126) выби рается ближайший больший размер пластин] соответствуют одно му и тому же размеру пластин. Тогда этот размер пластин и сле
дует принять. |
a s0//M по |
Б. Значение V по (3.125) соответствует большему, |
|
(3.126) меньшему размеру пластин. Это указывает на |
целесооб |
разность увеличения зазора. Дальнейшие расчеты не отличаются
от рекомендованных |
для трансреактора |
(пункт |
4Б). |
|
B. Значение V |
по |
(3.125) соответствует меньшему, a s0/lM по |
||
(3.126) большему |
размеру пластин. При |
расчете |
трансреактора |
одно из возможных решений в этом случае состояло в уменьше
нии сопротивления zBH. При |
расчете |
дросселя |
такое |
решение |
||
невозможно, так как |
zBB= zp |
(точнее АВН=АР) задано. |
Остается |
|||
решение |
сохранить |
размер |
пластин |
(по 3.126), а объем — по |
||
(3.125) |
за счет неконструктивных соотношений |
размера |
пластин |
итолщины пакета в нарушение соотношений (3.47).
Внекоторых случаях возможно ухудшение линейности путем уменьшения индукции или зазора. При этом, как следует из (3.125) и (3.126), объем возрастает, а отношение s0/lM умень шается.
5.Определяется эквивалентный зазор 13 по известному отно шению и значению /м.
6.Выражение (3.121) дает возможность определить число вит ков w.
7.Выражение (3.111), учитывая совмещение первичной и вто ричной обмоток в одну (wi = w2), приобретает вид
|
|
X р |
2nfsw2 |
_ |
2nfsw2 |
(3.127) |
|
|
|
(м/Н-+ 1з+в |
|
1кт |
|||
|
|
|
|
|
|||
Из (3.127) |
может быть определено сечение s. |
значение |
|||||
При |
ц = Цмакс сопротивление |
имеет |
максимальное |
||||
Ар. макс- |
При |
максимальной же |
индукции магнитная |
проницае |
|||
мость и сопротивление имеют минимальное значение: |
|
||||||
|
|
Ар. МИН --- |
^хр . макс |
|
2nfsw2 |
(3.128) |
|
|
|
i + б |
|
(1+6 )1ыт |
|||
|
|
|
|
|
Определяется толщина пакета а из (3.48).
8.Если плотность тока А была уменьшена (см. п. 4Б), то уточняются сечение и марка провода обмотки.
9.Находится средняя длина витка и омическое сопротивление обмотки R.
10.Определяются потери в стали и эквивалентное этим поте рям активное сопротивление
119’
Rc = PoGoVH2= P0GoslJI2. |
(3.129) |
11. Находится суммарное активное сопротивление обмотки
R = Rcu + Rc. |
(3.130) |
В некоторых случаях важно получить меньшее значение R. При этом следует иметь в виду, что при неизменных размерах пластин и значении Хр увеличение зазора увеличивает число вит ков w пропорционально значению т —1/рМакс+ 4/(^мЦв). При этом
•омическое сопротивление возрастает пропорционально до2 [см. (3.30)] и, следовательно, пропорционально т2:
|
Ren = СхШ2. |
|
|
|
|
|
Одновременно с изменением зазора |
изменяется сечение s об |
|||||
ратно пропорционально т, |
что |
видно |
из |
(3.127) |
(s= m /w 2, а |
|
ю2= т 2). При этом объем |
V =s/M и |
Rc |
по |
(3.129) |
изменяется |
|
также обратно пропорционально т: |
|
|
|
|
||
|
Rc = Cjm . |
|
|
|
|
|
Минимум суммы Rea + Rc достигается при |
|
|
||||
или |
|
|
|
|
|
|
Схт2 = Cj2m, |
|
|
|
|||
т. е. |
^си = |
/?с/2. |
|
|
|
(3.131) |
|
|
|
|
Таким образом, если при отсутствии зазора Rcu<Rc/2, то имеется оптимальный зазор, при котором активное сопротивление
обмотки минимально. |
Учитывая, что отношение R c J R c ^ m 3, мож |
|||
но найти желательное |
значение т. После этого из [(3.121) |
нахо |
||
дятся витки, а из |
(3.127)— сечение. |
Однако выполнение |
такого |
|
зазора не всегда |
целесообразно, так |
как слишком маленький |
зазор может нарушить требования линейности, а слишком боль шой — излишне увеличить плотность тока.
§ 3.21. Фазоповоротные схемы
На рис. 3.1, 3.2 и 3.8 показаны способы получения напряжения или тока на выходе, сдвинутых по фазе относительно напряжения или тока на входе, при помощи активно-емкостных контуров, называемых часто фазоповоротными схемами.
Фазоповоротные схемы применяются для получения либо регу лируемого (см. рис. 3.1, 3.8), либо постоянного угла сдвига
(см. рис. 3.2).
120
а)Р а с ч е т |
ф а з о п о в о р о т н о й с х е м ы д л я |
н а п р я |
|
ж е н и й |
(см. рис. 3.1 и 3.2). |
|
|
Как |
следует |
из диаграммы рис. 3.1 в и г, напряжение на вы |
|
ходе опережает напряжение на входе на угол а и равно: |
|||
для схемы рис. 3.1,а (диаграмма 3.1,в). |
|
||
|
|
{]' = 0е<а, |
(3.132) |
для схемы рис. 3.1, б (диаграмма 3.1, г)
U' = Ueial2. |
(3.133) |
При этомсоотношение активного иемкостногосопротивле ний может быть найдено из треугольника тпх:
Xc/R — хп/тх - tg(a/2)
или
R = Acctg(a/2). |
(3.134) |
Внутреннее сопротивление схемы определяется со стороны вторичных зажимов при закороченных первичных.
Для схемы рис. 3.1, а сопротивление при этом состоит из двух одинаковых последовательно включенных элементов. Каждый из этих элементов представляет емкость С и активное сопротивле ние R, включенные параллельно. Таким образом, внутреннее со противление с учетом (3.134)
R (— /*с) |
2Xc ctg(a/2) |
2Xc cos — . (3.135) |
R - j X c |
= |
|
I ctg (a/2) — / | |
2 |
Для схемы рис. 3.1,6 внутреннее сопротивление также состоит из двух последовательно соединенных элементов. Один из них такой же, как и в схеме рис. 3.1, а, а другой — промежуточный трансформатор с полуобмотками, которые обтекаются встреч ными токами. При этом сопротивление каждой полуобмотки определяется только активной слагающей и индуктивностью рас сеяния, которыми практически можно пренебречь. Тогда внутрен нее сопротивление схемы
R ( - j X c ) |
= |
Хс cos — . |
(3.136) |
|
R — ixc |
||||
|
2 |
|
Нормальный режим работы фазоповоротной схемы для преоб разования напряжений (см. рис. 3.1 и 3.2) близок к режиму холо стого хода, поэтому потребляемая мощность определяется для этого режима.
Для схемы рис. 3.1, а при отсутствии компенсирующего дрос селя эта мощность
Snorp = 2U4\R + jX c \,
121
или, подставляя значение R из (3.134) и учитывая, что для этой схемы, согласно i(3.132), выходное и входное напряжения равны по.абсолютному значению ( U=Uf),
5n0Tp = (2t/'2/X c)sIn(a/2). |
(3.137) |
Для схемы рис. 3.1,6 пренебрегаем потреблением промежуточ ного трансформатора. Тогда потребляемая мощность с учетом
(3.134) и (3.133)
5потр = U*/1R - j X c ! = (4U'2/Хс) sin (a/2). |
(3.138) |
Произведение потребляемой мощности на внутреннее сопро тивление для постоянного угла поворота одинаково для обеих схем и не зависит от Хс~.
|
Sn0Tр zJiH= |
4U'2sin (a/2) cos (a/2) = 2U'1sin a. |
(3.139) |
|
Как |
следует из (3.139), это произведение |
зависит |
только от |
|
необходимого значения V на выходе и угла а. |
потребляемой мощ |
|||
Возможность одновременного уменьшения |
||||
ности |
и внутреннего |
сопротивления ограничивается |
условием |
|
(3.139). |
Зная произведение этих величин по |
(3.139), |
можно раз |
бить его на два множителя Sin0Tp и z bh в соответствии с предъяв ляемыми требованиями. После этого значение Хс может быть най дено из (3.135) или (3.137) для схемы рис. 3.1, а и из (3.136) или
(3.138) для схемы рис. 3.1, 6. Сопротивление R определяется |
по |
|||||||||
(3.134) . |
|
справедливо |
для |
схемы |
рис. |
3.1,6 |
при |
|||
Выражение (3.139) |
||||||||||
условии пренебрежения |
|
сопротивлением |
короткого замыкания и |
|||||||
потерями холостого хода |
промежуточного трансформатора. |
При |
||||||||
необходимости обе эти |
величины могут |
быть |
|
определены |
при |
|||||
расчете промежуточного трансформатора |
напряжения |
методами, |
||||||||
указанными в § 3.11, 3.12 и 3.13. |
|
хода, |
равные полной |
|||||||
Активные потери в режиме холостого |
||||||||||
потребляемой мощности |
при |
наличии компенсирующего |
дросселя |
|||||||
(потерями в дросселе пренебрегаем), |
|
|
|
|
|
|
||||
г, |
о |
|
|
_ j X c | |
. . о |
пп „ |
О |
• |
|
|
~ |
°потр | £ |
— ‘-’потр co s |
— |
|
|
|||||
Для схемы рис. |
3.1, |
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рхл = |
(U'2/Xc) sin a. |
|
|
(3.140) |
||||
Для схемы рис. 3.1, 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рх.х = (2U'2/Xc) sin a. |
|
|
(3.141) |
Активные потери в режиме короткого замыкания при протекаю щем через вторичные зажимы токе нагрузки / Нагр для схемы рис. 3.1, 6
122