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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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>

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