Библиотека технической литературы. Книги, программы, статьи, схемы и др.

233354431
воскресенье 22 апреля 2018

Главная

Гидропривод

Оборудование

Справочники

Робототехника

Машиностроение

Электропривод

Электротехника, радиотехника

Рефераты

Обмен ссылками

Поиск

КИНОблог

 


 

Форум >>>

adfun.ru

Страницы: << .... 20 21 [22] 23 24 25 26 27 28 29 30 .... >>

ГЛАВА ПЯТАЯ

СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 5-1. НАЗНАЧЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ

Для расчета электрических цепей (сетей, установок) бывает удобно представить трансформатор или реактор в виде наглядной схемы цепи с сосредоточенными параметрами, не содержащей взаимных индуктивностей. При такой замене электрические условия в остальной цепи не должны измениться. Схемы замещения можно применять не только для расчета «внешней» цепи, но и для анализа ряда процессов внутри трансформатора или реактора, например расчета распределения тока по параллельно соединенным частям обмоток, расчета напряжения КЗ сложного трансформатора или трансформаторного агрегата, определения добавочных потерь в комбинированном режиме работы или поиска режима, в котором максимальны полные потери или потери, в отдельной детали [5-1, 5-2].'По схемам замещения можно рассчитывать как установившиеся процессы при различных частотах, так и переходные. В последнем случае вместо комплексных сопротивлений ветвей схемы Z следует пользоваться операторными сопротивлениями z(p) или операторами z по (4-21). Реакторы, соответствующие по своим- параметрам ветвям схемы замещения, можно применять для замены моделей трансформаторов при физическом моделировании^ электроустановок и энергосистем. Иногда анализ схемы замещения и ее связи со схемой магнитной цепи трансформатора или реактора помогает лучше понять происходящие процессы, сформулировать допущения о картине магнитного поля, определить, какие именно параметры трансформатора влияют на режим работы и требуемые характеристики.

С целью получения не слишком сложной схемы замещения ограничивают круг рассматриваемых процессов и прнебрегают параметрами и явлениями, несущественными в исследуемой группе задач. Например, при расчете нагрузочных режимов не учитывают намагничивающий ток. Обычно фиксируют одну частоту, для которой предназначена схема замещения, хотя существуют схемы, пригодные в относительно широком диапазоне частот, в том числе с учетом потерь разных видов и изменения картины магнитного поля при насыщении стали [5-ї]/

Важнейшим условием для возможности создания обычных (привычных) схем замещения является отказ от прямого учета потенциалов цепей, присоединенных к разным обмоткам трансформатора. Проще всего предположить, что эти цепи связаны между собой только через магнитное поле в рассматриваемом трансформаторе. Тогда без искажения явлений можно соединять между собой начала или концы разных обмоток непосредственно или через элементы, имеющие определенные комплексные сопротивления (эти сопротивления определяются из анализа соответствующих уравнений). в отдельных случаях (например, в обычных автотрансформаторах; при параллельном соединении пар обмоток с одинаковыми коэффициентами трансформации) указанное условие излишне — нужные воображаемые соединения лишь повторяют реальные гальванические соединения. В общем случае реальные соединения разных обмоток для построения схемы замещения следует разорвать и заменить уравнениями, отражающими условия баланса токов и напряжений. Поэтому на схемах замещения, как правило, не удается изобразить последовательное соединение обмоток, соединение в треугольник и т. п.

Для анализа переходных процессов с учетом несимметрии и магнитной связи обмоток разных фаз необходимо рассматривать каждую обмотку фазы как отдельную обмотку, а ее соединение с обмотками других фаз выразить соответствующими уравнениями. При этом схемы замещения не облегчают расчет и лучше пользоваться непосредственно схемами магнитной и электрической цепей, а при расчете на цифровых эвм— уравнениями. Наиболее эффективно комплексное использование разных методов. в частности, схема магнитной цепи дает наглядное изображение расчетной задачи, помогает сформулировать допущения, связать параметры трансформатора и электрической схемы замещения с конструкцией и размерами его элементов, определить коэффициенты, входящие в систему уравнений индуктивно связанных цепей. При этом бывает целесообразно использовать не сами коэффициенты, определяемые по упрощенной схеме магнитной цепи относительно грубо, а лишь соотношения между разными коэффициентами. Схемы замещения являются эффективным вспомогательным средством, иллюстрацией к. задачам.

Если задачу нельзя решить другими методами ввиду отсутствия исходных данных, то она неразрешима и с помощью схем замещения.

5-2. Способы построения схемы замещения

Для построения схемы замещения трансформатора возможны два противоположных подхода:

1. Трансформатор представляют в виде «черного ящика», о внутреннем устройётве которого ничего не известно, а доступны лишь несколько комплектов внешних выводов. Возможно с любой точностью и в любом количестве определить внешние характеристики, например собственные и взаимные сопротивления или проводимости (переходные, операторные или комплексные, зависящие или не зависящие от температуры, скорости процессов, токов и напряжений и т. п.). Любая электрическая схема, имеющая такие же внешние характеристики, является схемой замещения. Число ветвей схемы при линейных характеристиках должно быть не меньше числа независимых параметров оригинала, например числа собственных и взаимных индуктивностей пар обмоток — числа сочетаний по 2 из , т. е. не меньшеВсе формы схемы, удовлетворяющие этому условию, равноправны. Например, для двухобмо-точного трансформатораи возможны Т- и П-образная схемы, для многообмоточного чаще всего рисуют полный многоугольник, хотя возможны и другие схемы Г5-1]. Принципиально такой подход всегда правильный, но для реальных трансформаторов со стальным магнитопроводом без зазоров совершенно непригодной (если не принять серьезнейшие допущения, например если не пренебречь влиянием насыщения стали). В публикациях о схемах замещения часто описывается именно этот подход, причем считается, что все параметры трансформатора известны с достаточной точностью. В результате часто описанные схемы невозможно использовать или же их применение на практике приводит к грубым ошибкам из-за разностей близких величин.

2. Полностью известны внутреннее устройство трансформатора и все процессы в нем, описанные достаточно просто. Магнитное поле настолько четкое, что может быть разделено на ряд отдельных областей, изображаемых на схеме магнитной цепи как ветви с сосредоточен-

ными параметрами (в некоторых частных случаях удается получить простую схему замещения и при распределенных параметрах [5-1, 5-3]). По схеме магнитной цепи и ее уравнениям строится электрическая схема замещения. Если схема магнитной цепи может быть изображена на плоскости без пересечений ветвей, то для такого построения существует простой формальный прием (см. § 5-3 и [5-1]). Число ветвей схемы равно числу независимых элементов магнитной цепи, а электрические (активные) сопротивления обмоток включаются в схему дополнительно. Такой подход, основанный на серьезнейших допущениях о картине магнитного поля, приводит к относительно простым и наглядным схемам замещения, параметры ветвей которых легко определить по конструктивным данным и свойствам материалов „трансформатора. Внешние характеристики определяются по схемам замещения. Однако приемлемость допущений можно проверить только экспериментально или же более подробным теоретическим рассмотрением изучаемых режимов. Такие схемы могут удовлетворительно соответствовать одним группам режимов и очень плохо — другим.

Наиболее целесообразен комбинированный путь — выбор формы схемы замещения на основе рассмотрения картины магнитного поля и упрощенной схемы магнитной цепи, но определение параметров важнейших ветвей схемы замещения по измеренным или рассчитанным независимо от упрощенной схемы замещения внешним характеристикам трансформатора. В то же время параметры второстепенных ветвей или соотношения параметров разных ветвей схемы замещения, для определения которых нет более достоверных данных, целесообразно рассчитывать на основе схемы магнитной цепи." Например, для двухобмото'чного трансформатора достоверно известны только два параметра —ток XX и напряжение КЗ, а его полная схема замещения имеет 2(2+1)/2=3 ветви. По упрощенной схеме магнитной цепи и соотношениям размеров можно определить недостающий третий параметр (например, соотношение сопротивлений двух ветвей) гораздо точнее, чем его возможно непосредственно измерить обычными приборами.

Если магнитопровод многообмоточного трансформа» тора содержит только один замкнутый контур, сцепленный с обмотками (например, все рассматриваемые об'

котки расположены на. одном или двух стержнях), то появляется возможность поставить в соответствие каждой из п обмоток и каждой из ветвей схемы замещения, присоединенных к общему выводу, один из участков магнитопровода [5-1]. Тогда можно определить параметры каждой ветви по конструктивным' данным соответствующего участка. Для деления магнитопровода на участки необходимо установить^ или предположить, в каких частях магнитный поток?''пропорционален потоко-сцеплению каждой из обмоток. Остальная часть схемы замещения, содержащая в общем случае не менее п(п1)/2 ветвей, при этом не затронута. Для определения параметров ветвей этой части схемы замещения (ветвей, не присоединенных к общему выводу) обычно принимают, что магнитная проницаемость магнитопровода бесконечно велика. Тогда все ветви, присоединенные к общему выводу, можно опустить и во всех опытах КЗ обеспечивается точный баланс МДС, при котором в трансформаторе имеется только поле рассеяния. Индуктивности рассеяния реально возможно измерить и рассчитать.

Таким образом, использовать все имеющиеся методы и решать, казалось бы, неразрешимые задачи [5-1] позволяет неодинаковый подход к двум частям схемы замещения: 1) преимущественно связанным с намагничивающим током и опытами XX (при которых приведенные измеренные собственные и взаимные индуктивности разных обмоток практически неразличимы); 2) связанным с полем рассеяния и опытами КЗ (не требующим недостижимой точности измерений или расчета).

В качестве расчетного приема можно рассматривать все магнитное поле я-обмоточного трансформатора или реактора, имеющего намагничивающий ток, как поле рассеяния («+1)-обмоточного трансформатора [5-1]. Например, для определения параметров схемы замещения трехобмоточного: трансформатора в виде полного четырехполюсника можно использовать формулы для четырехобмоточного трансформатора при отсутствии намагничивающего тока, приведенные в [1-12].

5-3. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ПО СХЕМЕ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Для контура и узла магнитной цепи и для узла и контура электрической цепи схемы замещения, не учи-

бывающей потери, имеем выражения соответственно!

где суммирование производится по всем участкам, входящим в контур, или ветвям, присоединенным к узлу.

Очевидная аналогия выражений является основой для простых формальных правил дуального преобразования схемы магнитной цепи в электрическую схему замещения, сформулированных Е. С. Черри в 1949 г. для планарных схем, изображаемых на плоскости без пересечения ветвей.

По этим правилам на каждом участке плоскости, ограниченном контуром магнитной цепи (в том числе участке плоскости вне схемы), необходимо поместить узел электрической схемы замещения. К каждому узлу присоединяются все элементы электрической цепи, заменяющие собой элементы магнитной цепи, входящие в данный контур. Каждое магнитное сопротивление заменяется соответствующей ему индуктивностью, а источник МДС или магнитного потока — источником тока или напряжения согласно выражениям:-

где шб — базисное число витков.

Для учета потерь в обмотках в источники следует ввести активные сопротивления ґ=гхй)2б/іііі2. При переменном токе в комплексных сопротивлениях ветвей Z можно учесть потери любых видов, имеющиеся на данном участке магнитной цепи. Пояснения и примеры применения этих правил имеются в [5-1]. При параллельном соединении нескольких ветвей магнитной цепи, имеющих обмотки, соответствующие этим обмоткам источники оказываются соединенными последовательно, а не подключенными к одному узлу, как это привычно для трансформаторов. Чтобы получать «привычные» схемы замещения, необходимо иметь возможность охватить МДС всех обмоток одним контуром, иначе теряют смысл понятия «намагничивающий ток» и «суммарная МДС всех обмоток», становится неясным понятие «коэффициент трансформации». Такой контур всегда имеется, если все обмотки сосредоточены на одном или двух стержнях. Если этот контур можно изобразить наружным на схеме

 

Библиотека технической литературы теперь находится по адресу http://bamper.info

При использовании материалов с сайта ссылка на spravka.w6.ru обязательна

                 Наша кнопка:

Copyright © 2008 Spravka

  bigmir)net TOP 100Яндекс цитированияКупите рекламу от 5 центов за клиента!Рейтинг@Mail.ruПокупаем рекламу. Дорого.Rambler's Top100ПРОДВИЖЕНИЕ и РАСКРУТКА 
WEB сайта (сайтов) в сети ИнтернетМЕТА - Украина. Рейтинг сайтов.



Москаленко 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20  
Зимин 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38  
Лейтес 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65