Расчёт режимов трансформаторов с расщеплённой обмоткой и определение в них потерь мощности

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3

Тема: РАСЧЁТ РЕЖИМОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ С РАСЩЕПЛЁННОЙ ОБМОТКОЙ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ В НИХ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ

            3.1 Теоретические сведения

Трансформатор с расщеплённой обмоткой вторичного напряжения может работать в двух режимах:

1) с параллельной работой вторичных обмоток (рисунок 1, а);

2) с раздельной работой вторичных обмоток (рисунок 1, б).

В первом случае схема замещения, формулы расчёта её параметров и расчёт режима трансформатора ничем не отличаются от двухобмоточного трансформатора.

Во втором случае каждая из частей вторичной обмотки будет питать свою нагрузку, а схема замещения представляется в виде двух отдельных ветвей.   

            Рисунок 1 – Обозначение на принципиальной электрической схеме и схема замещения трансформатора с расщеплённой обмоткой: а – параллельная работа на одну нагрузку; б – раздельная работа на разные нагрузки

Активные и реактивные сопротивления схемы замещения трансформатора с расщеплённой обмоткой, работающего в режиме раздельного питания нагрузок двух секций подстанции, находятся с использованием паспортных данных по выражениям:

[Ом];                                                     (1)

[Ом].                                                  (2)

Потери холостого хода определяются так же, как и для двухобмоточного трансформатора.

Коэффициенты трансформации находят по формулам:

                                                             (3)

где  и – номинальные напряжения двух частей обмотки низшего напряжения трансформатора.

Если , то части обмотки низкого напряжения могут работать только раздельно.

Если , то , и тогда трансформатор кроме раздельного (рисунок 1, б) может также работать и в параллельном (рисунок 1, а) режиме.

При расчёте режима трансформатора с расщеплённой обмоткой, работающего в режиме раздельного питания нагрузок (рисунок 1, б), обычно известны:

1) мощности в двух узлах из трёх (S₁ и S₂, S₁ и S₃, S₂ и S₃) и напряжение в одном из узлов, в котором известна мощность; при этом мощность в одном узле и напряжения в двух узлах не известны и их нужно найти;

2) мощности в двух узлах из трёх (S₁ и S₂, S₁ и S₃, S₂ и S₃) и напряжение в одном из узлов, в котором не известна мощность; при этом мощность в одном узле и напряжения в двух узлах не известны и их нужно найти.

В любом случае расчёт режима сети начинается с узла, в котором известна мощность! При этом если расчёт мощностей ведётся от узла, в котором известно напряжение, то в формулу потерь мощности в ветви подставляется это напряжение. Если напряжение в узле, от которого ведут расчёт мощности в ветви, не известно, то в данную формулу подставляется номинальное напряжение высокой обмотки трансформатора U_ВН.

Примеры расчёта     

            Пример 1. Для трансформатора с расщеплённой обмоткой, работающего в режиме раздельного питания нагрузок (рисунок 1, б), известны: и , U₁;

нужно найти: , U₂ и U₃.

Порядок расчёта режима:

– находят мощность в конце ветви 1-2 S_т.1^К:

;

– определяют потери мощности в ветви 1-2 по напряжению U_ВН, т.к. U₂^В неизвестно:              

– рассчитывают мощность в начале ветви 1-2 S_т.1^Н:

;

– находят мощность в конце ветви 1-3 S_т.2^К:

;

– определяют потери мощности в ветви 1-3 по напряжению U_ВН, т.к. U₃^В неизвестно:              

– рассчитывают мощность в начале ветви 1-3 S_т.2^Н:

;

– рассчитывают мощность источника питания S₁:

;

– находят напряжения U₂^В и U₃^В:

– находят напряжения U₂ и U₃:

Пример 2. Для трансформатора с расщеплённой обмоткой, работающего в режиме раздельного питания нагрузок (рисунок 1, б), известны: и , U₂;

нужно найти: , U₁ и U₃.

Порядок расчёта режима:

– находят мощность в конце ветви 1-2 S_т.1^К:

;

– определяют напряжение :

;

– определяют потери мощности в ветви 1-2 по рассчитанному напряжению U₂^В:

– рассчитывают мощность в начале ветви 1-2 S_т.1^Н:

;

– находят мощность в конце ветви 1-3 S_т.2^К:

;

– определяют потери мощности в ветви 1-3 по напряжению U_ВН, т.к. U₃^В неизвестно:              

– рассчитывают мощность в начале ветви 1-3 S_т.2^Н:

;

– рассчитывают мощность источника питания S₁:

;

– находят напряжение U₁:

;

– находят напряжение U₃^В:

– находят напряжения U₃:

            3.2 Задание на самостоятельную работу

Рассчитать режим работы трансформатора с расщеплённой обмоткой, работающего раздельно. Исходные данные приведены в таблице 1.

            Таблица 1 – Исходные данные к расчёту