Трансформатора увеличивается

При уменьшении геометрических размеров поверхность охлаждения трансформатора уменьшается медленнее, чем объем и пропорциональное объему количество выделяющегося тепла. Поэтому для сохранения неизменным теплового состояния при уменьшении мощности увеличивают расчетные значения плотности тока в обмотках и индукции в магнитопроводе. Это обеспечивает также уменьшение массы и объема трансформатора. Увеличение плотности тока в обмотках приводит к возрастанию их активного сопротивления Rtt и отношения A/^JJ/SHOM по сравнению с трансформаторами средней и большой мощности.

Емкостной фильтр и выпрямители с умножением напряжения. Рассмотрим работу выпрямителя с простым емкостным фильтром на примере двухполупериодной мостовой схемы ( 14.9, а). Временные диаграммы напряжения на выходе такого выпрямителя ( 14.9, б) показывают, что наличие конденсатора изменяет работу диода. Действительно, напряжение на верхней обкладке конденсатора Сф приводит к тому, что потенциал на катодах диодов становится положительным по отношению к «земле», так как диоды открыты только в те моменты, когда потенциал анода выше потенциала катода. Через оба диода будет проходить ток лишь на тех отрезках времени, когда напряжение между анодом и катодом будет положительным, т. е. когда потенциал анода будет выше потенциала катода. В результате, несмотря на положительное по отношению к «земле» напряжение на аноде диодов VD1 и VD3 на отрезке времени от 0 до t\, оказываются закрытыми оба диода. При t = t\ потенциалы анодов и катодов диодов VD1 и VD3 сравниваются, диодная пара VD1 VD3 откроется и начнется заряд конденсатора от верхнего зажима вторичной обмотки трансформатора. Увеличение напряжения на конденсаторе приводит к одновременному возрастанию потенциалов на катодах диодов VD1 и VD3. В момент t = ti потенциалы анодов и катодов диодной пары VD1 VD2 снова сравняются, диоды закроются, заряд конденсатора закончится и начнется его разряд через нагрузку RH со скоростью, определяемой постоянной времени

Увеличение стоимости сказывается особенно сильно с ростом мощности трансформатора и напряжений его обмоток. Практически напряжения обмоток ВН сухих трансформаторов ограничиваются верхним пределом Ш—15кВ и мощность — значениями 1600—2500кВ-А. Сухие трансформаторы большей мощности выпускаются сравнительно редко.

увеличению массы стали и металла обмоток трансформатора. Увеличение индукции приводит к экономии активных материалов, но вызывает повышения потерь и особенно тока холостого хода. Рациональный выбор индукции должен производиться на основании экономических расчетов (§ 11-1). Рекомендуемые значения индукции в стержнях современных силовых трансформаторов приведены в табл. 2-9.

Особое значение для многослойных цилиндрических обмоток из прямоугольного провода, предназначенных для трансформаторов мощностью от 630 до 80000 кВ-А, имеет обеспечение достаточной механической прочности этих обмоток при коротком замыкании трансформатора. Это достигается плотной намоткой каждого слоя обмотки с механическим осевым поджимом. Рекомендуется после намотки и сушки спрессовать обмотку на прессе с силой, близкой к расчетной осевой силе при коротком замыкании. Обмотки, намотанные и обработанные по такой технологии, обычно хорошо выдерживают полное короткое замыкание трансформатора. Увеличение механической прочности может дать вакуумная пропитка обмотки лаком после намотки и сушки с последующим запеканием лака. Некоторые иностранные фирмы применяют также склеивание витков каждого слоя и слоев между собой специальной пастой, наносимой при намотке обмотки.

Вместе с ростом мощности трансформатора возникает необходимость в развитии его системы охлаждения (см. § 3.4), основные элементы которой размещаются на баке трансформатора. Увеличение поверхности охлаждения может производиться различными путями. В трансформаторах мощностью до 630 кВ-А включительно возможно использование бака со стенками из тонколистовой стали толщиной 1,0—1,5 мм, имеющими форму волновой поверхности (см. 9.11). У этих же трансформаторов увеличенная охлаждаемая поверхность может быть образована установкой стальных гнутых труб с толщиной стенки 1,0—1,5 мм. Стальные круглые трубы диаметром 30—60 мм или овальные располагаются вертикально параллельно стенке бака. Концы труб изгибаются и ввариваются в верхнюю и нижнюю части стенки. В случае необходимости вокруг бака располагаются два-три и, как правило, не более четырех рядов труб. Бак этого типа обеспечивает хорошую теплоотдачу, обладает высокой механической прочностью, прост в производстве. Трубчатый бак находит применение также и в трансформаторах мощностью 1000—1600 кВ-А.

Напряжение, трансформируемое в цепь вторичной обмотки, в значительной степени зависит от намагничивающего тока трансформатора, увеличение которого приводит к дополнительному падению напряжения на сопротивлениях в контуре пер-

Общими недостатками схем с предохранителями являются недостаточная чувствительность при перегрузках, при малых токах повреждения и при минимальных режимах нагрузок, большой разброс защитных характеристик (до + 10%), вероятность возникновения неполнофазного режима при перегорании плавкой вставки только на одной фазе, например, вследствие увеличенного старения этой вставки или же при несимметричной перегрузке защищаемого трансформатора, увеличение времени перерыва питания при замене предохранителей по сравнению с релейной защитой, особенно на подстанциях без обслуживающего персонала, и практически невозможность применения автоматики для резервирования.

Общими недостатками схем с предохранителями являются недостаточная чувствительность при перегрузках, при малых токах повреждения и при минимальных режимах нагрузок; большой разброс защитных характеристик (до ±10%); вероятность возникновения неполнофазного режима при перегорании плавкой вставки только на одной фазе, например вследствие увеличенного старения этой вставки или же при несимметричной перегрузке защищаемого трансформатора; увеличение времени перерыва питания при замене предохранителей по сравнению с релейной защитой, особенно на подстанциях без обслуживающего персонала, и практически невозможность применения автоматики для резервирования.

за счет повышающего или понижающего трансформатора увеличивается соответственно общий коэффициент усиления по напряжению или по току (для транзисторных усилителей весьма характерно применение понижающих трансформаторов);

Опытные данные показывают, что при уменьшении частоты на 1 % реактивная мощность асинхронного двигателя и трансформатора увеличивается примерно на 2%.

1. Почему при увеличении тока во вторичной обмотке трансформатора увеличивается ток в первичной обмотке? Как при этом изменяется поток взаимоиндукции, индуктируемая им э. д. с. и потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток? Вследствие чего при увеличении нагрузки изменяется напряжение на вторичной обмотке трансформатора? Почему трансформатор не может работать от сети постоянного тока?

г) Трансформаторы с принудительной циркуляцией масла. Скорость, с которой происходит естественная циркуляция масла, весьма невелика — порядка нескольких миллиметров в секунду. Исследование вопроса показывает, что если мы увеличим скорость циркуляции масла в т раз, то мощность трансформатора при тех же превышениях температуры обмотки возрастет в -\f т раз. Если, например, т = 3, то мощность трансформатора увеличивается примерно на 30%. Чрезмерное увеличение скорости циркуляции масла неприемлемо, так как это сопряжено с большими потерями энергии в насосной установке.

Если напряжение на выводах вторичной обмотки увеличить, например, в 100 раз, то во столько же раз уменьшится величина тока. Снижение величины тока существенно для передачи электрической энергии на расстояние, так как позволяет значительно уменьшить потери мощности, пропорциональные квадрату тока. Примерная схема электропередачи, в которой используется высокое напряжение, показана на 5.29. В начале линии электропередачи с помощью повышающего трансформатора увеличивается напряжение до ПО кВ. При этом напряжении электроэнергия передается на расстояние. В конце электропередачи энергия вновь преобразуется, причем напряжение уменьшается до величины 10 кВ, а затем и до более низкой величины — • 0,22 кВ. Повышение напряжения линии электропередачи до ПО кВ позволяет в приведенной схеме в 500 раз уменьшить величину тока в линии по сравнению с током, притекающим в нагрузку.

3. Почему при увеличении нагрузки трансформатора увеличивается ток в первичной обмотке?

Как известно Л. 101, при переходе волны напряжения из цепи с меньшим волновым сопротивлением — в данном случае из линии — в цепь с большим волновым сопротивлением — в трансформатор — напряжение на зажимах трансформатора увеличивается и в пределе может удвоиться ( 21-11, а, б). Время, за которое напряжение U0 на входном зажиме трансформатора возрастает до двойного значения 2U0 = U, весьма невелико — порядка 0,1 мксвк. За это время, т. е. практически мгновенно, емкостная цепь трансформатора ( 21-10) заряжается, и создается картина начального

Кроме того, трансформатор может быть перегружен зимой за счет снижения его нагрузки в летнее время, т. е. когда нагрузка снижается вообще и естественный срок службы трансформатора увеличивается за счет снижения температуры металла обмоток. В соответствии с этим допускается перегрузка в зимнее время на 1% на каждый процент недогрузки в летнее время, но всего не более чем на 15%. Общая перегрузка не должна превышать 30%, т. е.

Кроме того, трансформатор может быть перегружен зимой за счет снижения его нагрузки в летнее время, т. е. когда нагрузка снижается вообще и естественный срок службы трансформатора увеличивается за счет снижения температуры металла обмоток. В соответствии с этим допускают перегрузку в зимнее время на 1 % на каждый процент недогрузки в летнее время, но всего не более чем на 15 %. Общая перегрузка не должна превышать 30 %, т. е.

Кроме того, трансформатор может быть перегружен зимой за счет снижения его нагрузки в летнее время, т. е. когда нагрузка снижается вообще и естественный срок службы трансформатора увеличивается за счет снижения температуры металла обмоток. В соответствии с этим допускается перегрузка в зимнее время на 1 % на каждый процент недогрузки в летнее время, но всего не более чем на 15%. Общая перегрузка не должна превышать 30%, т. е.

Если бы трансформатор все время работал при температуре нагрева обмоток, равной 105° С, то срок его службы был бы менее двух лет. В действительных условиях работы трансформаторов температура окружающего воздуха изменяется как в течение суток, так и по сезонам. Если при этом температура нагрева обмоток изменяется от +105 С до некоторого меньшего значения, то уменьшается износ изоляции обмоток, а срок службы трансформатора увеличивается. При номинальных температурных условиях охлаждения и номинальной нагрузке срок службы трансформатора составляет примерно 20—25 лет. Температура нагрева трансформатора обычно контролируется по температуре верхних слоев масла. Эта температура по правилам технической эксплуатации не должна превышать +95" С для системы охлаждения М, Д(см. ниже).