Как рассчитать ток по мощности трансформатора?

Пример 3.1. Расчёт параметров трёхфазного трансформатора

Трёхфазный трансформатор имеет следующие данные: номинальная мощность Sн = 63000 ВА, номинальные напряженияU1Н = 10000BиU2Н =U20= = 400 В, потери холостого ходаP0 = 265 Вт,потери короткого замыкания PКН = 1280 Вт, напряжение короткого замыканияuксоставляет 5,5 % от номинального значения, ток холостого ходаi0cоставляет 2,8 % от номинальной величины.

Определить: а) номинальные фазные напряжения первичнойU1НФи вторичнойU2НФобмоток при схеме соединения Y⁄∆ ; б) фазныйkфи линейныйkЛкоэффициенты трансформации; в) номинальные токи первичнойI1Ни вторичнойI2Нобмоток ;г) КПД при коэффициенте нагрузки β = 0,5 иcosφ2= 0,8; д) абсолютное значение напряжения короткого замыкания; е) параметры схемы замещения трансформатора; ж) процентное изменение напряжения на вторичной обмотке приcosφ2 = 0,8 (φ2> 0 иφ2< 0) и номинальном токе; рассчитать и построить внешнюю характеристику для указанных в предыдущем пункте видов нагрузки.

Решение. Так как первичная обмотка соединена звездой, то фазное напряжение первичной обмотки

.

При соединении вторичных обмоток треугольником имеем

U2НФ = U2Н = 400 В.

Коэффициент трансформации фазных напряжений

kф= U1НФ /U2НФ=5780/400=14,45.

Коэффициент трансформации линейных напряжений

kл= U1Н /U2Н =10000/400=25.

Линейный номинальный ток первичной обмотки

Линейный номинальный ток вторичной обмотки

КПД трансформатора при заданной нагрузке с β = 0,5 и cosφ2 = 0,8 можно определить из выражения (5.15):

.

Абсолютное значение фазного напряжения короткого замыкания

UФКН =uКU1НФ /100 = 5,5 · 5780 / 100 = 317,9 В.

Схема замещения трансформатора приведена на рисунке 5.6.

Определение параметров схемы замещения начинаем с расчёта полного сопротивления намагничивающей ветви:

z=100U1НФ/(iI1H)=100·5780/(2,8·3,64)=56711 Ом.

Рисунок 5.6 – Схема замещения одной фазы трёхфазного трансформатора

Активное сопротивление намагничивающей ветви

Индуктивное сопротивление намагничивающей ветви

.

Полное сопротивление короткого замыкания

zK =UФКН /I1H = 317,9/3.64=87,3 Ом.

Активное сопротивление короткого замыкания

Индуктивное сопротивление короткого замыкания

Активные сопротивления обмоток приведенного трансформатора

Ом.

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора

Ом.

Сопротивления вторичной обмотки реального трансформатора

,.

Процентное изменение напряжения при номинальном токе (β = 1 и cosφ2 = 0,8) определяем, используя выражение (5.16). Для активно–индуктивной нагрузки (φ2 > 0) получаем:

,

для активно-ёмкостной нагрузки (φ2 < 0)

Напряжение на вторичной обмотке при активно-индуктивной нагрузке находим из выражения (5.17):

при активно-ёмкостной нагрузке

Контрольные вопросы

1 Назначение трансформатора. Чем на практике обусловлена необходимость изменения напряжения?

2 Какие функции выполняет сердечник в трансформаторе?

3 Почему сердечник трансформатора набирают из тонких пластин?

4 Принцип работы трансформатора.

5 От чего зависит величина ЭДС в обмотке трансформатора?

6 От чего зависит величина магнитной индукции в сердечнике трансформатора?

7 Коэффициент трансформации трансформатора.

8 Приведённые параметры вторичной обмотки трансформатора и их определение.

9 Опыт холостого хода трансформатора.

10 Опыт короткого замыкания трансформатора.

11 почему увеличение тока во вторичной обмотке вызывает возрастание тока в первичной обмотке?

12 почему рост тока во вторичной обмотке приводит к изменению напряжения на выходе трансформатора?

13 Влияние характера нагрузки на внешнюю характеристику трансформатора.

14 схема замещения трансформатора.

15 Определение параметров схемы замещения трансформатора.

16 Условие максимума КПД трансформатора.

17 Постоянные потери в трансформаторе.

18 Переменные потери в трансформаторе.

19 От чего зависят потери в обмотках трансформатора?

20 От чего зависят потери в сердечнике трансформатора?

21 почему не рекомендуется работа трансформатора с большой недогрузкой?

22 Процентное изменение напряжения на вторичной обмотке трансформатора.

23 Определение КПД трансформатора.

24 Перечислите и поясните номинальные данные трёхфазного трансформатора.

Источник: https://StudFiles.net/preview/5443730/page:28/

Выбор трансформаторов тока. Различия и классификация

Трансформаторы тока служат для измерения характеристик в пределах значений номинального напряжения (Uном) от 0,66 до 750 кВ.

Устройства служат для изменения параметров тока до показателей удобных для производства измерений с последующей передачей информативного сигнала измерения приборам, работающим в релейных цепях защиты. Приборы служат для выполнения функций по измерению электрической энергии, защиты от воздействий токов КЗ и других неисправностей, автоматики и управления в электроцепях переменного тока промышленной частоты 50 – 60 Гц.

Выбор трансформатора тока

При решении вопроса, как выбрать трансформатор тока, прежде всего, необходимо руководствоваться требованиями по установке устройства.

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы подразделяются на классы по роду установки, в зависимости от места нахождения устройства:

1. Установка ТТ в ОРУ.
2. УстановкиТТ в ЗРУ.
3. Для работы внутри оболочек устройстви внутри масляной или газовой среды,например, внутри высоковольтных масляных или элегазовых выключателей.
4. Специальная установка.

По способу установки, зависящей то конструктивной особенности устройства:

1. Опорные, для монтажа на ровной опорной поверхности;
2. Проходные ТТ находятся на шинопроводах в комплексных распределительных устройствах, используются в качестве проходного изолятора;
3. Шинные –особенность этого трансформатора заключается в том, что в роли первичной обмоткивыступает шина РУ,которая пропущена через окно трансформатора, устройство крепиться на шине специальными винтами на планке;
4. Встроенные используются для установки в силовых трансформаторах, баковых выключателях или токопроводах;
5. Разъемные, предназначены для быстрой установки на шинах или кабелях без отключения токовой цепи.

По типу изоляции:

1. Литая изоляция;
2. Исполнение в пластмассовом корпусе;
3. Применение твердой изоляции, с использованием фарфора, бакелита, полимеров, эпоксидной смолы;
4. Вязкая изоляция из заливочных обволакивающих компаундов;
5. Маслонаполненные;
6. Газонаполненные,применяемая для трансформаторов, установленных на высоких и сверхвысоких напряжениях.
7. Смешанная изоляция, (бумажно-масляная), ресурс бумажной изоляции даже после 40 лет без эксплуатации может оставаться очень большим.

Недостаточная защита трансформатора может привести к конденсированнию влаги на его дне, влажность может достичь опасных значений, приводящих к электрическому или тепловому пробою.

В зависимости от количества ступеней трансформации:

1. Одноступенчатые (один коэффициент трансформации)
2. Многоступенчатые или каскадные (несколько коэффициентов трансформации)

По количеству вторичных обмоток:

1. Наличие одной вторичной обмотки.
2. Существование нескольких вторичных обмоток.

По функциональному назначению вторичной обмотки:

1. Для измерения или учета.
2. Для выполнения защитных функций.
3. Для измерения и защиты.
4. Для выполнения измерений в различных переходных режимах.

По количеству коэффициентов трансформации:

1. Наличие одного коэффициента трансформации.
2. Несколько коэффициентов трансформации, полученных после изменения числа витков в обмотках или при наличии нескольких вторичных обмоток.

Трансформаторы тока различаются по классу напряжения:

Методы преобразования:

1. Электромагнитные.
2. Оптико-электронные.

По типу изоляции обмоток:

1. Твердая изоляция.
2. Газовая изоляция

Таблица №1. Типы трансформаторов тока

Таблица №1. Типы трансформаторов тока

Таблица №1. Типы трансформаторов тока

Класс точности трансформатора тока

При правильном выборе трансформатора тока нужно, прежде всего, руководствоваться сферой измерения где будет применяться трансформатор тока, если ТТ, например, будет применяться для АИИС КУЭ для снятия показаний коммерческого учета, то он должен иметь высокий класс точности.

Погрешности ТТ прежде всего зависимы от габаритов и конструктивных особенностей магнитопровода, а также от количества витков и сечения провода обмотки. На погрешность в показаниях большое влияние оказывает материал, из которого изготовлен магнитопровод.

При использовании в современных системах коммерческого учета нашли применение ТТ с магнитопроводом, выполненным из нанокристаллических (аморфных) сплавов, ТТ приобретает высокий класс точности измерения 0.5, 0,5S. 0.2S, при малом значении первичного тока.

Аморфные сплавы при повышении класса точности ТТ способствуют увеличению максимальной мощности обмоток, улучшают защиту измерительных приборов, подключенных в цепь с трансформатором, сводят к нулю эффект старения, что позволяет сохранить характеристики устройства. Так получают точные и качественные изделия,которые гарантируют стабильное функционирование систем АИИС КУЭ.

Высокий класс точности создает наиболее узкий диапазон трансформаторных погрешностей.

Различие между классами точности 0,5. 0,2и 0,5S, 0.2S заключается в погрешности обмотки класса 0,5 или 0,2ниже 5% от номинального тока. В таком значении тока,выявляется недоучет электроэнергии, сокращаемый при использовании трансформаторов с классом точности S.

Для различного вида технических измерений, возможно, подключение трансформаторов с классом точности – 1. Для применения в подключении указывающих амперметров разрешается применение ТТ с классом точности – 3.

Как правильно выбрать трансформатор тока

Выбор трансформаторов тока производится, руководствуясь определенными значениями, это: напряжение сети, значения номинального первичного тока, мощность зависящая от нагрузочных показателей потребителя, коэффициент трансформации.

Выбор трансформаторов тока по напряжению

Номинальное значение напряжения (Uном ) ТТ выбирается большим или равным значению максимального рабочего напряжения Uуст.

Выбор трансформатора по первичному току

Значение( I1ном) номинального тока первичной обмотки должно быть выше или быть равным по значению(Iрабmax) рабочему расчетному установочному току высоковольтной линии отходящего от распредустройства. Расчет выбора трансформатора тока также зависит от Iкз, величины термического импульса Iкз в течении 1 сек, и термического импульса тока КЗ в течении 0,525 сек, по результатам срабатывания защит.

При выборе номинального тока трансформатора руководствуются необходимостью обеспечения требований по термической и динамической стойкости к Iкз

Выбор трансформатора тока по нагрузке

При малых номинальных токах и высоких номинальных кратковременных токах термической стойкости, трансформатор ограничен по мощности из-за своих размеров и максимальной магнитодвижущей силы.

Причина кроется в силовом воздействии электрического поля, которое в случае КЗ будет симметрировать витки первичной обмотки друг против друга. Мощность ограничена малыми габаритными размерами ТТ.

Расчет выбора трансформатора тока по мощности производится в зависимости сечения токопроводящего проводника и расчетной мощности.

Формула расчета в зависимости от сечения проводника

Rпр.=(Lпр.∙ρ)/Sпр.выбр

Где Sпр.выбр — выбранное сечение проводника, (мм2)

Расчет нагрузочной мощности определяется по формуле

Sрас.=I²ном∙(Rпр.+Rcч.+Rк )

Согласно ГОСТУ параметры ТТ по нагрузке, определяются для трансформаторов тока номинальной мощностью равной 5ВА и 10 ВА с нижним пределом устанавливаемым 3,75 ВА.

Таблица выбора трансформаторов тока

Выбор трансформатора тока по коэффициенту трансформации

Не допускается установка трансформатора тока, имеющего завышенный коэффициент трансформации.

В случае повышенного коэффициента разрешается ставить счетчики на приемном вводе потребителя. На силовых трансформаторах счетчики могут монтироваться со стороны низшего напряжения.

Наибольшим спросом пользуются трансформаторы, имеющие один коэффициент трансформации, он не изменяется на протяжении всего срока эксплуатации.

Примером коэффициентов трансформации считаются ТТ 150/5 (N-30); 600/5 (N-120); 1000/5(N-200); 100/1(N-100)

Олег Сединкин

Источник: http://enargys.ru/vyibor-transformatorov-toka/