1.Краткие теоретические сведения

Параллельная работа трансформаторов.

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении их обмоток как на первичной, так и на вторичной сторонах. При параллельном соединении одноименные зажимы трансформаторов присоединяют к одному и тому же проводу сети. Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в случае аварии в каком-либо трансформаторе или отключения его для ремонта. Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки, например когда мощность нагрузки значительно меняется в различные часы суток. В этом случае при уменьшении мощности нагрузки можно отключить один или несколько трансформаторов для того, чтобы нагрузка трансформаторов, оставшихся включенными, была близка к номинальной. В итоге эксплуатационные показатели работы трансформаторов (КПД и cosφ) будут достаточно высокими.

Условия включения трансформаторов на параллельную работу:

1.первичные и вторичные номинальные напряжения трансформаторов должны быть соответственно равны, что практически сводится к требованию равенства коэффициентов трансформации;

2.трансформаторы должны иметь одну и ту же группу соединений;

3.напряжения короткого замыкания трансформаторов должны быть одинаковы.

Кроме того рекомендуется, чтобы различие номинальных мощностей параллельно работающих трансформаторов должно быть не более 3:1.

При невыполнении выше перечисленных условий включения на параллельную работу между трансформаторами во вторичных обмотках будут протекать уравнительные токи, которые могут перегружать выше номинальных токов одни трансформаторы и разгружать другие. В этом случае приходится снижать суммарную нагрузку, что приводит к еще большей недогрузке разгруженных трансформаторов.

ГОСТ допускает включение трансформаторов:

а) с различными коэффициентами трансформации, если разница коэффициентов трансформации не более чем 0,5% от их среднего геометри-ческого значения;

*100% (1)

б) с различными напряжениями короткого замыкания, если разница напряжений короткого замыкания не более чем 10% от их среднего арифметического значения.

*100% (2)

Распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами с одинаковыми коэффициентами трансформации определяется следующим образом:

, (3)

где Sx-нагрузка одного из параллельно работающих трансформаторов, кВА;

S- общая нагрузка всей параллельной группы, кВА;

Ukx- напряжение короткого замыкания данного трансформатора, %

Snx – номинальная мощность данного трансформатора, кВА.

2. Методические указания к проведению работы.

Опыт нагрузки трансформатора.

Опыт нагрузки трансформатора проводится с целью построения характеристик трансформатора, которые показывают зависимость КПД и вторичного напряжения от изменения тока нагрузки. В качестве нагрузки используют

(3-Phase RLC Parallel Load) с активной и реактивной (индуктивной) мощностями. Это основной режим работы трансформатора, когда вторичная цепь замкнута на нагрузочное сопротивление. С увеличением нагрузки напряжение на клеммах вторичной обмотки изменяется. Зависимость этого напряжения от тока нагрузки графически выражается внешней характеристикой U₂=f(I₂ ). Вид внешней характеристики зависит от характера нагрузки и величины коэффициента мощности cos₂. При активном и активно-индуктивном характере нагрузки внешние характеристики имеют падающий вид, причем чем меньше cos₂, тем больше наклон к оси абсцисс; при активно-емкостном характере нагрузки у внешней характеристики восходящий вид.

Для снятия внешней характеристики необходимо получить 4 значения U₂ при различных токах нагрузки. При этом ток I₂ необходимо изменять от нуля (ХХ) до (0,5 -1,0 -1.5)I_2н. При опыте нагрузки необходимо подать на первичную обмотку трансформатора номинальное напряжение. Вторичный ток изменять путем изменения величины нагрузки (Load).

Результаты измерений заносят в таблицы нагрузки.

Таблица

№ опыта	Измерения						Вычисления
	Ua	Ub	Uc	Ia	Ib	Ic	U2	U	I2	
0 1.
0,5 2.
1,0 3.
1,5 4.

При составлении отчета по данным опыта нагрузки выполняют расчеты.

Среднее значение фазного напряжения на стороне НН

U₂ = (U_а + U_b + U_с ) / 3 (4)

Среднее значение фазного тока нагрузки

I₂ = ( I_а + I_b + I_с ) / 3. (5)

Изменение вторичного напряжения

U_% = 100( U_2н - U₂ ) / U_2н . (6)

Коэффициент нагрузки трансформатора

 = I₂ / I_2н . (7)

По данным таблиц построить внешние характеристики согласно

пунктам п.3 программы работы.

Параллельная работа двух трансформаторов

Для снятия внешних характеристик параллельно работающих трансформаторов необходимо получить 4 значения U₂ при различных нагрузках. При этом нагрузку (Load) необходимо изменять от нуля (ХХ) до (0,5 -1,0 -1.5)S_н. При опыте необходимо подать на первичную обмотку трансформатора номинальное напряжение. На нагрузке выставить номинальное вторичное напряжение (при равенстве коэффициентов трансформации) и среднее арифметическое значение вторичного напряжения при различных коэффициентах трансформации.

При проведении опытов необходимо подобрать оптимальный коэффициент нагрузки (К_опт), при котором ток наиболее нагруженного трансформатора не превышал бы своего номинального значения.

Для оптимального использования трансформаторов целесообразно выбрать ±2.5% или ±5% переключения коэффициентов трансформации на соответствующих анцапфах.

Р_∑1 и Р_∑2 -суммарные активные мощности каждого трансформатора по соответствующим дисплеям.

Q_∑1 и Q_∑2 - суммарные реактивные мощности каждого трансформатора по соответствующим дисплеям.

Р_∑наг и Q_∑наг – суммарные активные и реактивные мощности нагрузки по дисплею нагрузки.

S_∑наг – суммарная полная мощность нагрузки, рассчитанная по соответствующим формулам.

Результаты измерений заносят в таблицы параллельной работы трансформаторов.

Таблица

№	Измерения					Вычисления
	U21	I21	I22	Р∑1	Р∑2		Q∑1	Q∑2	Р∑наг	Q∑наг	S∑наг
0
0,5
1,0
1,5
Копт.=

Контрольные вопросы.

1.2.Преимущества и недостатки трехфазных трансформаторов по сравнению с однофазными.

3.Что такое группа соединений обмоток и как она обозначается?

4.Какие условия необходимо соблюдать при включении трансформаторов на параллельную работу?

5.Что происходит при работе трансформаторов с разными напряжениями короткого замыкания? Чему должно быть равно ΔU_K согласно ГОСТ и чему эта величина равна в Вашем случае?

6.Что происходит при работе трансформаторов с разными коэффициентами трансформации? Чему должно быть равно ΔК согласно ГОСТ и чему эта величина равна в Вашем случае?

7.Что происходит при работе трансформаторов с разными группами?

8.Чем различаются внешние характеристики трансформатора при активной,

индуктивной и емкостной нагрузках?

9.Как распределяется нагрузка между параллельно включенными трансформаторами?

Литература:

1.Электротехника:Учеб.для вузов/А.С.Касаткин, М.В.Немцов.

- 9-е изд.,стер. – М.:Издательский центр «Академия», 2005.-

544 с.

2.Иванов И.И.,Соловьев Г.И., Равдоник В.С. Электротехника:

Учебник.4-е изд.,стер.–Спб.: Издательство «Лань», 2006-496 с.

3.Иванов И.И., Лукин А.Ф., Соловьев Г.И. Электротехника.

Упражнения и задачи. СПбГТУ, Санкт-Петербург, 2006г.

4.Электротехника:Учебное пособие для вузов.–В 3-х книгах/

Под ред.П.А.Бутырина, Р.Х.Гафиятуллина, А.Л.Шестакова. –

Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005 г.

5.Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств

в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink . – М.:ДМК Пресс;

Питер, 2008 г.

6.Герман-Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические машины.

Лабораторные работы. СПб. Корона , принт. 2003 г.

7.Герман-Галкин С.Г. Matlab&Simulink. Проектирование

механотронных систем на ПК. – СПб.:КОРОНА-Век, 2008

8.Данилов И.А., Лотоцкий К.В. Электрические машины,

Москва, «Колос»,1972 г.-527 с.

Приложения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1