transformatoare trifazate - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/sem1/curs 6.pdf · conexiuniile...
TRANSCRIPT
Transformatoare trifazate
Particulărităţi de construcţie şifuncţionare
Particularităţi constructive
miez :
- Miez cu cuplaj magnetic flux fortat - simetric- nesimetric
- Miez fără cuplaj magnetic cu flux liber
La puteri mici < 1kVA Miezuri monofazate
La puteri medii 3 kVA < S < 300 MVA Miezuri trifazate
La puteri mari > 300 MVA Miezuri monofazate
Miez monofazat cu coloane, în manta.Fluxul fiecărei faze se închide în miezuri separate.
nu există cuplaj magnetic între faze
Miez trifazat : cu 3 coloane, cu 5 coloane, în manta,
Miezuri trifazate
Miez cu trei coloane
Miez în manta, cu cinci coloane
Miez trifazat simetric
Miez în manta ,cu trei coloane
Yd-5 - primarul conectat în stea,
- secundarul conectat în triunghi,
- defazajul dintre tensiuniile de linie 1500
- conexiune: stea, triunghi, zig-zag,Infăşurări:
- grupa de conexiune : 0, 1, .. 9, 11.
- schema de conexiune: Yd ; Zy;Dy;
Particularităţi constructive
B CA
Conexiunea stea
B CA CA B
Conexiunea zig-zagConexiunea triunghi
Conexiuniile înfăşurărilor transformatoarelor
0
Conexiunea stea cu nul
Scheme de conexiune
b ca
B CA
ab
530
150 =
1500
C
A
B
UA
5−Yd
Sensales
Grupa de conexiune
În sens orar de la primar spre secundar
c
la mers în gol:
Flux sinusoidal solenaţie nesinosoidală
Legătura dintre inducţia magnetică şi solenaţia
solenaţie sinusoidală flux nesinosoidal
B
H
2
Hmax0
56
1
Bmax
3Br
4
Hc
ωt
B,H
1
1
2 3
3 4
4
55 6
6
H1
γ1
B
H
Efectul conexiunii la funcţionarea în gol
curenţi de fază nesinusoidali flux sinusoidal tensiuni electromotoare induse pe fază sinusoidale
conexiunea Y0
curenţi de fază sinusoidali flux nesinusoidal tensiuni electromotoare induse pe fază nesinusoidale.
conexiunea Y
B CA B CA 0
solenaţie sinusoidală flux nesinosoidal
Efectul conexiunii la funcţionarea în gol
curenţi de fază nesinusoidali flux sinusoidal tensiuni electromotoare induse pe fază sinusoidale
conexiunea D
B CA
CA Bconexiunea Z
curenţi de fază sinusoidali flux nesinusoidal tensiuni electromotoare induse pe fază sinusoidale.
DA
Liniile câmpului magnetic simetric
ΦA
ΦBΦC
ΦA
ΦBΦC
ΦA
ΦBΦC
tt
t
A B C A B C
Fluxul nesinusoidalFluxul nesinusoidal se descompune in seria Furier rezultând:
armonica fundamentală şi armonici superioare de ordin impar
0ωt
E A B C
3
3
3
Fluxurile armonice de ordinul 3 şi multipli de trei sunt simfazice.În orice moment pe cele trei faze sunt egale.
Fluxul nesinusoidal
0ωt
E A B C
5 55
Fluxurile armonice de ordinul 5, 7, .. ν = 6 k ± 1
Armonicile de ordinul ν au frecvenţa fν = νf1 şi sunt defazate cu
..3
21 elradπν
Efectul miezului la funcţionarea în gol
- fluxurile armonice de ordinul 3 şi multiplu de 3, fiind simfazice,nu se pot inchide prin miez.
Miez cu cuplaj magnetic
fiecare flux se închide independent
Miez fără cuplaj magnetic
-Rezultă că armonicile de ordinul 3k ale tensiunii electromotoare induse sunt micşorate.
-Se închid parţial în jurul miezului, prin piesele ferro- magnetice, producând
pierderi suplimentare, astfel sunt micşorate.
Linile de câmp ale fluxului armonică de ordinul 3
Influienţa conexiunii secundare
la cuplaj nesimetric rezultă :curenţi de magnetizare nesimetrici
conexiunea d în secundar
micşorează armonicile de fluxdeci şi de t.e.m. induse
E23
F13 I23
F23F23
F3
B CA
B CA 0
F13
F23
Calculul curentului de magnetizare la miezultransformatorului cu cuplaj nesimetric.
( ) BcAjcmBmA FF φφ ⋅ℜ−⋅ℜ⋅+ℜ=− 2ℜj
ℜc
A B C
ΦB
0=++ mCmBmA FFF
ΦA
⊕ FmA ⊕ FmB ⊕ FmC
( ) BcCjcmCmB FF φφ ⋅ℜ−⋅ℜ⋅+ℜ=− 2
( )
( ) BjCjcmC
BjBcmB
BjAjcmA
F
F
F
φφ
φφ
φφ
⋅ℜ+⋅ℜ⋅+ℜ=
⋅ℜ+⋅ℜ=
⋅ℜ+⋅ℜ⋅+ℜ=
322
32
322
FmB
UC
UB
UA
FmA
FmC
mAspmA INF 11 ⋅=
Diagrama solenaţiilor
φB
φA
ΦC
ℜcΦB
2⋅φB⋅ℜj/3
ℜj
ℜc
A B C
ΦBΦA
⊕ FmA ⊕ FmB ⊕FmC
Care este curentul de mers in gol ?
3111
10mCmBmA IIII ++=
ϕmA
Cuplarea şi funcţionarea înparalel a transformatoarelor
Necesitatea cuplării în paralel.
Necesitatea cuplării în paralel :
a dezvoltarea pe etape a investiţiei,
a siguranţa mai mare în exploatare,
a explatarea mai raţională,
a puterea pe unitate limitată.
Condiţii de cuplare şi funcţionare în paralel
Condiţii de cuplare şi funcţionare în paralel:
• aceeaşi tensiune primară U1α = U1β
• acelaşi raport de transformare kα = kβ• aceeaşi grupă de conexiune
• aceeaşi tensiune de scurtcircuit u1scα = u1scβ
• puteri apropiate
Două sau mai multe surse pot lucra în paralel dacă :în orice moment tensiunile lor sunt egale
2222
21211
EIZU
EkIkZ
kU
−⋅=
−⋅⋅=
'122
222
III
IZE
m
mm
+=
⋅−=
2
1
2
221
22 ckU
cZ
kZIU
⋅+
+⋅=
2
222
m
mXXXc += σ
2
222
m
m
ZZZc +=
Transformator raportat la secundar
U2
R2X2σXm2
Rm2
I1·k I2
kU 1
Im2
21
kR
21
kX σ
Se eliminaE2 ; I1 ; Im2
Transformator raportat la secundar
scZ 2
2
1ckU⋅2U
2I
2
221
2 cZ
kZZ sc +=
2
1222 ck
UZIU sc ⋅+⋅=
I2
U2
R2X2σXm2
Rm2
I1·k
21
kR
21
kX σ
kU 1
Im2
Se neglijează curentul de magnetizare
U2U1
Z2scβ
I2β
02
122
2
122 =
⋅−⋅−
⋅+⋅
ββββ
αααα ck
UIZckUIZ scsc
Schema echivalentă
βα 222 III += ββ 2
1
ckU⋅
αα 2
1
ckU⋅
I2αZ2scα
2
1222 ck
UZIU sc ⋅+⋅=
I2
Curentul prin secundarul transformatorului β este :
222
2
22
221
2
11
IZZ
ZZZ
ckckU
Iscsc
sc
scsc⋅
++
+
⋅−
⋅⋅
=βα
α
βα
ββααβ
Curentul de circulaţie Curentul de sarcină
Expresia curentului de sarcina
Care sunt factorii care determina ?
-Diferenta dintre rapoartele detransformare,
-Diferenta dintre curentii dede mers in gol.
-Diferenta dintre tensiunile descurtcircuit,
-Diferenta dintre puterile nominaleale transformatoarelor.
Expresia curentului de sarcina
Tolerante admise:
005.0≤⋅−
βα
βα
kkkk
1.0≤⋅−
βα
βα
scsc
scsc
uuuu 5.0≤
⋅−
βα
βα
SSSS
β
αβα
α
βα
α
SSUU
UZZ
Z
scsc
sc
scsc
sc
⋅+=
+22
2
22
2
-Diferenta dintre tensiunile descurtcircuit,
-Diferenta dintre puterile nominaleale transformatoarelor.
Valorile curentilor de sarcina
U2
kαkβ
kα kβ<
zscβZscα>
β
U2
βα ββ
U2
kα kβ
kα kβ=
zscβZscα>
β
U2
βαββ
βα ββ>
Influienta raportului de transformare si a impedantei (tensiunii) de scurtcircuitasupra repartizarii sarcinii pe transformatoare.
U20
βα0 -ββ0=
Exemplu
puterea nominală
raportul de transformare
Două transformatoare notate cu α şi β funcţioneaza în paralel.
α βSNα = 1000 kVA SNβ = 630 kVAkα = 50,7 kβ = 50,518
parametrii R1 = 9,4 Ω;X1σ = 37,5 Ω;R2 ‘= 7,85 Ω;
X2σ’= 31,3 Ω;R1m= 5381 Ω;X1m= 55382 Ω;
R1 = 18 Ω;X1σ = 58,988 Ω;R2 ‘= 14,51 Ω;X2σ’= 53,527 Ω;R1m= 2631 Ω;X1m= 39144 Ω;
Cele două transformatoare au aceeasi grupă de conexiune, respectiv Yy-6şi aceeasi tensiunea primară de U1 = 35 kV.
Exemplu
00056,11
1'2
2
2
2
222 =+=+≅
m
m
m
m
XXX
kk
XXXc σ
α
ασα
00136,11
1'2
2 =+≅
m
mXXXc σ
β
21
211 mmm XRZ +=
Constantele transformatoarelor
Impedanţele de magnetizare
Z1mα = 55642 Ω Z1mβ = 39232 Ω
Curenţii de mers în gol
mN ZSUi
1
21
0 ⋅=
Factorul de putere la mers în gol
m
mZR
1
10cos =ϕ
i0α = 2,2 % i0β = 4,95 %
cosϕ0α = 0,0967 cosϕ0β = 0,0676
Exemplu
- Impedanţele de scurtcircuit dinspre primarZ1scα = Z1α + Z2α’ = 17,272 + j68,918 ΩZ1scβ = 32,51 + j112,515 Ω
2sc 2 1sc
2sc
Z = 1k
Z = 6,719 + j26,811 m
Z = 11,955 + j44,088 m
αα
α
β
Ω
Ω
ΩΩΩΩmjZZ scsc 899,70674,1822 +=+ βα
- Impedanţele de scurtcircuit raportate la secundar
Exemplu
( )
⋅
−⋅⋅+
=+
⋅−
⋅⋅
= − 00136,1518,501
00056,17,501
10899,70674,18
103
3511
3
3
22
221
02 jZZckck
UI
scsc βα
ββααβ
( ) 452,294569,4028,7931058899,70674,18811,26719,6
222
22 jj
jjI
ZZZI
scsc
scs −=−
++=⋅
+=
βα
αβ
0202 704,14873,3 αβ IjI −=+−=
Curentul de egalizare
Curentul de sarcina AjI 8,79310582 −=
( ) 347,4996558,7931058899,70674,18088,44955,11
222
22 jj
jjI
ZZZ
Iscsc
scs −=−
++=⋅
+=
βα
βα
Exemplu
AIjIII s 334,83605,514702,659 22022 =−=+= αααα
05,487748,279697,398 22 =−= ββ IjI
AUkSI n
n 333,836353
7,5010003 1
2 =⋅⋅=
⋅⋅= αα
α
Curenti totali
Curenti nominali secundari
AI n 998,5242 =β
Factorul de incarcare 972,0
6301000
3 21
=+
ℜ⋅
==∑∑
Iekk
U
SS
ni
i βαβ
12
2 ==α
ααβ
nII 9277.0
2
2 ==β
βββ
nII