Перенапряжение в трансформаторах

Перенапряжение – любое увеличение напряженности электрического поля, в какой-либо части электроустановки или линии электропередачи, достигающее величины, опасной для состояния изоляции установки.

Перенапряжение может возникать между отдельными частями его обмоток, а также между обмотками и заземленными магнитопроводом

К причинам перенапряжения можно отнести два источника происхождения: внутреннего и внешнего происхождения.

Внутренние перенапряжения. Возникают, например при отключения или включения трансформатора, либо в результате аварийных процессов (корот­кое замыкание, дуговые замыкания на землю и др.). Значение внутреннего перенапряжения обычно составляет (2,5 ¸ 3,5)U_НОМ.

Внешние (атмосферные) перенапряжения. Обусловлены атмосферными разрядами: либо прямыми ударами молний в провода или опоры линий электропередач, либо грозовыми разрядами, индуцирующими в проводах линии электромагнитные волны высокого напряжения:. Значение перенапряжения в этом случае может достигать нескольких тысяч киловольт.

Для защиты от атмосферных перенапряжений в трансформаторах с номинальным напряжением обмоток до 35 кВ используют усиленную изоляцию провода для первой и второй катушек в начале и в конце обмотки, а также увеличивают вентиляционные каналы между ними.

 В трансформаторах с напряжением обмоток 110 кВ и выше применяют емкостную компенсацию. Для этого используют добавочные емкости, выполненные в виде экранов особой формы, которые окружают обмотку высшего напряжения.

Вопрос 2 СГ несимметричные внезапные кз. Действия токов в кз.

Действия токов к.з.

Можно выделить несколько последствий КЗ:

1. Термическое действие, которое оценивается следующим выражением:

. (1.1)

Термическое действие вызывает повреждение электрооборудования, связанное с его недопустимым нагревом токами КЗ.

2. Динамическое действие оценивается следующим условием:

. (1.2)

Динамическое действие может вызывать механическое повреждение электрооборудования из-за воздействия больших электромагнитных сил между токоведущими частями. Последствия термического и динамического действия в большей степени угрожают элементам системы, прилегающим к месту возникновения КЗ.

3. Отрицательные влияния на линии других напряжений и на линии связи (проявляется при несимметрии). При этом при несимметричных КЗ наводятся ЭДС в соседних линиях связи и сигнализации, опасные для обслуживающего персонала и оборудования.

4. Ухудшение показателей качества электрической энергии, таких как отклонение напряжения, несинусоидальность кривой напряжения и тока, несимметрия трехфазной системы и т.д. При этом ухудшаются условия работы потребителей.

5. Потеря устойчивости системы (выпадение генераторов из синхронизма). Данный вопрос рассматривается в курсе «Устойчивость узлов нагрузки».

Потеря устойчивости может привести к системной аварии. Это наиболее опасное последствие коротких замыканий. Оно приводит к значительным технико-экономическим ущербам и нарушениям электроснабжения регионов.

Вопрос 3 Специальные типы СМ.

1.Синхронные микродвигатели: -

 синхронно – реактивные

 - гистерезисные

- шаговые

2. Машины индукционных устройств синхронной связи:

Синхронные микродвигатели с электромагнитным возбуждением имеют наиболее оптимальные рабочие и пусковые характеристики, но практически не применяются в системах автоматики.

недостатки 

для работы микродвигателя необходимо два источника питания: переменного и постоянного тока;

 требуется специальная пусковая схема, отключающая на период разгона обмотку возбуждения ротора от источника постоянного тока и подключающая ее к внешнему сопротивлению.

Синхронными реактивными называют микродвигатели с переменным вдоль окружности воздушного зазора магнитным сопротивлением и невозбужденным ротором. Вращающееся магнитное поле таких микродвигателей создается только МДС статора.

 Принцип действия синхронно – реактивного двигателя асинхронный метод.

Гистерезисный двигатель

 Синхронным гистерезисным называют микродвигатель, вращающий момент которого возникает за счет явления гистерезиса при перемагничивании ротора

Достоинства гистерезисных двигателей

 Гистерезисные микродвигатели обладают рядом ценных качеств. Они развивают большой пусковой момент. Ротор двигателя входит в синхронизм плавно, без рывков благодаря практически постоянному значению гистерезисного момента весь период разгона. Потребляемый двигателем ток незначительно (на 20-30%) изменяется при изменении режима работы от пуска до холостого хода, что позволяет эффективно использовать гистерезисные двигатели в повторнократковременном режиме.

Шаговые двигатели

 Шаговыми называют синхронные двигатели, преобразующие команду, заданную в виде импульсов, в фиксированный угол поворота вала или фиксированное перемещение без датчиков обратной связи.

 Принцип действия шагового двигателя

 Наибольшее распространение получили ШД активного типа с ротором из постоянного магнита, выполненного в виде «звездочки» литой или составной конструкции.

В различных отраслях промышленности, в системах автоматики и контроля часто возникает необходимость синхронного и синфазного вращения или поворота двух и более осей, механически не связанных друг с другом. Такие задачи решаются с помощью систем синхронной связи. Различают два вида систем синхронной связи: синхронного вращения ("электрический вал"); и синхронного поворота ("передача угла").

 

Билет 18(фулл 2 билет)

Вопрос 1 Обмотки машин переменного тока. Э.Д.С. в обмотке обмоточный коэффициент.

Обмотки машин переменного тока можно разделить на три группы:

1) катушечные;

2) стержневые;

3) специальные;

 

К специальным обмоткам относятся:

а) короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки;

б) обмотка асинхронного двигателя с переключением на разные числа полюсов;

в) обмотка асинхронного двигателя с противосоединеннями и т. д.

 

Кроме вышеуказанного деления, обмотки отличаются по ряду других признаков, а именно:

1) по характеру исполнения — ручные, шаблонные и полушаблонные;

2) по расположению в пазу — однослойные и двухслойные;

3) по числу пазов на полюс и фазу — обмотки с целым числом q пазов на полюс и фазу и обмотки с дробным числом q.

ЭДС в обмотке

Электродвижущая сила в обмотке электрической машины индуктируется только при условии изменения потокосцепления магнитного поля с витками катушки, что находит отражение в известном соотношении:

отражающем закон электромагнитной индукции. Потокосцепление может изменяться под действием различных причин.

При вращении витка в магнитном поле или при перемещении магнитного поля относительно неподвижного витка в нем индуктируется ЭДС, которую называют ЭДС вращения. При изменении во времени потока, сцепленного с неподвижным витком, в нем индуктируется так называемая трансформаторная ЭДС. Во всех случаях величина и характер изменения индуктируемой ЭДС определяется величиной и характером изменения потокосцепления и также параметрами витка.

 

 

Обмоточный коэффициент

 

Обмоточный коэффициент k_обучитывает уменьшение ЭДС pacпределенной обмотки по сравнению с ЭДС обмотки с тем же числом витков, но имеющих диаметральный шаг и сосредоточенных в одной катушке на каждом полюсе.

Для любой обмотки k_обможет быть найден по векторной диаграмме ЭДС проводников (звезде пазовых ЭДС) как отношение геометрической суммы векторов ЭДС провод­ников, последовательно соединенных в фазу обмотки (ЭДС фазы), к алгебраической сумме ЭДС этих же проводников [5]:

(3.3)

где е_пр — ЭДС эффективного проводника; n — число последовательных эффективных проводников обмотки.

 

Вопрос 2 Энергетическая диаграмма АД. Уравнение рабочего процесса в АМ.

При работе двигателя неизбежно происходит потеря преобразуемой им энергии, поэтому мощность, развиваемая на валу двигателя Р₂ всегда будет меньше потребляемой им из сети мощности Р_1.

Процесс преобразования энергии и потери, происходя­щие при работе двигателя, можно иллюстрировать энергетической диаграммой (рис. 36.1).

Потребляемая двигателем мощность из се­ти P₁ частично расходуется на покрытие по­терь в обмотках статора Р_м1 и в стали сердечника статора Р_с1 на гистерезис и вихревые токи.

Оставшаяся часть мощности Рэм называемая электромагнитной, передается рото­ру через воздушный зазор вращающимся магнитным полем.

Рис.36.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя

Энер­гия, полученная ротором, преобразуется в механическую и частич­но расходуется на покрытие потерь в роторе.

На диаграмме пока­зано, что электромагнитная мощность, поступающая на ротор, мо­жет быть представлена в виде суммы двух мощностей: Рэм = Р₂’+ P_м2.

где Р₂’— мощность, развиваемая вращающимся ротором,

P_м2— потери в меди обмоток ротора

Процессы, протекающие в асинхронной машине с эквивалентным неподвижным ротором, описываются системой уравнений, подобной системе уравнений для трансформатора (см. гл.3).

В асинхронной машине первичной обмоткой является обмотка статора, а вторичной – обмотка ротора.