0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

69. Регулирование напряжения трансформаторов

§69. Регулирование напряжения трансформаторов

Ступенчатое регулирование. Напряжение, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора или автотрансформатора, можно регулировать, изменяя число витков первичной или вторичной обмотки. Регулирование напряжения при этом получается не плавным, а ступенчатым. Число витков вторичной обмотки трансформатора можно изменять сравнительно просто, и такой способ широко применяют на э. п. с. переменного тока. Для этого вторичную обмотку разбивают

Рис. 229. Схемы ступенчатого регулирования выходного напряжения трансформатора на стороне низшего напряжения (а) и на стороне высшего напряжения (б и в)

Рис. 229. Схемы ступенчатого регулирования выходного напряжения трансформатора на стороне низшего напряжения (а) и на стороне высшего напряжения (б и в)

на ряд ступеней (секций): а, б, в, г (рис. 229, а), к выводам которых А, Б, В и Г соответствующими переключателями 1, 2, 3 и 4 может подключаться приемник электрической энергии ZH. Присоединяя приемник к тому или иному выводу трансформатора, можно изменять число включенных во вторичную обмотку витков, т. е. напряжение U2, подводимое к приемнику. Такой способ называют регулированием на стороне низшего напряжения трансформатора. Регулирование напряжения U2 путем изменения числа витков первичной обмотки трансформатора практически можно осуществлять только в сравнительно узких пределах. Такой способ применяют на трансформаторах тяговых подстанций с целью компенсации колебаний напряжения в питающей подстанции сети (напряжение этих трансформаторов может изменяться от +5 до —10% номинального значения). Использовать этот способ для регулирования напряжения в широких пределах не представляется возможным. В этом случае для увеличения напряжения потребовалось бы сильно уменьшать число витков ?1, первичной обмотки, т. е. переключать провод, подающий питание от сети, с вывода Г на выводы В, Б и А (рис. 229,б). При этом будет возрастать магнитный поток трансформатора, а следовательно, ток холостого хода и потери мощности в стали. Поэтому такой способ регулирования напряжения на э. п. с. не применяют. Напряжение U2, снимаемое с вторичной обмотки трансформатора Т, можно также регулировать, если изменять каким-либо способом напряжение U1, подаваемое на его первичную обмотку. Для этой цели на э. п. с. используют регулировочный автотрансформатор AT (рис. 229, в). Такой способ называют регулированием на стороне высшего напряжения трансформатора (на первичной стороне). Автотрансформатор может быть выполнен на отдельном магнитопроводе или в виде дополнительной обмотки на магнитопроводе основного трансформатора. Каждый из рассмотренных способов регулирования напряжения имеет свои преимущества и недостатки.

Регулирование напряжения путем подмагничивания сердечника. Регулировать напряжение трансформатора можно также изменением магнитного потока, проходящего по отдельным его стержням, с помощью магнитных шунтов. Для этой цели можно подмагничивать шунты постоянным током и менять таким образом их магнитное сопротивление для переменного потока, создаваемого первичной обмоткой. Трансформаторы с подмагничиванием сердечника применяют на некоторых электровозах переменного тока для питания цепей управления и заряда аккумуляторных батарей. Такой трансформатор имеет основной магнитопровод 4 (рис. 230, а) и два магнитных шунта 3, отделенных друг от друга изолирующими прокладками. Первичная его обмотка 2 состоит из двух катушек, соединенных параллельно. Каждая из них охватывает три стержня: один из стержней основного магнитопровода и два стержня магнитных шунтов. Вторичная обмотка 1 также выполнена из двух параллельно включенных катушек, намотанных на стержни основного магнитопровода. На стержнях магнитных шунтов расположена обмотка управления 5, состоящая из четырех катушек. Они соединены последовательно так, чтобы магнитные потоки, созданные каждой парой катушек одного магнитного шунта, складывались, а э. д. с. еу, индуцируемые в них переменным магнитным потоком первичной обмотки, взаимно компенсировались (рис. 230,б). Трансформатор работает следующим образом.

Рис.230. Трансформатор с регулированием напряжения путем подмагничивания его сердечника постоянным током (а) и схема включения его обмоток (б)

Рис.230. Трансформатор с регулированием напряжения путем подмагничивания его сердечника постоянным током (а) и схема включения его обмоток (б)

сердечники магнитных шунтов будут полностью насыщены, магнитный поток Ф2 в основном магнитопроводе будет максимальным и с трансформатора снимается максимальное напряжение u2. Таким образом, изменяя ток управления iy, можно плавно регулировать вторичное напряжение.

Регулировка напряжения на трансформаторе своими руками

Изменить значение напряжения на стороне низшего или среднего напряжения трансформатора при неизменном значении напряжения на стороне питающего, высшего напряжения (ВН) можно путем изменения его коэффициента трансформации изменением числа витков одной из обмоток. По конструктивному исполнению различают два типа трансформаторов с переменным коэффициентом трансформации: 1) с переключением регулировочных ответвлений без возбуждения, т.е. с отключением трансформатора от сети (трансформаторы с ПБВ); 2) с переключением регулировочных ответвлений под нагрузкой (трансформаторы с РПН). Обычно регулировочные ответвления выполняются на обмотке ВН трансформатора, которая имеет меньший рабочий ток.

Принципиальная схема трансформатора с ПБВ, который обычно имеет одно основное и четыре дополнительных ответвления, приведена на рис. 4.2. Основное ответвление имеет напряжение, равное номинальному напряжению сети, к которому присоединяется данный трансформатор. При основном ответвлении коэффициент трансформации трансформатора называют номинальным. При использовании четырех дополнительных ответвлений коэффициент трансформации соответственно отличается от номинального на +5, +2,5, -2,5 и —5%.

Переключения регулировочных ответвлений у трансформаторов с ПБВ, осуществляемые при их отключенном положении, производятся редко, обычно только при сезонном изменении нагрузок. Поэтому в режимах наибольших и наименьших нагрузок в течение суток трансформатор с ПБВ работает с одним и тем же коэффициентом трансформации, что не позволяет осуществить требования встречного регулирования (см. ниже).

Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой отличаются наличием специального, встроенного в кожух трансформатора переключающего устройства, а также увеличенным числом ступеней регулировочных ответвлений и диапазоном регулирования. Например, для трансформаторов с номинальным напряжением основного ответвления обмотки ВН на 115 кВ предусматриваются диапазоны регулирования ±16% при ±9 ступенях регулирования по 1,78% каждая.

Рис. 4.2. Схема регулирования напряжения ПБВ

Обмотка ВН траснформатора с РПН (рис. 4.3, б) состоит из двух частей — нерегулируемой а и регулируемой 5. На регулируемой части обмотки имеется ряд ответвлений к зажимам 1—4. Ответвления 1-2 соответствуют части витков, включенных согласно с витками основной обмотки (направления токов указанаы на рис. 4.3, б стрелками). При переходе с ответвления 2 на ответвление 1 коэффициент трансформации трансформатора увеличивается. Ответвления 3—4 соответствуют части витков, включенных встречно по отношению к виткам основной обмотки. Переход с ответвления 3 на ответвление 4 уменьшает коэффициент трансформации.

На регулируемой части 6 обмотки имеется переключающее устройство, состоящее из подвижных контактов в и г, контактов и реактора L. Середина обмотки реактора соединена с нерегулируемой частью обмотки трансформатора. Нормально ток нагрузки обмотки ВН распределяется поровну между половинами обмотки реактора. Поэтому магнитный поток мал и потеря напряжения в реакторе также мала.

Читайте так же:
Регулировка рольставней с электроприводом алютех

Рассмотрим порядок переключения устройства с ответвления 2 на ответвление 1: отключается контактор К1 (рис. 4.3, в), подвижный контакт в переводится на ответвление i, вновь включается контактор К1 (рис. 4.3, г). Таким образом, секция 1—2 обмотки оказывается замкнутой на обмотку реактора L. Благодаря значительной индуктивности реактора, уравнительный ток, протекающий под действием напряжения на секции 1—2 обмотки, ограничен.

Рис. 4.3. Трансформатор с РПН: а — условное обозначение; б — принципиальная схема РПН; в, г — переключение ответвлений

После этого отключается контактор К2, подвижный контакт переводится на ответвление 1 и вновь включается контактор К2.

Реактор и все контакты (подвижные и неподвижные) переключающего устройства размещаются в баке трансформатора. Контакторы К1 и К2 помещают в отдельном стальном кожухе, укрепленном снаружи бака трансформатора и залитом маслом.

С помощью РПН можно в течение суток менять коэффициент трансформации трансформатора под нагрузкой, добиваясь выполнения требования встречного регулирования.

Автоматическое управление коэффициентом трансформации трансформатора под нагрузкой осуществляется с помощью специального автоматического регулятора напряжения (АРНТ), который реагирует на напряжение шин питающей подстанции.

Для осуществления так называемого встречного регулирования, необходимого для поддержания соответствующего уровня напряжения у потребителей, в схему АРНТ обычно вводится токовая компенсация, принцип действия которой пояснен ниже.

Напряжение на шинах потребителя отличается от напряжения на шинах низшего напряжения питающей подстанции на значение падения напряжения в линии и будет изменяться при изменении тока нагрузки/нагр, проходящего по линии W2 (см. рис. 4.1):

где Zn — сопротивление линии W2.

Чем больше ток нагрузки, проходящей по линии W2, тем ниже окажется напряжение у потребителя. Для того чтобы поддерживать постоянным напряжение у потребителя, измерительный орган АНРТ дополняется токовой компенсацией (рис. 4.4).

При включенной токовой компенсации (сопротивления R и X на рис. 4.4) к измерительному органу АРНТ будет подаваться напряжение равное

где — сопротивление токовой компенсации; — коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения соответственно.

Умножим обе части выражения (4.3) на

Если с учетом коэффициентов трансформации тока и напряжения выбрать сопротивления таким, чтобы удовлетворялось соотношение

Сравнивая выражения (4.2) и (4.6), можно сделать вывод, что . Следовательно, на измерительный орган АРНТ будет подаваться напряжение, пропорциональное напряжению на шинах потребителя , и автоматика будет поддерживать постоянным напряжение на шинах у потребителя. При этом напряжение на шинах подстанции будет изменяться в зависимости от тока нагрузки, как показано на рис. 4.5. Наклон характеристики будет тем больше, чем больше сопротивление .

Автоматический регулятор напряжения (АРНТ) типа АРТ-1Н осуществляет автоматическое управление электроприводами переключателя отпаек на обмотках силового автотрансформатора (трансформатора) РПН импульсным сигналом, длительность которого определяется временем запуска электропривода. Структурная схема устройства, представленная на рис. 4.6, содержит три основных функциональных звена: тракт регулирования с двумя каналами управления (Убавить — на понижение напряжения, Прибавить — на повышение напряжения), блок управления и контроля БУК, генератор тактовых импульсов с элементом изменения периода следования тактовых импульсов.

Рис. 4.5. Характеристика АРНТ с токовой компенсацией

Рис. 4.4. Схема подключения токовой компенсации к измерительному органу АРНТ

Рис. 4.6. Структурная схема автоматического регулятора напряжения, устанавливаемого на трансформаторах

В состав тракта регулирования входят следующие элементы: сумматор 1, датчик тока 2, элементы формирования и изменения зоны нечувствительности и уставки АРНТ, измерения и разделения каналов с преобразователями 5, элементы времени 4 и 5, элементы запрета 6 и 7, исполнительные элементы 8 и 9.

Контролируемое напряжение вырабатывается в сумматоре 1; входное напряжение суммируется с напряжением от датчика тока 2 (осуществляется токовая компенсация).

Элемент 3 обеспечивает преобразование сигналов, поступающих от сумматора, формирование зоны нечувствительности, изменение уставки АРНТ и выдачу сигналов на элементы времени 4 и 5. Уставка регулятора по напряженно регулируется ступенями от 85 до 110% номинального напряжения («грубо» через 5% и «точно» через 1%) Регулятор имеет зону нечувствительности, необходимую для предотвращения излишних переключений РПН при небольших колебаниях напряжения. Уставки по зоне нечувствительности регулируются ступенями через 0,5% от 0 до 4% номинального напряжения.

С помощью элементов 4 и 5 создается выдержка времени на срабатывание (пределы регулирования 60—180 с) и осуществляется задержка сброса накопленного времени для отстройки от кратковременных бросков контролируемого напряжения. В цепи каждого из исполнительных элементов 8 и 9, отрабатывающих команды Убавить и Прибавить, включены соответственно элементы запрета 6 и 7. Действие АРНТ прекращается элементами запрета при достижении приводными механизмами концевых положений, а также при неисправностях электроприводов и элементов схемы регулятора.

Управляющие команды на элементы запрета подаются от БУК, в состав которого входят три элемента: исправности регулятора 10, исправности электропривода 11 и фиксации сигнала «Переключение» электропривода 12. Одновременно с командами на запрет действия АРНТ БУК дает сигнал о наличии неисправности. Исправность электроприводов контролируется по результату выполнения команды управления («Пошел» или «Не пошел») и по времени («Закончил» или «Застрял»). Блок управления и контроля управляет также измерительным органом 3 и генератором тактовых импульсов 13.

При использовании однофазных устройств РПН в группе однофазных трансформаторов и в трехфазных автотрансформаторах с регулированием в обмотке среднего напряжения предусматривается блокировка действия АРНТ при длительном рассогласовании на одну ступень РПН. В случае параллельной работы двух и более трансформаторов АРНТ должен воздействовать одновременно на переключение всех РПН.

Для предотвращения прохождения больших уравнительных токов в случае различия коэффициентов трансформации параллельно работающих трансформаторов предусматривается блокировка, отключающая действие АРНТ при рассогласовании РПН на одну ступень (аналогично рассмотренному выше случаю использования однофазных РПН).

Регулирование напряжения в трансформаторах

Принципы регулирования. При эксплуатации трансформаторов довольно часто возникает необходимость регулирования вторичного напряжения. При этом различают два основных случая:

1) стабилизация вторичного напряжения при незначитель­ном (на 5 — 10%) изменении первичного напряжения, что про­исходит обычно из-за падения напряжения в линии;

Читайте так же:
Отрегулировать замок раздвижных окон

2) регулирование вторичного напряжения (из-за особенностей технологического процесса) в широких пределах при неизменном (или мало изменяющемся) первичном напряжении.

В обоих случаях вторичное напряжение регулируется путемизменения коэффициента трансформации, т. е. соотношения между числами витков первичной и вторичной обмоток.

В первом случае при небольших изменениях первичного напряжения можно изменять число витков либо первичной, либо вторичной обмотки. Например, при снижении первичного напряжения соответственно уменьшают число витков первичной обмотки так, чтобы ЭДС витка осталась неизменной. Поскольку число витков вторичной обмотки не изменяется, неизменной останется и ЭДС вторичной обмотки. При возрастании первичного напряжения соответственно увеличивают число витков первичной обмотки.

Во втором случае, когда требуется регулировать вторичное напряжение при неизменном первичном, изменяют число витков вторичной обмотки. Изменять число витков первичной обмотки в этом случае нельзя, так как это приведет к изменению магнит­ного потока трансформатора и, как следствие, к его перегреву или плохому использованию. Кроме того, очевидно, что получить малое выходное напряжение U2 = U1w2/w1 при неизменном числе витков вторичной обмотки практически невозможно, так какпри этом необходимо иметь большое число регулировочных витков*.

Переключение ответвлений обмоток w1 и w2 может осуществляться при отключении трансформатора от первичной и вторичной сетей (переключение без возбуждения) или под нагрузкой (регулирование под нагрузкой). Существуют также трансформаторы с плавным регулированием напряжения, в которых плавно изменяют число витков w2 или магнитный поток Ф2, охватываемый этой обмоткой.

* При очень больших мощностях иногда применяют регулирование по высоковольтной первичной стороне (чтобы избежать применения регулирующей аппаратуры на большие токи), используя специальные автотрансформаторные схемы.

Переключение ответвлений без возбуждения. Регулирование напряжения этим способом применяют в масляных и сухих силовых трансформаторах общепромышленного назначения, а также в трансформаторах, предназначенных для вентильных преобразователей. Напряжение регулируют на ±5% от Uном ступенями по 2,5 %, т. е. трансформатор имеет пять ступеней регулирования напряжения. В трансформаторах сравнительно небольшой мощности используют три ступени регулирования напряжения ( + 5; 0; —5%). В силовых трансформаторах большой мощности обычно напряжение регулируют на стороне ВН. Это позволяет упростить конструкцию переключателя ответвлений, так как токи в обмотке ВН меньше, чем в обмоткеНН. Кроме того, число витков обмотки ВН больше, чем обмотки НН, вследствие чего изменение числа витков на 1,25 — 2,5 % можно осуществлять с большей точностью. В трансформаторах, предназначенных для вентильных преобразователей, часто напряжение регулируют на стороне НН; при этом переключающую аппаратуру выполняют на большие токи, что сильно усложняет ее конструкцию.

При регулировании напряжения отключают часть витков только одной (первичной или вторичной) обмотки, что нарушает равномерность распределения МДС по высоте обмотки. Это приводит к искажению магнитного поля рассеяния и возникновению поперечной составляющей потока рассеяния, которая, взаимодействуя с током обмоток, создает электромагнитные силы, действующие на обмотку в осевом направлении (см. § 2.19). При аварийных режимах (короткое замыкание) эти силы могут достигать больших значений и вызывать разрушение обмотки. Поэтому стремятся равномерно распределить отключаемые витки обмотки по высоте или расположить их по возможности в середине высоты обмотки симметрично относительно обоих ярм. В трехфазных трансформаторах сравнительно небольшой мощности, где электромагнитные силы при коротких замыканиях невелики, для упрощения конструкции переключателя ответвлений целесообразно выполнять ответвления вблизи заземленной нулевой точки обмотки, так как при этом уменьшается напряжение, на которое должна быть рассчитана изоляция переключателя. Если ответвления располагать в средней части обмотки (в мощных трансформаторах), то переключающую аппаратуру необходимо выполнять с усиленной изоляцией и с высокой степенью точности, так как несогласованность работы ее элементов при высоком напряжении может привести к серьезным авариям.

В трансформаторах с многослойной цилиндрической обмоткой отключаемые витки обычно размещают в конце обмотки во внешнем ее слое и располагают симметрично по высоте относительно обоих ярм. При переходе с одного ответвления Х1 — Х5 на другое (рис. 2.56, а)отключается равное число витков. В обмотках других конструкций ответвления А2 — А7располагают в средней части обмотки (рис. 2.56, б). При номинальном напряжении обмотки ВН до 35 кВ часто применяют оборотную схему (рис. 2.56, в), которая позволяет расположить ответвления X1 — Х5 около нулевой точки и в то же время в середине обмотки (по высоте). При оборотной схеме одна половина обмотки имеет правую, а другая — левую намотку.

В масляных трансформаторах переключение ответвлений осуществляют контактным переключателем, встроенным в трансформатор, рукоятка которого выведена из бака. В сухих трансформаторах ответвления выводят на контактную панель и переключение производят путем перестановки контактной пластины на различные выводные шпильки.

Рис. 2.56. Расположение регулировочных ответвлений в силовых трансформаторах:

Рис. 2.57. Трехфазный переключатель ответвлений (а) и схемы расположения его контактных элементов (б, в):

Контактный переключатель (рис. 2.57, а) имеет систему неподвижных контактов, соединенных с ответвлениями обмотки, и систему подвижных контактов, замыкающихся с неподвижны­ми и обеспечивающих требуемую схему соединения между собой обмоток отдельных фаз. При выполнении ответвлений X1 — X5, Y1 — Y5 и Z1 — Z5 у нулевой точки можно применить общий переключатель для всех трех фаз (рис. 2.57, б), так как рабочее напряжение между отдельными частями переключателя не превышает 10% от линейного напряжения трансформатора. Если ответвления A1 — А5; В1 — В5; С1 — C5 расположены в середине обмотки (см. рис. 2.56, б), то каждая фаза должна иметь переключатель (рис. 2.57, в), так как между ответвлениями разных фаз действует напряжение, равное приблизительно 0,5Uном.

Переключение ответвлений под нагрузкой. Для повышения гибкости и удобства управления крупными электрическими сетями и системами большое значение имеет возможность регулирования напряжения трансформаторов без перерыва нагрузки. Потребность в таких трансформаторах быстро возрастает. В соответствии с этим промышленность выпускает трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой для всех мощностей от 63 до 200000 кВ • А с пределами регулирования ±(10 ÷ 16)%.

При использовании этого способа регулирования необходимо:

1) обеспечить переход с одного ответвления на другое без разрыва тока, для чего в некоторый момент времени должны быть включены два соседних ответвления;

Читайте так же:
Регулировка подачи воздуха в камины

2) ограничить ток короткого замыкания (ток к. з.) в части обмотки трансформатора, расположенной между этими ответвлениями при одновременном их включении.

Для этого применяют переключающие устройства с дистанционным управлением и с токоограничивающими реакторами и резисторами, а в трансформаторах, предназначенных для вентильных преобразователей,—устройства с вентильным переходом.
На рис. 2.58 приведена схема переключающего устройства с токоограничивающим реактором в трех положениях его переключающих элементов. Устройство состоит из реактора Р, двух контакторов К1 и К2, предназначенных для разрыва тока, проходящего по двум параллельным ветвям реактора, и двух переключателей П1и П2, осуществляющих переключения этих ветвей при отсутствии тока.

Рис. 2.58. Схемы переключающего устройства с токоограничивакщим реактором

Переключающее устройство действует следующим образом. В первом рабочем положении I,когда переключающее устройство подключено к ответвлению Х1, контакторы К1 и К2 замкнуты и ток проходит по параллельным ветвям реактора в разных направлениях, не намагничивая его. Поэтому индуктивное сопротивление реактора весьма мало. При переходе с ответвления X1 на ответвление Х2 сначала отключается контактор К1, но цепь тока не прерывается, так как он продолжает проходить через контактор К2 (промежуточное положение II). Затем переключательП2 без тока переводится на ответвление Х2, после чего вновь включается контактор К1<промежуточное положение III). В этом положении через обе половины реактора проходит ток одного направления, его индуктивное сопротивление резко возрастает и он эффективно ограничивает ток Iк в замкнутом контуре, образованном частью обмотки трансформатора, которая расположена между ответвлениями Х1и Х2. После этого размыкается контактор К2, переключательП1 переводится без тока на ответвление Х2 и снова замыкается контактор К2, т. е. на этом заканчивается переход во второе рабочее положение IV, при котором переключающее устройство подключено к ответвлению Х2.

Реактор и переключатели помещают внутри масляного бака трансформатора, а контакторы — в специальном баке (рис. 2.59), расположенном на боковой стенке основного бака. Находящееся в нем масло, которое загрязняется при разрыве контакторами тока, не соединяется с маслом основного бака.

В переключающем устройстве с токоограничивающими резисторами (рис. 2.60, а) имеются три переключателя — П1, П2 и П3. При работе трансформатора на ответвлении Х2 переключателиП2 и ПЗ занимают показанное на рисунке 2.60 положение. Чтобы перейти на соседнее ответвление Х1, сначала на это ответвление следует провести без тока переключатель П1. Затем быстродействующий переключатель П3 быстро перебрасывается по часовой стрелке в положение, при котором он замыкает контакты 1 и 2. Процесс размыкания контактов 3,4изамыкания контактов 1, 2 происходит таким образом, что цепь тока не прерывается, а в промежуточном положении, когда переключатель П3 замыкает одновременно контакты 1 и 4,ток в части обмотки трансформатора, расположенной между ответвлениями Х1 и Х2, ограничивается резисторами R1 и R2. Во избежание перегрева этих резисторов переключатель П3 переводится из одного рабочего положения в другое в течение сотых долей секунды.

Рис. 2.59. Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой:

При питании от трансформатора преобразовательных устройств для переключения ответвлений на вторичной обмотке к которой подключаются вентили преобразователя, широко используют схему вентильного перехода (рис. 2.60, б). В этой схеме последовательно с нечетными контакторами К1 — К5 включен вентиль В1, а последовательно с четными контакторами К2 — К4 — вентиль В2. При переходе, например, с ответвления X1 на Х2 они позволяют осуществлять замыкание контактора К2 до отключения К1, так как вентили В1 и В2предотвращают возникновение тока к. з. в части обмотки между X1 и Х2 при одновременном включении обоих контакторов. В дальнейшем контактор К1 может быть отключен, так как цепь тока будет замкнута через контактор К2.

Простой регулятор тока сварочного трансформатора. Регулировка трансформатора тока

Важной особенностью конструкции любого сварочного аппарата является возможность регулировки рабочего тока. В промышленных аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с помощью дросселей всевозможных типов, изменение магнитного потока за счет подвижности обмоток или магнитного шунтирования, применение магазинов активных балластных сопротивлений и реостатов. К недостаткам такой регулировки надо отнести сложность конструкции, громоздкость сопротивлений, их сильный нагрев при работе, неудобство при переключении.Наиболее оптимальный вариант — еще при намотке вторичной обмотки сделать ее с отводами и, переключая количество витков, изменять ток. Однако использовать такой способ можно для подстройки тока, но не для его регулировки в широких пределах. Кроме того, регулировка тока во вторичной цепи сварочного трансформатора связана с определенными проблемами. Так, через регулирующее устройство проходят значительные токи, что приводит к его громоздкости, а для вторичной цепи практически невозможно подобрать столь мощные стандартные переключатели, чтобы они выдерживали ток до 200 А. Другое дело — цепь первичной обмотки, где токи в пять раз меньше.После долгих поисков путем проб и ошибок был найден оптимальный вариант решения проблемы — широко известный тиристорный регулятор, схема которого изображена на рис.1.

При предельной простоте и доступности элементной базы он прост управлении, не требует настроек и хорошо зарекомендовал себя в работе — работает не иначе, как «часики». Регулирование мощности происходит при периодическом отключении на фиксированный промежуток времени первичной обмотки сварочного трансформатора на каждом полупериоде тока рис.2.

Среднее значение тока при этом уменьшается. Основные элементы регулятора (тиристоры) включены встречно и параллельно друг другу. Они поочередно открываются импульсами тока, формируемыми транзисторами VT1, VT2. При включении регулятора в сеть оба тиристора закрыты, конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться через переменный резистор R7. Как только напряжение на одном из конденсаторов достигает напряжения лавинного пробоя транзистора, последний открывается, и через него течет ток разряда соединенного с ним конденсатора. Вслед за транзистором открывается и соответствующий тиристор, который подключает нагрузку к сети. После начала следующего, противоположного по знаку полупериода переменного тока тиристор закрывается, и начинается новый цикл зарядки конденсаторов, но уже в обратной полярности. Теперь открывается второй транзистор, и второй тиристор снова подключает нагрузку к сети. Изменением сопротивления переменного резистора R7 можно регулировать момент включения тиристоров от начала до конца полупериода, что в свою очередь приводит к изменению общего тока в первичной обмотке сварочного трансформатора Т1. Для увеличения или уменьшения диапазона регулировки можно изменить сопротивление переменного резистора R7 в большую или меньшую сторону соответственно. Транзисторы VT1, VT2, работающие в лавинном режиме, и резисторы R5, R6, включенные в их базовые цепи, можно заменить динисторами рис.3.

Читайте так же:
Регулировка верхней петли ножниц пластикового окна

Аноды динисторов следует соединить с крайними выводами резистора R7, а катоды подключить к резисторам R3 и R4. Если регулятор собрать на динисторах, то лучше использовать приборы типа КН102А. В качестве VT1, VT2 хорошо зарекомендовали себя транзисторы старого образца типа П416, ГТ308. Вполне реальна замена их более современными маломощными высокочастотными, имеющими близкие параметры. Переменный резистор типа СП-2, остальные типа МЛТ Конденсаторы типа МБМ или МБТ на рабочее напряжение не менее 400 В.

Правильно собранный регулятор не требует налаживания. Необходимо лишь убедиться в стабильной работе транзисторов в лавинном режиме (или в стабильном включении динисторов).

Внимание! Устройство имеет гальваническую связь с сетью. Все элементы, включая теплоотводы тиристоров, должны быть изолированы от корпуса.

С. В . Прус, Р. П. Копчак

Расчет трансформатора тока | Все своими руками

Бывают такие ситуации когда нужно контролировать большие токи в цепях переменного напряжения, например как контролировать ток в цепи сварочного аппарата, где ток достигает 150-250А. Для такого контроля отлично подходит трансформатор тока. Этот трансформатор нечем не отличается от обычного трансформатора, по сути это обычный трансформатор с известным отношением витков первичной и вторичной обмотки.На схеме представлен пример трансформатора тока с током первичной цепи 6А, на выходе этого трансформатора напряжение 6В

трансформатор тока

Принцип работы такого трансформатора прост и рассчитывается все довольно просто1. Берется за основу абсолютно любой каркас трансформатора. Для простоты возьму колечко любого размера и намотаю на него 100 витков, это количество витков может быть абсолютно любое, но для простоты расчета пусть будет 100. Эта обмотка вторичка, с которой будет сниматься измеряемое напряжение. Первичная обмотка должна быть один виток, а точнее кабель пропущенный через кольцо. Теперь известно что отношение между первичной и вторичкой 1:100.

2. Теперь через первичную обмотку в один виток пропущу ток в 6А, зная отношение в витках можно узнать ток в вторичной обмотке трансформатора 6А/100=0,06А. Когда ток вторички известен вспомню закон Ома R=V/I, исходя из него узнаю на сколько Ом нужно нагрузить вторичку, чтобы при токе в 0,06А напряжение на выходе было 6В. R=V/I, R=6В/0,06А=100 Ом, то есть если вторичку нагрузить на 100 Ом, напряжение на вторичке будет 6В при токе в первичке 6АПри максимальном токе на резисторе R2 будет рассеиваться некоторая мощность, поэтому нужно еще рассчитать рассеиваемую мощность на резисторе P=U*I, P=6В*0,06А=0,36Вт минимальный резистор рассеиваемой мощностью о,5Вт

Вот таким простым способом можно измерять любые токи, главное правильно рассчитать трансформатор и балластный резисторС ув. Эдуард

Полезные материалы по этой теме:

Замена электросчетчика и регулировка напряжения КТПушки

Смотрю за окошко — снег, смотрю на фотографии с яндекс диска, а там лето. Чето так лета сразу захотелось. Ну и расскажу про гребешок, который нам подкинули с моим другом Максом. У собственника подстанции было слегка завышенное напряжение , замер по фазам показывал 249-253-251 вольта. С чем собственно жить можно, но местный электрик жаловался что частно перегорают лампочки ильича. Там еще требовалась и замена счетчика с трансформаторами тока, потому что владелец ктпушки закупил больше мощностей. Ну и мы тут подрядились все сделать скопом и еще напряжение подрегулировать.

Объект работы — комплектная трансформаторная подстанция, походу военного исполнения. Не переживайте она огорожена забором со всех сторон, так что дети на нее залезть не смогут.

Замена счетчика и установка трансформаторов тока.

Дело было летом, было жарко. Замена трехфазного счетчика дело вообще самое обычное, ну если с трансформаторами тока , то чуть посложнее — главное не попутать клеммы выводов вторичных цепей ТТ — И1 и И2. Как правило, самое проблемное, это вкрячивать эти трансформаторы в готовые шины, это нужно пилить, сверлить отверстия под крепления.

Мы сняли нагрузку по низкой стороне, отключили линейный к трансформатору, даже нашелся рабочий ЛЗН. И начали монтаж. Поскольку исполнение военное, об эргономике речи не идет — главное надежность! И пришлось лезть в открытую дверь на фотографии, ложиться на шины и монтировать трансформаторы тока.

Регулировка напряжения трансформатора своими руками 8)

На двери ктпушки даже виднеется какая то схема. Что характерно, место установки прибора учета снабжено локальным подогревателем — зеленая колба на картинке. Это резистор, я когда ходил на упк в школе и учился на радиоэлектромонтажника мы из таких сопротивлений делали мини кипятильники). А вот на кой там висит оперативная штанга (кто увидел на картинке тот профи) я не понял, каких то разъеденителей по низкой стороне не было.

Ну и думаю пора переходить к сути поста. Короче пока Макс ковярялся с подключением счетчика, меня как менее опытного специалиста послал прозондировать почву на тему где тут напряжение регулируется на трансе. Трансформатор какой-то ТМГ с расширительным бачком, масло в бачке в норме. Но самое главное, что нашлась бирка на трансе было четко видно, что он имеет 5 положений регулировки.

Выходно напряжение на трансформаторе регулируется двумя способами:

  • РПН (регулировка под нагрузкой)
  • ПБВ (переключение без возбуждения)

Если прям совсем кратко, то РПН используется для больших трансов типа ТРДН, которые строят на питающих центрах. А вот для трансов поменьше подходит ПБВ. То есть трансформатор отключается и ручным переводом анцапфы (это такая крутилка сверху трансформатора) на какое-то положение вверх или вниз, выходное напряжение увеличивается или уменьшается.

Осмотрел я нашу подстанцию со всех сторон — никаких видимых приводов или крутилок не нашел. Вдруг замечаю на крышке какую то броненакладку привернутую болтами к крышке трансформатора. Ну думаю конечно анцапфа там — типа уличное исполнение, поэтому ее и защитили от осадков.

Читайте так же:
Как включить синхронизацию по второй шторке canon

Но открутив 6 гаек я нашел там какой-то изолятор, назначение которого сложно определить. Осмотрев уже все что можно, мы нашли еще одно место где можно открутить гайки))

Вот там то и находилась анцапфа, но видимо изначально она регулировалась автоматически, потому что к ней был закреплен движок с редуктором. А впоследствии деталька которая соединяла шпонки между собой когда то отвалилась и трансформатор навсегда застял в самом «высоком» положении регулировки напряжения.

Ну а дальше все было просто — мы покрутили эту ручку и поняли в какую сторону уменьшается напряжение. Дальше просто прозванивается вторичная обмотка и трансформатор включается по высокой стороне. Дойдя до значений 230 вольт на выходе, мы закончили работу)

РНМ-1 — микропроцессорный регулятор напряжения трансформатора

Регулятор РНМ-1 служит для управления электроприводами РПН при автоматическом регулировании коэффициента трансформации силовых трансформаторов с выходным напряжением 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500 кВ и может применяться на подстанциях с плавно или резко изменяющейся нагрузкой.

РНМ-1 предназначен для замены регуляторов типа АРТ и БАР и в полном объеме реализует заложенные в них функции. Кроме того, предлагаемый регулятор обеспечивает ряд новых дополнительных возможностей.

Особенность РНМ-1 – это возможность его подключения к двум секциям типовой подстанции, питаемым от разных обмоток одного силового трансформатора. При этом основная секция, в которой регулируется напряжение, является регулируемой, а вторая – контролируемой. Контроль сразу двух секций позволяет при превышении в контролируемой секции измеряемыми величинами значений уставок граничных условий либо только сигнализировать об этом, либо запрещать регулирование (определяется уставкой). Обмотку трансформатора, по которой ведется регулирование, выбирают с помощью двух входных релейных сигналов или кнопки на передней панели регулятора, что позволяет оперативно переходить на регулирование по любой из подключенных обмоток без какой-либо внешней коммутации.

В устройстве предусмотрена блокировка регулирования и сигнализация в случае превышения измеряемыми величинами значений уставок граничных условий. При превышении максимального значения тока ввода запрещается выдача команды «Прибавить», а через 10 с включаются реле «Перегрузка» и «Сигнализация». При превышении напряжением 3U0 значения уставки запрещается выдача команды «Прибавить». При снижении в течение 10 с напряжения ниже минимального значения запрещается регулирование и включается реле «Сигнализация». При превышении максимального значения напряжения запрещается команда «Прибавить», включается реле «Сигнализация» и запускается программа ускоренной отработки перенапряжения, т.е. команда «Убавить» будет выдаваться после завершения очередного цикла переключения через задаваемую задержку, пока напряжение не снизится до напряжения поддержания.

В РНМ-1 предусмотрена токовая компенсация для поддержания напряжения на удаленной нагрузке. Для ее реализации предусмотрено 4 токовых канала, объединенных в две группы – по регулируемой и контролируемой секциям. Возможность задания различных уставок по коэффициентам трансформации всех четырех измерительных ТТ позволяет устанавливать регулятор на любой подстанции.

При расчете тока нагрузки не учитывается сдвиг фаз между током ввода и током, отдаваемым в соседнюю секцию, а производится вычитание модулей первичных значений тока.

Контроль текущих значений токов и напряжений и их отображение на встроенном ЖК-индикаторе возможны как в первичных, так и во вторичных значениях измерительных трансформаторов.

В регуляторе увеличено количество гальванически развязанных дискретных входов внешней блокировки управления приводом. Кроме входов «Запрет прибавить» и «Запрет убавить», на которые обычно подаются сигналы от концевых выключателей привода, входов «Ручное управление», «Контроль температуры масла привода», добавлены входы «Внешняя блокировка» и «Токовая блокировка». Последний предназначен для подачи на него сигнала от устройства токовой защиты первичной цепи силового трансформатора, а вход «Внешняя блокировка» может использоваться в других случаях и является универсальным.

Устройство имеет расширенный диапазон задания уставок. Все они задаются с клавиатуры или по линии связи и хранятся в энергонезависимой памяти. Ввод или изменение уставок возможны только при введенном пароле. Широкий набор уставок позволяет выбирать оптимальные параметры управления РПН, а также сопрягать регулятор с любым типом привода и трансформатора.

Дополнительные сервисные возможности РНМ-1:

В регуляторе предусмотрен канал связи, по которому можно отслеживать и менять уставки, считывать текущие значения всех измеряемых токов и напряжений, а также информацию о 400 последних отклонениях от нормальной работы регулятора, хранящуюся в энергонезависимой памяти.

В РНМ-1 предусмотрен контроль работы электропривода РПН в процессе отработки им команд управления. Если в течение заданного времени от привода не поступает сигнал о начале переключения (привод «не пошел»), или от него не сбрасывается сигнал о переключении (привод «застрял»), если при отсутствии сигналов управления от привода поступает сигнал о начале переключения (привод «побежал»), то блокируется регулирование и срабатывает реле сигнализации. Если привод «побежал», то дополнительно включается реле «Питание ПМ», отключающее автомат питания привода. Для предотвращения дугового разряда и подгорания контактов, реле «Питание ПМ» включается только после снятия сигнала о переключении.

Изменение значения напряжения поддержания с помощью подачи внешних релейных сигналов позволяет оперативно переходить на любое из четырех заранее заданных значений напряжения при смене режима или конфигурации сети.

Устройство обладает высокой точностью измерения напряжения (0,5%), тока, времени и частоты, а также стабильностью всех характеристик, так как выполнено на микропроцессорной элементной базе.

На передней панели устройства расположены: ЖК-дисплей с подсветкой, светодиоды индикации различных режимов, разъем RS232C для связи с компьютером, а также кнопки управления.

Подключение всех внешних цепей осуществляется с помощью клемм, установленных на задней панели регулятора.

Габаритные размеры устройства – 280х260х62 мм, масса – не более 8 кг. Рабочий диапазон температур: от -20 до +55 0 С.

Оперативное питание осуществляется от сети переменного или постоянного тока напряжением 220 В. По заказу возможна поставка устройств с напряжением питания 110 В постоянного тока.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector