лекция 6

1.

Ставропольский государственный
аграрный университет
ЛЕКЦИЯ 6
МОДЕЛЬ
ТРАНСФОРМАТОРА
1

2.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Трансформатор обеспечивает преобразование
уровня напряжений и связывает между собой
электрические сети разных классов
напряжений. Конструктивно он состоит из
сердечника из специальной стали и обмоток.
Трансформаторы делятся на:
-Двухобмоточные;
-Трехобмоточные;
-Однофазные;
-Трехфазные;
-Автотрансформаторы.
2

3.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Рассмотрим Г-образную схему замещения
двухобмоточного трансформатора.
3

4.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Параметры схемы замещения
трансформатора:
Продольные:
сопротивление Zт = Rт + jXт и коэффициент трансформации KT.
RT - приводит к тепловым потерям в обмотках трансформатора,
XT – к потерям, связанным с
созданием в сердечнике
электромагнитных полей (потери в меди, потери в стали).
KT – коэффициент трансформации, характеризует соотношение
напряжений на входе и выходе трансформатора (соотношение
числа витков обмоток)
U B в
KT =
=
U n n
4

5.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Поперечные
проводимость трансформатора Yт0 =gт + jbт. Соответствует
процессам в сердечнике трансформатора (потери в стали).
Параметры схемы замещения
трансформатора могут быть определены
на основе справочных данных.
5

6.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Параметры режима трансформатора:
Напряжение на входе и выходе трансформатора
U B = K T ·U n
Идеальный трансформатор – трансформатор без потерь (на
схеме – между точками l и j ).
Тогда точное значение коэффициента:
U 1
KT =
U n
где U1 – напряжение в мнимом узле 1 .
6

7.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Токи в обмотках трансформатора:
I B = (U B − U 1 )·YT
I B = (U B − U n K T )·YT
U 1 = U n ·KT
I n = I B ·K T
Идеальному трансформатору присуще
свойство инвариантности мощностей:
поток мощности в обмотке высшего
напряжения ВН равен потоку мощности в
обмотке низшего напряжения НН:
7

8.

Ставропольский государственный
аграрный университет
S B = U 1·I B
S n = U n ·I n
U 1 I B = U n I n
U 1 I n
KT =
=
U n I
B
Ток в обмотке НН трансформатора в Кт
раз больше чем ток в обмотке ВН.
8

9.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Потери мощности в обмотках трансформатора:
2
S T = I B ·Z Т
Схема замещения трёхобмоточного трансформатора.
Трехобмоточный трансформатор имеет обмотки высокого,
среднего и низкого напряжения. Обеспечивает связь
электрических сетей 3-х классов напряжения, например,
110/35/10 кВ. Существуют 3-х обмоточные трансформаторы с
расщеплённой вторичной обмоткой, например, 110/10 кВ.
9

10.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Схема замещения трёхобмоточного трансформатора
представляется в виде трёхлучевой звезды. Каждой
обмотке соответствует ветвь семы замещения.
10

11.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Сопротивления обмоток:
Zв = Rв+ jXв;
Zн=Rн+jXн ;
Zc=Rс+jXс .
Коэффициенты трансформации:
Кв = 1;
Кс = Uв / Uс ;
Кн = Uв / Uн .
11

12.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Представление нагрузок в узлах сети в схеме
замещения
Способы представления нагрузки в схеме
замещения зависят от вида сети и целей
расчета.
а) задание нагрузки постоянным по модулю и фазе током.
I н = I н + jI н = const
Такой способ задания нагрузок используется при моделировании
режимов работы распределительных электрических сетей
низкого и среднего напряжения (до 35кВ).
12

13.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Источниками информации о нагрузке в таких сетях могут быть:
• сезонные измерения нагрузки;
• телеизмерения нагрузок на головных участках электрических
сетей;
• доля от установленной мощности трансформаторных пунктов
(ТП) др.
При любом способе получения информации она имеет, как
правило большою погрешность, она неполная и поступает с
запаздыванием.
Существуют
математические
способы
повышения качества информации.
При задании нагрузок в узлах постоянным током режим
работы электрической сети описывается системой линейных
уравнений.
13

14.

Ставропольский государственный
аграрный университет
б) задание нагрузки постоянной мощностью.
S н = Pн + jQ н = const
Используется
при
моделировании
режимов
питающих сетей средних и высоких классов
напряжений и распределительных сетей средних
классов напряжений (выше 35 кВ).
14

15.

Ставропольский государственный
аграрный университет
В питающих сетях постоянная мощность нагрузки
задается при неизвестном напряжении в узле. Это
означает, что в узле задан нелинейный источник тока,
зависящий от напряжения в узле:
S = U I
S
I =
U
При моделировании режимов работы электрических
сетей наиболее часто используется именно такой
способ задания нагрузки. Он в большей мере
соответствует реальным условиям работы нагрузки.
15

16.

Ставропольский государственный
аграрный университет
в) задание нагрузки постоянной проводимостью.
Yн = g н − jbн
Такое задание нагрузки используется
электромеханических переходных процессов.
при
расчетах
16

17.

Ставропольский государственный
аграрный университет
г) задание нагрузки при помощи статических характеристик
нагрузки по напряжению.
S н ( U) = Pн (U) + jQ н (U)
Статические характеристики нагрузки (СХН) по
напряжению
отражают
зависимость
величины
нагрузки от напряжения в узле.
17

18.

Ставропольский государственный
аграрный университет
Для каждого вида нагрузки (бытовая, промышленная,
сельскохозяйственная и др.) – существуют свои СХН. Они
могут быть достаточно сложными. Для упрощения в
практических расчетах статические характеристики нагрузки
аппроксимируются, как правило, полиномами второй степени:
U
U2
Pн (U ) = Pно ·(a p + b p
+ Cp·
)
U ном
U ном 2
2
U
U
Qн (U ) = Qно ·(aQ + bQ ·
+ CQ ·
)
U ном
U ном 2
где a, b, c – коэффициенты полинома. Различны для разных типов
нагрузки;
U – текущее напряжение; Uном – номинальное напряжение;
Pно, Qно - значение нагрузки при номинальном напряжении.
18

19.

Ставропольский государственный
аграрный университет
При таком способе задания нагрузки наиболее полно
отображается её свойства по сравнению с другими способами. Но
это требует большого количества дополнительных вычислений.
д) задание нагрузки случайным по величине током.
Используется при расчетах электрических систем с
большой долей электротяговой нагрузки (например,
электротяговая
нагрузка
–
электрифицированный
транспорт).
В этих расчетах учитывается несимметричный и
несинусоидальный характер нагрузки.
19