Включение трансформаторов на параллельную работу

В каких случаях нужен параллельный режим работы трансформаторов

Включение различных устройств для преобразования электрической энергии преследует несколько целей:

1. Увеличение мощности преобразования.
2. Большая надежность.
3. Повышенная перегрузочная способность.
4. Более эффективное использование свободного места.
5. Снижение эксплуатационных потерь в периоды низкой нагрузки.

Увеличение мощности потребителей требует соответствующего увеличения мощности трансформатора. Назначение параллельного подключения — возможность не разбирать и заменять самое слабое оборудование. В этом случае используется дополнительная установка трансформатора, включенного параллельно. В первом приближении можно предположить, что допустимая мощность потребителей в этом случае увеличивается вдвое.

Отдельную категорию потребителей выделяют высокие требования к надежности электроснабжения. В этом случае назначение резервных трансформаторов — возможность подачи питания в случае выхода из строя части преобразователей.

Параллельное соединение трансформаторов применяется и тогда, когда установка более мощного сооружения не соответствует требованиям к габаритам. Часто проще установить несколько небольших конструкций вместо одной более мощной.

Снижение конверсионных потерь в период минимального потребления достигается отключением части трансформаторов.

Требования сети

Включение трансформаторов на параллельную работу обусловлено некоторыми особенностями работы электроустановок. Представленный подход позволяет решать энергетические проблемы.

Подключив силовые трансформаторы параллельно, можно избежать увеличения токов основного устройства. Система менее подвержена перегрузкам. В процессе параллельного соединения обмоток трансформатора интенсивность отказов в работе электрической сети снижается. Вероятность одновременного выхода из строя двух трансформаторов крайне мала.

При использовании оборудования большой мощности должно быть достаточно места (высоты) для установки устройства. В небольшом помещении допускается параллельная работа трансформаторов согласно ПУЭ. На территории электроустановки стандартных габаритов пространства можно использовать необходимое количество электрооборудования. Для повышения производительности, безопасности агрегатов, работающих от разных источников, необходимо будет правильно создать параллельное соединение обмоток.

№25 Анализ влияния несовпадения коэффициентов трансформации на уравнительный ток при включении

Предположим, что условие не выполнено: коэффициент трансформации первого трансформатора ниже, чем коэффициент второго; те. K1E2. Под влиянием результирующей разности потенциалов в замкнутом контуре вторичных обмоток будет течь уравнительный ток, который создаст падение напряжения в обмотках.

В трансформаторе 1 это вызовет снижение напряжения на выводах вторичной обмотки, в трансформаторе 2 — повышение вторичного напряжения. Следовательно, напряжение на внешних дорожках будет иметь среднее значение. С нагрузкой уравнительный ток перекрывает ток нагрузки, так что трансформатор 1 будет перегружен, а трансформатор 2 — под нагрузкой.

ГОСТ допускает расхождение коэффициентов трансформации не более ± 0,5% от их среднего значения.

Вопрос №26. Влияние несовпадения группы соединения трансформаторов на уравнительный ток при параллельном включении

Несоблюдение этого условия вызовет такой высокий уравнительный ток, что трансформаторы могут выйти из строя из-за перегрева обмоток. Даже при минимальном расхождении групп подключения трансформатора (например, в одной группе / Ү — 0, а в другой / — 11) ток уравнивания будет примерно в 5 раз выше номинального, что эквивалентно короткому замыканию.

Если группы подключения разные, то между соответствующими векторами вторичных напряжений трансформаторов, включенных параллельно, образуется фазовый сдвиг. Это приведет к разнице напряжений. А поскольку разные напряжения не могут существовать в одном и том же токене одновременно, между трансформаторами возникнет уравнительный ток, чтобы уравнять их. Как поясняется ниже, при минимально возможном смещении (для разных групп соединений) — смещении 30 ° — ток уравнивания примерно в 5 раз превышает номинальный ток трансформатора. При наибольшем смещении — 180 ° — 20 раз.

27 Параллельная работа трансформаторов

Необходимость параллельной работы При параллельной работе нескольких трансформаторов можно ремонтировать отходящие трансформаторы без снижения мощности, требуемой от пользователей, иметь резерв на случай выхода из строя отдельных трансформаторов, отключать некоторые трансформаторы для снижения нагрузки (для уменьшения потерь) равномерно распределите нагрузку между трансформаторами.

Эти преимущества привели к широкому распространению параллельной работы трансформаторов.

Условия параллельной работы Схема двух однофазных параллельно работающих трансформаторов показана на рис. 2.23, а эквивалентная схема — на рис. 2.24 (- сопротивление короткого замыкания — см. П. 2.7.2.). Под субнормальной параллельной работой трансформаторов понимается работа, при которой в неактивном режиме сетевого тока во вторичной обмотке и при питании потребителей (в режиме нагрузки) токи распределяются пропорционально номинальным мощностям трансформаторов.

В режиме холостого хода (рис. 2.23) во вторичной обмотке может возникать так называемый уравнительный ток

Этот ток во вторичной цепи заряжает трансформатор и вызывает ненужный нагрев его обмоток и дополнительное потребление энергии. В режиме нагрузки уравнивающие токи перекрывают токи потребления и создают неравномерную нагрузку трансформаторов. В трансформаторах нет уравнительного тока, если или. Таким образом, первым необходимым условием для нормальной параллельной работы трансформаторов является равенство номинальных значений вторичные напряжения.

Из эквивалентной схемы параллельно работающих трансформаторов (рис. 2.24) следует, что токи в двух параллельно включенных обмотках распределяются обратно пропорционально сопротивлению короткого замыкания:

Умножив и разделив правую часть равенства, получим:

(2.23)

Выражение (2.23) показывает, что токи между трансформаторами распределяются пропорционально их номинальной мощности, обратно пропорционально напряжению короткого замыкания. Следовательно, если нагрузка между трансформаторами распределяется пропорционально номинальной мощности трансформаторов, равенство напряжений короткого замыкания является вторым необходимым условием нормальной параллельной работы трансформаторов.

Если при соблюдении первых двух условий параллельной работы концы одной из обмоток трансформатора поменять местами, то в цепи вторичных обмоток ЭДС будут направлены не в противоположную сторону, а во вторую, что равносильно короткому замыканию трансформатор.

Идентичные группы подключения необходимы также для трехфазных трансформаторов.

При несоблюдении этого условия ЭДС и соответствующая пара обмоток находятся в противофазе и, как следствие, появляется уравнительный ток, который может значительно превышать значение номинального тока и даже быть близким к току короткого замыкания.

Например, при соединении группы углов сдвиг фаз между одинаковыми ЭДС (напряжениями) составит 30 °, а как показывают расчеты, ток уравнивания будет в 5 раз выше номинального. Следовательно, третье условие для нормального Параллельная работа трансформаторов — это идентичность групп соединения обмоток.

Как рассчитать мощность

Под нормальной параллельной работой трансформаторов понимается работа, при которой в цепи вторичной обмотки в режиме холостого хода нет тока, а при запитании потребителей (в режиме нагрузки) токи распределяются пропорционально номинальной мощности трансформаторов. В режиме холостого хода во вторичной обмотке может быть так называемый уравнительный ток.

Этот ток во вторичной цепи обмотки заряжает трансформатор и вызывает ненужный нагрев его обмоток и дополнительное потребление энергии. В режиме нагрузки уравнивающие токи перекрывают токи потребителей и создают неравномерную нагрузку на трансформаторы.

Поэтому первым необходимым условием нормальной параллельной работы трансформаторов является равенство номинальных вторичных напряжений. Из эквивалентной схемы трансформаторов, работающих параллельно, следует, что токи в двух параллельно соединенных обмотках распределяются обратно пропорционально сопротивлению короткого замыкания.

Если выполнены первые два условия параллельной работы, поменяйте местами концы одной из обмоток трансформатора, то в цепи вторичных обмоток ЭДС будет направлена ​​не в противоположную, а во вторую, что равносильно короткому замыканию трансформатора. Идентичные группы подключения необходимы также для трехфазных трансформаторов.

При несоблюдении этого условия ЭДС и соответствующая пара обмоток находятся в противофазе и, как следствие, появляется уравнительный ток, который может значительно превышать значение номинального тока и даже быть близким к току короткого замыкания.

Интересный материал по теме — как самому собрать повышающий трансформатор.

Например, при соединении групп фазовый угол между одинаковыми ЭДС (напряжениями) будет 30 °, а как показывают расчеты, ток уравнивания будет в 5 раз выше номинального. Следовательно, третьим условием нормальной параллельной работы трансформаторов является идентичность групп соединения обмоток.

Параллельная работа

Условия включения. При параллельной работе первичные обмотки трансформаторов подключаются к общим шинам электросети, вторичные — к общим шинам потребителей (рис. 3.22, а). Мощность всех параллельно работающих трансформаторов равна сумме их мощностей.

При включении на параллельную работу используют условное понятие начала и конца обмоток. На рис. 3.23 схематически изображена часть сердечника магнитопровода, на которую намотаны первичная и вторичная обмотки трансформатора. При изменении потока взаимной индукции (например, при его увеличении) в них индуцируется ЭДС.

Если обмотки намотаны в одном направлении и имеют одинаковую маркировку, векторы ЭДС будут направлены в одну сторону. Если в одной из обмоток поменять местами начало и конец, вектор изменит направление на противоположное, хотя физическое изображение останется прежним. Подобного сдвига фаз ЭДС на векторной диаграмме можно добиться, изменив направление намотки витков.

Параллельное соединение трансформаторов.

Для характеристики сдвига фаз и т.д. С первичной и вторичной обмотками с учетом обозначения выводов вводится понятие группы подключения трансформатора. В однофазном трансформаторе может быть две группы подключения, в одном трехфазном — двенадцать.

При обозначении группы соединений используется аналогия с циферблатом. В этом случае вектор линейности и т.д. С первичной обмоткой мысленно совмещается с минутной стрелкой часов, расположенной под номером 12, и с направлением вектора вторичной линейной и т.д. С выравниванием часовой стрелки. Номер, на котором он расположен, определяет группу подключения трансформатора.

Угловое расстояние между двумя соседними цифрами квадранта составляет 30 °. Следовательно, чтобы определить угол смещения линейных эл. И т.д. С обмотками, их необходимо умножить на 30 °. Например, число 6 означает, что смещение между обмотками, линейное и т.д. С обмотками составляет 180 ° = 6 × 30 °. Изменяя маркировку клемм, можно изменить группу подключения трансформатора.

При нормальной параллельной работе между трансформаторами не должны протекать уравнительные токи. Уравнивающие токи отсутствуют, если первичная обмотка и т.д. У всех трансформаторов одинакова, а вторичная и т.д. Также одинаковы и совпадают по фазе. Это достигается при соблюдении следующих условий: равенство коэффициентов трансформации; равенство напряжений короткого замыкания; принадлежность трансформаторов к одной группе.

Стандарт допускает параллельную работу трансформаторов при условии, что коэффициенты трансформации отклоняются не более чем на 0,5% от среднего арифметического, а напряжения короткого замыкания отклоняются не более чем на 10% от среднего арифметического. Перед включением в параллельную работу необходимо экспериментально проверить выполнение первого и третьего условий. Если они наблюдаются, то напряжение между выводами разомкнутого переключателя K

(см рис. 2.22, а) равна нулю.

Равенство групп соединения обмоток

Существует несколько групп соединений обмоток трансформатора. Каждая группа отличается по фазовому углу первичного и вторичного напряжений. Поэтому включение двух трансформаторов с разными группами соединения обмоток на параллельную работу приведет к возникновению в обмотках больших уравнивающих токов, что приведет к выходу трансформаторов из строя. Поэтому важным условием подключения трансформаторов для параллельной работы является равенство их групп соединения обмоток.

Проверка схем и групп соединения обмоток

На практике проверка цепей и соединительных групп обмоток трехфазных трансформаторов осуществляется методом двух вольтметров, который основан на измерении напряжений между соответствующими выводами обмоток трансформатора и последующем сравнении их с расчетными значениями. Измеренные напряжения должны быть такими же, как рассчитанные для данной группы соединений.

Параллельное соединение трансформаторов

Чтобы исключить ошибки при параллельном включении трансформаторов, нормативы устанавливают для каждого трансформатора определенной мощности и напряжения обмотки высокого напряжения определенное значение напряжения короткого замыкания. Так, ГОСТ 12022-76 на трансформаторы мощностью 400 кВА и напряжением 10 кВ устанавливают ук равным 4,5%, а на напряжение 35 кВ — 6,5%.

Интересное чтение: факты о понижающих трансформаторах.

ГОСТ 11920-73 на трансформаторы мощностью 2500 кВА и напряжением 10 кВ устанавливают uk равным 5,5%, а на напряжение 35 кВ — 6,5%. Однако при практической реализации трансформаторов всегда возможны некоторые отклонения размеров обмоток или каналов между ними, что, как известно, сказывается на величине uk. Таким образом, ГОСТ 11677-75 позволяет включать трансформаторы на параллельную работу с некоторым отклонением от номинальных значений uк (в пределах ± 10%). Третье условие для параллельной работы — наличие у всех трансформаторов одинаковых групп подключения.

Определение напряжения между обмотками.

Другими словами, если напряжения ВН одинаковы, необходимо иметь одинаковые углы и между векторами линейных напряжений обмоток ВН и НН. Чтобы убедиться, что вам нужны одинаковые группы подключений, рассмотрим простой пример. Пусть два трансформатора имеют схемы и группы включения Y / Δ — 11 и Y / Δ — 1.

На рисунке показаны совмещенные векторы линейных напряжений обмоток ВН и НН первого и второго трансформаторов. Если их первичные напряжения (VN) одинаковы, при параллельном соединении вторичных напряжений a1b1 и a2b2 появится сдвиг на 60 °. Таким образом будет получена геометрическая разность напряжений a1b1 и a2b2, обозначенная на рисунке отрезком b1b2. Треугольник a1b1b2 равносторонний, поэтому отрезок b1b2 = a2b1 = a2b2, т.е равен по величине линейному напряжению обмотки НН.

Номинальная мощность трансформаторов

Необходимым условием возможности подключения трансформаторов для параллельной работы является соотношение их номинальной мощности не более 1 к 3. Например, если номинальная мощность силового трансформатора составляет 1000 кВА, он может быть включен для параллельной работы с другой трансформатор мощностью от 400 кВА до 2500 кВА — все значения данного диапазона мощности по отношению к мощности 1000 кВА, не превышающие от 1 до 3.

Параллельная работа трансформаторов, принадлежащих к разным группам подключения, невозможна, так как между их обмотками проходит недопустимо большой уравнительный ток.

Особенности и схема работы параллельного соединения

Не путайте совместную и параллельную работу силовых трансформаторов. В первом случае устройства подключаются параллельно к электросети, но работают они на разных потребителей или на одного, но в разное время путем установки переключателя. Таким образом, нагрузка распределяется между преобразователями мощности.

Параллельная работа трансформаторных устройств требует соблюдения нескольких условий. Если хотя бы один из них не соблюдается, по обмоткам трансформаторов начинает течь уравнительный ток, что снижает допустимую мощность нагрузки, вызывает перегрузку преобразователя и снижает общий КПД.

Условия включения и работы по ПУЭ

Нормативно-техническая документация, в частности Правила устройства электроустановок (ПУЭ), устанавливают все допустимые условия проектирования, монтажа и эксплуатации трансформаторного оборудования.

Условия параллельной работы сформулированы также в Правилах технической эксплуатации электрических систем потребителей (ПТЭЭП). В частности, здесь сформулированы основные требования к подключению:

• соответствие групп соединения обмоток;
• допустимый коэффициент мощности трансформаторов;
• допустимые отклонения коэффициентов трансформации;
• нормативы напряжения короткого замыкания;
• постепенный.

Условия параллельного подключения

Чтобы обеспечить нормальную работу оборудования в указанном режиме, необходимо выполнить несколько важных условий. Рассмотрим подробнее правила, учитывающие данные режимы работы этих устройств.

Диаграмму можно увеличить, щелкнув по ней:

Принцип равенства групп соединения обмоток

Фазовый угол может отличаться в разных группах соединения обмоток трансформатора. Каждая из групп имеет свой собственный фазовый угол с точки зрения первичного и вторичного напряжений.

При параллельном соединении двух блоков, где группы обмоток разные, величина силы уравнивающих токов в катушках резко возрастает, в результате оба устройства могут выйти из строя.

При выборе трансформаторов для параллельной работы важно, чтобы указанные группы и параметры фазовых углов совпадали.

Параметры номинальной мощности

Еще одно требование, без которого невозможно параллельное подключение для обеспечения нормальной работы агрегатов — разница значений силовых характеристик устройств не более трех раз.

Например, если блок имеет номинальную мощность 1000 кВА, могут быть подключены только трансформаторы с указанным характеристическим значением в диапазоне от 400 до 2500 кВА. Это значение мощности находится в указанном диапазоне.

При нарушении этого правила устройство с более низкими мощностными характеристиками будет работать в условиях постоянной перегрузки, которая грозит выходом из строя.

Подбор по номинальному напряжению катушек и коэффициенту трансформации

Каждый трансформатор характеризуется определенным номинальным напряжением, на значение которого рассчитано устройство. Если на выходе каждого из параллельно подключенных устройств генерируется другое значение напряжения, это вызовет уравнивающие токи.

При подключении устройств с разными выходными характеристиками нежелательные потери будут значительно увеличиваться при уменьшении напряжения. Не рекомендуется отклонение более чем на полпроцента.

В конструкции современных трансформаторов предусмотрена возможность изменения количества витков на входной и выходной катушках с соответствующей регулировкой коэффициента трансформации. Для этого используются специальные устройства: устройство РПН или устройство РПН, которые позволяют выполнять заданную регулировку, соответственно, при выключенном агрегате и непосредственно под нагрузкой.

Формула для расчета коэффициента трансформации

Перед параллельным подключением используйте указанные устройства для регулировки выходного напряжения, чтобы обеспечить нормальную работу устройств.

Значение напряжения короткого замыкания

Для каждого трансформатора характерно собственное значение напряжения короткого замыкания, указанное в технических характеристиках оборудования производителя. Указанный параметр характеризует сопротивление обмоток и, соответственно, уровень потерь.

Устройство с более низким значением напряжения короткого замыкания будет принимать на себя большую нагрузку с постоянной перегрузкой во время работы. Нормы предусматривают допустимое отклонение заданной характеристики у двух устройств в пределах 10 процентов.

Правильность фазировки

При подключении двух трансформаторов необходимо совместить соответствующие фазы. Если отсчет времени выполнен неправильно, в обоих блоках произойдет полное короткое замыкание.

При соблюдении вышеуказанных условий параллельно включенные трансформаторы будут работать нормально, что обеспечит работоспособность оборудования и предотвратит опасность несчастных случаев. Чтобы исключить возможные аварийные ситуации, необходимо привлекать квалифицированный персонал, прошедший профессиональную подготовку и получивший разрешение на работу в электрических системах с назначением группы электробезопасности для выполнения этих подключений.

Как выполнить фазировку

Фазирование выполняется в первую очередь для вторичных цепей. В зависимости от состояния нейтрали измерения производятся двумя способами.

Заземленная нейтраль

1. Цепи первичной обмотки подключены к сети. Нейтраль заземлена.
2. Напряжение измеряется относительно клеммы a1 первого трансформатора и клемм a2, b2, c2 второго.
3. Повторите те же действия для выводов B1 и C1.

Изолированная нейтраль

1. Первичные обмотки подключены;
2. Подключите перемычку между клеммами a1 и a2;
3. Измерьте напряжение v1-v2, s1-c2;
4. Установите перемычку на контакты B1 и B2;
5. Измерьте напряжение a1-a2, c1-c2;
6. Повторите шаги, переместив перемычку на выходах c1 и c2.

Как выполнить подключение

Подключение трансформаторов в параллельном режиме допускается только при соблюдении всех вышеперечисленных условий. Допускается эксплуатация устройств с разными группами коммутации обмоток:

• в группах с разницей в 4 часа (120 г) выполняется круговая перестановка обмоток;
• группы с разницей в 6 часов (180 градусов), например, 0, 4, 8 и 6, 10, 2, подключаются после смены точек начала и конца обмотки одного из трансформаторов;
• в нечетных группах две фазы обмотки высокого и низкого напряжения меняются местами.

Во всех случаях обмотки перефазированы.

К параллельной работе нельзя подключать четные и нечетные устройства.

Все монтажные и коммутационные работы производятся при отсутствии высокого напряжения.

Способ подключения параллельных обмоток трансформатора

Мне часто задают вопрос: «Можно ли параллельно соединить одинаковые вторичные обмотки силовых трансформаторов?» Вопрос, несомненно, правильный, и на него нужно ответить. В наше время в устаревшем оборудовании можно встретить большое количество заводских силовых трансформаторов, которые радиолюбители адаптируют под свои нужды. Очень часто эти трансформаторы не совсем подходят по параметрам, например, по требуемому току нагрузки.

Но если в трансформаторе несколько одинаковых обмоток, возникает идея увеличить выходной ток за счет параллельного соединения этих обмоток. Казалось бы, соедините вместе выводы одинаковых обмоток и все! Но не все так просто. Сначала обмотки необходимо соединить по фазе. Для проверки фазы вторичных обмоток подключаем один из выводов двух обмоток, подключаем трансформатор к сети и измеряем напряжение между оставшимися свободными концами. Если это напряжение близко к нулю, обмотки включаются последовательно в противофазе.

Когда напряжение одной из обмоток на выводах увеличивается вдвое, они включаются последовательно по фазе. В первом случае свободные концы обмоток можно соединить вместе и получить параллельное соединение обмоток. Во втором случае необходимо поменять местами концы одной из обмоток. Однако малейшая неидентичность обмоток может сказаться на параметрах силового трансформатора: уменьшаются его общая мощность и КПД, увеличивается нагрев обмоток.

Действительно, возможно соединение обмоток таких трансформаторов параллельно, при изготовлении которых принимаются специальные меры для получения идентичности обмоток. Например, паспорта на трансформаторы типа ТПП (силовые трансформаторы для полупроводникового оборудования) указывают на допустимость параллельного соединения одинаковых обмоток. Чаще всего радиолюбительские конструкции питаются от постоянного тока, поэтому проблему соединения обмоток параллельно лучше рассматривать в сочетании с выпрямителем.

Возьмем, к примеру, унифицированный трансформатор ТН-60 (трансформатор накаливания), который имеет 4 одинаковые вторичные обмотки по 6,3 В каждая (две обмотки также имеют розетки 5 В), каждая рассчитана на ток 6 А для получения токов в четыре раза больше, необходимо соединить обмотки, как показано на рис. 1 (зажигание обмоток с полуволновым выпрямлением). Поскольку обмотки могут иметь несколько разное напряжение из-за структурных вариаций параметров, более высокий ток потребления (с идентичными диодами) будет от обмотки с более высоким напряжением.

Диоды позволяют развязать обмотки друг от друга, т.е теперь каждая обмотка работает только на полную нагрузку, а не на другую обмотку. В результате мы получили выпрямленное напряжение с четырех обмоток с максимальным током нагрузки 24 А (через каждый диод будет проходить только четверть общего тока нагрузки). Схема двухполупериодного выпрямления показана на рис. 2. Такое соединение проводников обмотки также обеспечивает независимое питание нагрузки. При параллельном соединении нечетного числа обмоток возможно только полуволновое шлифование.

Напряжение 12 В часто используется для питания различных конструкций, поэтому соединение обмоток для такого применения может быть выполнено согласно рис. 3. В этом случае половина тока нагрузки будет протекать через каждый диод. Для получения стабилизированного выходного напряжения около 13,8 В, принятого за стандарт в радиопередающем оборудовании, необходимо использовать стабилизаторы с малым падением напряжения на регулирующем элементе 1, 2.

Минимально необходимое падение напряжения на регулирующем элементе таких стабилизаторов составляет примерно 0,5 В. Его устанавливают на максимальный ток нагрузки, выбирая емкость конденсатора фильтра после выпрямителя. Чем больше емкость этого конденсатора, тем больший выходной ток может быть «отведен» стабилизатором при заданном входном напряжении.

Последствия невыполнения условий

Несоблюдение перечисленных условий имеет следующие последствия:

1. Отсутствие фазы вызывает протекание тока через первичную обмотку даже при отсутствии нагрузки из-за фазового сдвига между проводами. В худшем случае при фазовом сдвиге 180 градусов ток будет равен току короткого замыкания.
2. Неравенство коэффициента трансформации. Ток будет течь от высоковольтного устройства. Скорость холостого хода также увеличится, и она будет тем больше, чем больше разница в передаточном числе. Допустимая разница коэффициентов трансформации не более 0,5%.
3. Неравенство напряжения короткого замыкания не вызывает увеличения тока холостого хода, но при подключении нагрузки трансформатор с меньшим сопротивлением обмотки будет работать с перегрузкой. Допускается перепад напряжения короткого замыкания не более 10%.
4. Аналогичная ситуация возникает при использовании устройств с большой разницей в номинальной мощности. Мощность одного из устройств не должна превышать более чем в 3 раза мощность другого.

Совместное управление двухкомплектными тиристорным преобразователем

Рассмотренная ранее раздельная система управления тиристорными преобразователями имеет отличные характеристики при работе в номинальных режимах, но крайне ненадежна в режиме прерывистого тока, превосходя то, что требует построения достаточно сложных систем управления. Тиристорные преобразователи, работающие по принципу совместного управления вентильными группами, лишены этого недостатка.

В отличие от раздельных систем управления, в которых один выпрямительный узел работает при работающем двигателе, а другой — при движении задним ходом, при совместном управлении в работе участвуют оба выпрямительных узла.

В этом случае опорное напряжение регулирует углы управления таким образом, чтобы они соответствовали равенству α1 + α2 = 1800. На выходе преобразователей с совместным управлением средние напряжения будут такими же, но их мгновенные значения не будет, это вызывает протекание уравнительных токов через цепи обоих преобразователей.

Для ограничения величины уравнивающих токов используются специальные уравнивающие индуктивности. Соуправление имеет преимущества:

• В течение всего цикла уравнивающий ток поддерживается обоими тиристорными преобразователями, и это абсолютно не зависит от характера изменения нагрузки электропривода.
• Нормальная работа будет поддерживаться при любом направлении вращения электродвигателя, и реверсирование электродвигателя будет происходить плавно.
• Скорость работы системы шарнирной регулировки значительно увеличена за счет того, что клапаны всегда токопроводящие (без тока паузы нет).

Однако есть и недостатки, основным из которых является обязательная установка уравнительных реакторов, что в электроприводах большой мощности приводит к значительному увеличению денежных затрат на покупку реакторов, а также увеличению габаритов и веса реакторов совместно управляемая система электропривода.

Алгоритм управления. Диаграммы напряжений и токов

При описании электроприводов с совместным управлением клапанными группами делаются следующие допущения:

• Отсутствие протечек в уравнительных реакторах.
• Углы управления полностью соответствуют соотношению α1 + α2 = 1800.

Ниже представлена ​​диаграмма напряжений и токов при углах открытия α1 = 600 и α2 = 1200:

При совместном управлении при протекании тока нагрузки оба преобразователя будут в проводящем состоянии, поэтому построить диаграммы напряжений несложно. Напряжение питания преобразователей указано на рисунке б), а на рисунках в), г) — напряжение на выходе каждого из комплектов. Мгновенное напряжение на каждом комплекте показано на рисунке e), мгновенные значения напряжения уравнительного реактора показаны на рисунке e) и равны разности напряжений групп выпрямителей. Уравнительный ток, показанный на рисунке g), определяется путем инвертирования напряжения реактора:

Напряжения фаз питания будут такими:

В интервале

Из чего следует, что:

Отсюда можно определить ток выравнивания потенциалов для совместного управления.

Можно сделать вывод, что ток уравнивания регулируется углом открытия тиристоров, а также ограничивается выбором индуктивности реактора.

Когда i = 0 (см. Рисунок h)), в преобразователях будет протекать только ток выравнивания, который будет иметь одинаковое значение для обоих преобразователей. Поток этого уровня выравнивания будет поддерживать пульсирующее напряжение реактора выравнивания.

Ток через нагрузку в положительном направлении будет обеспечиваться преобразователем 1 (рисунок k)), через который будет течь сумма нагрузки и уравнивающего тока (рисунок l)). Только iur будет проходить через второй датчик (Рисунок m)).

Небольшой пример:

Необходимо рассчитать амплитуду уравнительного тока iur для преобразователя, подключенного по схеме а), при следующих параметрах цепи: Uя = 120 В, ω = 377 рад / с, L = 10 мГн, α1 = 600, α2 = 1200.

Максимальное значение iur достигнет максимального значения a соответственно решение будет выглядеть так:

Замкнутая система управления

Структура совместной системы управления тиристорным электроприводом представлена ​​ниже:

Принцип работы электропривода с совместным регулированием угла открытия тиристоров заключается в следующем.

Установившийся режим работы

В этом случае система электропривода работает с постоянной скоростью в статическом режиме. Частота вращения якоря будет зависеть соответственно от нагрузки на него и от опорного сигнала Uу. Преобразователь 1 будет работать в режиме выпрямителя и проводить ток нагрузки iya. Через группу клапанов 2 будет протекать только iur, он будет работать в режиме инвертора, но без нагрузки относительно нагрузки.

Генераторный режим или режим рекуперативного торможения

Предположим, что электродвигатель приводится в действие внешним механизмом, и это вызывает увеличение скорости и ЭДС машины. В результате ω> ωset и опорный сигнал изменит свой знак, что приведет к изменению направления i и начнет протекать через блок 2 клапанов. Электродвигатель перейдет в генераторный режим работы, и i он будет увеличиваться до тех пор, пока не установится равновесие между моментами электрической машины и нагрузками.

Достоинства и недостатки

Среди преимуществ рассматриваемого типа включения следует отметить следующие:

• увеличение разрешенной мощности потребителей;
• возможность горячего резервного питания особо требовательных групп потребителей;
• улучшить условия для охлаждающих устройств;
• возможность быстро регулировать количество подключаемых устройств в условиях значительных изменений мощности потребителей.

При проектировании систем электроснабжения следует учитывать, что схемы параллельного включения не лишены недостатков:

• усложнение из-за установки коммутационных и соединительных устройств;
• необходимость установки однотипных устройств;
• увеличить размер комнаты;
• сложность подключения.

Включение трансформаторов на параллельную работу

Параллельная работа трансформаторов, то есть их включение на одни и те же шины ВН и НН, а также на СН, возможна: а) если их первичное и вторичное напряжения одинаковы; б) при равных напряжениях короткого замыкания; в) идентичность групп соединения обмоток. При одинаковых условиях возможна параллельная работа автотрансформаторов и трансформаторов с автотрансформаторами.

Для трансформаторов с разными номинальными напряжениями или разными коэффициентами трансформации напряжения на вторичных обмотках не одинаковы. При включении таких трансформаторов на параллельную работу в замкнутых цепях первичной и вторичной обмоток будут возникать уравнивающие токи из-за разницы вторичных напряжений.

Уравнительный ток составляет:

где DU = U1-U2

— разность вторичных напряжений трансформаторов;
ZK1 и ZK2.

— сопротивления первого и второго трансформаторов, определяемые по формуле:

где uк%

— напряжение короткого замыкания трансформатора.

Пример.

Два трансформатора с разными значениями вторичного напряжения подключены параллельно. Трансформаторы имеют следующие параметры:
S1 = S2 = 10000 кВА<br>;
U1 = 6600 В<br>;
U2 = 6300 В<br>;
uk1 = uk2 = 8%<br>; Узлы соединения обмоток У / Д-11. Определите уравнительный ток после параллельной работы.

Решение

Номинальные токи трансформаторов

Сопротивления трансформаторов

Разница вторичных напряжений

Ток выравнивания

Пример показывает, что в случае неравенства вторичных напряжений трансформаторы будут загружены уравнительным током даже при отсутствии нагрузки. При работе под нагрузкой ток уравнивания будет перекрывать ток нагрузки. Уравнивающий ток, нагружая обмотки трансформаторов, увеличивает в них потери энергии и снижает общую мощность подстанции. Поэтому разница во вторичных напряжениях при подключении трансформаторов для параллельной работы должна быть минимальной. Допускаются отклонения коэффициента трансформации в пределах ± 0,5% от номинального значения. Напряжение короткого замыкания ir является постоянным значением для каждого трансформатора, которое зависит исключительно от его конструкции. Когда трансформатор работает под нагрузкой, необходимо их согласовать
соединенное Королевство.

Это связано с тем, что нагрузка между трансформаторами распределяется прямо пропорционально их мощности и обратно пропорционально напряжениям короткого замыкания. В общем случае неравенство
соединенное Королевство
приводит к перегрузке одного трансформатора и перегрузке другого. Если два трансформатора номинальной мощности
S1
а также
S2
иметь разные напряжения короткого замыкания
uк1
а также
uк2
следовательно, распределение полной нагрузки
С
между ними определяется формулой

куда’

а также
S»
— реальные нагрузки первого и второго трансформаторов; u’k — эквивалентное напряжение короткого замыкания параллельно включенных трансформаторов.

Пример

Два трансформатора емкостью
S1 = S2 = 10000 кВА
напряжение короткого замыкания
uк1
= 8%,
uк2
= 6,5%. Суммарная мощность нагрузки потребителя
С
= 20000 кВА. Определите, как будет распределяться нагрузка между трансформаторами.

Решение.

Эквивалентное напряжение короткого замыкания

Нагрузки трансформатора

Следовательно, при включении трансформаторов с разным напряжением короткого замыкания для параллельной работы трансформатор с более низким Uk

возьмет на себя большую нагрузку. Определенное перераспределение (выравнивание) нагрузки в этом случае можно получить, изменив коэффициент трансформации, то есть увеличив вторичное напряжение трансформатора недогрузки. Но не стоит использовать этот способ во время работы, так как это увеличивает потери от уравнивающего тока.

Наилучшее использование установленной мощности трансформаторов возможно только при одинаковых напряжениях короткого замыкания. Однако в процессе эксплуатации допускается включение параллельной работы трансформаторов с отклонениями ИК

на основной ветке не более чем на ± 10%. Это предположение связано с технологией изготовления трансформаторов, т.е с отклонениями размеров обмоток, влияющими на
соединенное Королевство
.

Рис. 1. 8. Разность напряжений DU при сдвиге фаз векторов вторичных напряжений U1 и U2 на угол d

Не рекомендуется подключать трансформаторы с номинальной мощностью выше 1: 3 для параллельной работы. Это связано с тем, что даже при небольших перегрузках трансформаторы меньшей мощности будут нагружены больше в процентном отношении и, особенно, если они имеют IR ниже

Поэтому, когда коэффициент мощности трансформаторов больше 1: 3, рекомендуется полностью отключать трансформатор более низкой мощности по мере увеличения нагрузки, чтобы не подвергать его недопустимой перегрузке.