变压器的并联运行.

《变压器的并联运行.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器的并联运行.（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2.9 变压器的并联运行 复习变压器的运行特性:电压调整率和效率特性. 定义:两台或两台以上的变压器的一次和二次绕组 分别接到一次侧和二次侧的公共母 线上运行.如图. 优点:供电可靠,灵活,效率高. 变压器的短路阻抗越大,则负载后电压变化越大; 当变压器的不变损耗与可变损耗相等时,变压器 的效率最高.举例。 【例】某变电所的负荷一天之内在1600kva和3200kva之间变化。现有两台2000kva 的变压器，空载时的铁耗都是40kw，满载时的铜耗都是60kw。问应该如何根据负 载的变化来投入变压器？ 解：当负荷大于2000kva时，应该让两台变压器都投入运行；当负荷小于2000kva 时，应

2、该只投入一台变压器运行。 比较： 负荷为2000kva:如果只用一台,40+60=100 如果用两台,40+40+15+15=110 负荷为1000kva:如果只用一台,40+15=55 如果用两台,40+40+60/16+60/16=88 【例】Y,yn0, 10kv/0.4kv,1000kva 和 Y,yn0, 10kv/0.4kv,2000kva 可以并联； Y,d11,35kv/10kv,1000kva 和 Y,d11,35kv/10kv,2000kva 可以并联； Y,d11,35kv/10kv,1000kva 和 Y,d5,35kv/10kv,1000kva 不能并联。 1.理想并

3、联运行的条件 变压器理想并联运行的条件是: (1)空载时并联的变压器之间没有环流; (2)负载时能够按照各台变压器的容量合理地分担负载; (3)负载时各变压器的电流应该同相位. 对以上条件的解释. 为达到理想的并联运行条件,并联运行的变压器应该达到以下要求: (1)各变压器的额定电压与电压比相等; (2)各变压器的联结组号相同; (3)各变压器的短路阻抗标幺值相等,阻抗角相等. 以上要求中第(2)个要求必须保证.举例。 总结:联结组号不同的变压器或变比相差过大的变压器绝对不能并联运行. 2.一般情况下并联运行时变压器的负载分配 以两台单相变压器并联运行为例.出发点:并联运行的变压器的电压被强迫

4、相等. (1)两台变压器的联结组号不同 会引起很大的环流,即使空载时也可能烧毁变压器. (2)两台变压器联结组号相同,但变比不同 会引起一定的环流,空载时二次侧环流由以下公式计算: (3)两台变压器联结组号和变比都相同,但短路阻抗的标幺值不同 变压器中没有环流,负载时各变压器的电流分配由以下公式计算: 或 根据两台变压器的简化等效电路，有 如果两台变压器的阻抗角接近(实际情况通常如此),则可化复数运算为实数运算. 总结:设两台变压器联结组号相同,变比相同,当它们并联运行时,各自负担的容 量的标幺值之比等于各自漏阻抗的标幺值的反比.推论:两台变压器并联运 行, 漏阻抗标幺值小的变压器先达到满载.

5、 补 有两台变压器并联运行,已知它们的联结组号相同,变比相同.S1n=1000kVA, S2n=1250kVA,短路阻抗标幺分别是:0.06和0.07. 回答下列问题并说明理 由： （1）哪台变压器负担的容量的绝对数量大？0.933 （2）不断增大总的负载，哪台变压器先达满载？ 作业: 2-23 2.10 三绕组变压器 复习双绕组变压器的原理. 1.结构 一个铁心, 三套绕组,连接三个不同电压 等级的电网,第三套绕组常常接成三角 形接法,供电给附近的低压配电线路,或 仅仅接同步补偿机或电容器,以改善电 网的功率因数. 标准联结组号: YN,yn0,d11; YN,yn0,y0 2.基本方程 关

6、于正方向的两种规定: 左图比较符合实际情况,右图是国内教科书的一般规定. 按照国内教科书的一般规定,忽略励磁电流,有磁势平衡式: 电压方程式略. 3.等效电路 忽略励磁电流,根据方程式,再把二次 和三次绕组归算到一次绕组,得等效电 路如图. 其中,X1为一次绕组等效漏抗, X2为二次绕组折算到一次绕组 的等效漏抗,X3为三次绕组折算 到一次绕组的等效漏抗. 可以通过短路实验来求这些参数, 要做三次短路实验(见2-24).说明:当电 源不是加在高压侧时测得的短路阻抗 是折算到该侧的短路阻抗,需要再折算到 高压侧. 2.11 空载投入电网时变压器的冲击电流 1.现象 变压器稳态时空载电流很小,但变

7、压器 空载投入电网有时出现跳闸现象. 2.原因分析 动态和稳态的分析方法有所不同. 抓住两个基本点: 铁磁材料有饱和现象;变压器铁心中的磁通不能突变. 设变压器铁心中无剩磁,先考虑两种极端情况. (1)电源电压过最大值时空载合闸 根据E=U,此时感应电动势必然也过最大值,再根据电磁感应定律: 可知此时铁心中的交变磁通必然过零点, 电路立刻进入稳态,没有冲击电流,如图. (2)电源电压过零时空载合闸 根据E=U,此时感应电动势必然也过零点 ,再根据电磁感应定律,铁心中的交变磁通 必然过最大值,这就与铁心中的磁通不能 突变发生了矛盾.这时变压器会出现什么 现象? 变压器一次绕组中会出现一个非周期

8、磁通,如图, 这个非周期磁通与周期磁通 合成后使得t=0时铁心中的磁通仍然保 持为零,但半个周期后,铁心中的总磁通 的绝对值达到最大值,接近周期磁通幅 值的两倍.这将使铁心高度饱和,此时励 磁电流的幅值远不止稳态时的两倍,大 约为80倍左右,也就是额定电流的4倍 左右. 3.限制措施 对于三相变压器,空载合闸时总有一相 电压接近过零点,因此该相绕组常常出 现冲击电流,使得保护装置误动作. 可以在一次绕组回路中串一个电阻,一 方面可以限制冲击电流的大小,另一方面 可以减小一次绕组的时间常数,加快冲击 电流的衰减.等到电路进入稳态,再将电阻切除. 补一台单相变压器,铁心中没有剩磁.空载合闸时电源电

9、压恰好过最大值,问一次绕 组中是否会产生冲击电流,为什么? 补充 变压器的突然短路:分析方法与空载合闸类似. 漏电保护器:原理类似变压器. 交流电焊机:是一台漏抗很大的变压器. 5.9 感应电动机的起动 主要指标: 起动电流倍数, 起动转矩倍数.以简化等效电路来说明. 1.笼型感应电动机的起动 (1)直接起动: 起动时定子绕组通过开关直接接电源. 特点: 起动电流大,5-7倍; 起动 转矩比较大,1-2倍.适合于功率不大的电机. (2)降压起动:电源电压被降低后再与定子绕组相连. 具体方法有 :星-三角起动法,自 耦变压器起动法等. 原理是利用起动电流与定子电压成正比来减少起动电流. 特点:

10、起动电流比较小, 起动转矩更小(起动转矩与电压的平方成正比),适合于对起动转矩要 求不高的场合. 降压起动方式的之一 : 星-三角起 动法. 起动线电流降为原来的三分之一, 起动转矩也降为原来的三分之一. 画图说明。 降压起动的方法之二 : 自耦变压器起动 法. 设自耦变压器的变比为Ka,则起动时电 网线电流降为直接起动的Ka平方分之 一, 起动转矩也降为直接起动的Ka平方 分之一. (3)特殊电源起动:如使用异步电机软起动 器,变频器等. 异步电机软起动器的原理仍然是降压起动, 只不过在起动过程中根据电流大小可以动 态实时调节电压的大小. 变频器起动的原理是起动过程中定子频率 是逐步升高的,

11、使电机始终运行在小转差的 范围内. 总结:笼型转子感应电机由于电机结构的限制,一般只能在定子侧想办法来改善起动 性能. 2.绕线转子感应电动机的起动. 绕线转子感应电动机可以通过在转子回路中串电阻来改善起动性能, 起动完成后再将 电阻切除.串入适当大小的电阻,不仅可以减少起动电流,而且可以增大起动转矩. 总结:绕线转子感应电动机不仅可 以在定子侧想办法改善起动 性 能,而且可以在转子侧想 办法改善起动性能. 自看例5-6,讨论5-22. 3.深槽和双笼感应电动机 (1)趋肤效应 槽形越深,趋肤效应越明显;频率越高,趋肤效应越明显. (2)深槽感应电动机 (3)双笼感应电动机 转子有两套笼性绕组

12、:上笼和下笼. 上笼截面积较小,下笼截面积较大;上笼采用电阻 率较大的材料,下笼采取电阻率较小的材料. 总结:深槽和双笼感应电动机都是特殊设计的感应电动机, 利用趋肤效应来增大起动 时的转子电阻,从而改善起动性能. 5.10感应电动机的调速 根据公式 可以从三个方面来调节 感应电动机的转速: (1)改变定子和转子绕组的极对数p ; (2)改变电源频率f1 ; (3)改变转差率s . 1.变极调速 以单绕组双速电机为例:定子上有一套绕组,通过改变接法可以得到两极或四极绕组.转 子为笼型绕组(笼型绕组的极数可以随定子绕组极数的改变而自动改变). 变极调速的特点:有级调速,比较简单.【补】如何改成并

13、联？ 2.变频调速 (1)基本要求:在额定频率(或基频)以下调速,希望保持铁心中的磁通基本不变.在额定频 率以上调速，希望保持功率不变。 为什么在额定频率以下调速要保持磁通基本不变? 举例说明。 例】一 台感应电动机，380V，60HZ，用变频器供电。 （1）当频率调为30HZ时，电压大约应该调为多少？如果电压仍然保持在380V，电 机会发生什么情况？ （2）当频率调为120HZ时，电压大约应该调为多少? 解：（1） 为做到这一点,在额定频率以下调速时,当频率改变时,电压同时改变,即保持U1/f1为 常数.可以证明,这时电机的最大转矩在调速前后保持不变.因此,在额定频率以下的 调速又称为恒转矩

14、调速或恒磁通调速. 在额定频率以上调速时,一般随着 电机转速的上升,使铁心中的磁通 不断下降.为做到这一点,使 保持为常数,这时电机 的最大功率在调速前 后保持不变,因此,在额定频率以 上的调速又称为恒功率调速或 弱磁调速. 为什么在额定频率以上调速要 采用恒功率调速? 举例说明。 (2)变频器 基本要求:电压和频率都要可控. 基本结构:交-直-交变频器,如图.传统的控制方式是: 整流器调压,逆变器调频. 现在流行的一种变频器:PWM变频器,控制方式为整流器不控制,逆变器既调频,也调压 ,如图. 整流器各二极管导通顺序为：1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6，1 1，2 逆变器开关管的控

15、制信号为PWM脉冲,其产生原理如图. 开关管脉冲波形和输出的相 电压波形(A相绕组相对于N 点的电压波形) 变频调速的特点:能在大范 围内平滑地调速,效率较高, 需要变频器. 把电机与电力电子装置结合 起来，形成一种混合型的产 品，这已经成为电机和电力 电子技术的发展方向之一。 总结：变频调速的基本要求；PWM变频器的原理。 3.改变转差率来调速 (1)转子绕组串电阻调速:只适用于绕线 转子异步电机,见图. 设负载转矩与空载转矩之和保持不变, 即T2+T0保持不变,则有公式 特点是方法简单,调速范围较大;当转 速调得很低时,外加电阻消耗功率很 大,电机效率很低. 讨论5-27，习题5-28 (

16、2)串级调速:只适用于绕线转子 异步电机.如图.其原理是利用外接 功率变换装置来限制转子电流,使 转速下调. 特点:与转子绕组串电阻调速相比, 效率较高;需要外接功率变换装置. (3)双馈电机:也是一种绕线转子异 步电机,如图.其原理与串级调速差 不多,只是转速不仅可以调低,也可 以调高(可以超出同步转速,仍然是 电动机) 特点:与串级调速相比,调速范围更 大. (4)调压调速:通过改变电压来 改变电机的运行点来调速. 如图.举例:电扇调速器等. 特点:调速范围小. 总结：改变转差率调速的几种 方法。 5.12感应发电机 以笼型转子感应电机为例，画图说明异步电机从电动机向发电机的转变. 1.并联在大电网上发电 一般情况下,电机的转速必