Особенности режимов автотрансформаторов

Лекция 5. Режимы работы автотрансформатров

Содержание лекции: особенности режимов работы автотрансформаторов.

Цель лекции: изучение режимов работы автотрансформаторов.

Автотрансформаторы выполняются трехобмоточными, причем обмотки ВН и СН имеют электрическую связь, а обмотка НН - магнитную. При наличии трех обмоток и гальванической связи между обмотками ВН и СН могут иметь место различные режимы работы, как это показано на рисунке 5.1.

В автотрансформаторных режимах возможна передача номинальной мощности S_ном из обмотки ВН в обмотку СН или наоборот. В обоих режимах в общей обмотке проходит разность токов I_C-I_B = k_выг∙I_{C ,} а поэтому последовательная и общая обмотки загружены типовой мощностью, что допустимо.

а, б – автотрансформаторные режимы; в, г - трансформаторные режимы; д, е – комбинированные режимы.

Рисунок 5.1 - Распределение токов в обмотках автотрансформатора

в различных режимах

В трансформаторных режимах возможна передача мощности из обмотки НН в обмотку СН или ВН, причем обмотку НН можно загрузить не более, чем на S_тип. Условие допустимости режима НН - ВН или НН - СН S_Н≤S_mиn=k_выгS_ном. Если происходит трансформация S_тип из НН в СН, то общая обмотка загружена такой же мощностью и дополнительная передача мощности из ВН в СН невозможна, хотя последовательная обмотка не загружена.

В трансформаторном режиме передачи мощности S_тип из обмотки НН в ВН общая и последовательная обмотки загружены не полностью, поэтому возможно дополнительно передать из обмотки СН в ВН некоторую мощность

,

(5.1)

В комбинированном режиме передачи мощности автотрансформаторным путем ВН → СН и трансформаторным путем НН → СН ток в последовательной обмотке

,

(5.2)

где P_B, Q_B – мощности, передаваемые из ВН в СН.

Нагрузка последовательной обмотки

,

(5.3)

Отсюда видно, что даже при передаче номинальной мощности S_В = S_ном последовательная обмотка не будет перегружена. Нагрузка общей обмотки

,

(5.4)

Подставляя значения токов и производя преобразования получаем

,

(5.5)

где P_H, Q_H – активная и реактивная мощности, передаваемые из обмотки НН в обмотку СН.

Таким образом комбинированный режим НН - СН, ВН - СН ограничивается загрузкой общей обмотки.

Распределение токов в комбинированном режиме передачи мощности из обмоток НН и СН в обмотку ВН показано на рисунке 2 е. В общей обмотке ток автотрансформаторного режима направлен встречно току трансформаторного режима, поэтому загрузка обмотки значительно меньше допустимой и в пределе может быть равна нулю. В последовательной обмотке токи складываются, что может вызвать ее перегрузку. Этот режим ограничивается загрузкой последовательной обмотки.

Возможны и другие комбинированные режимы: передача мощности из обмотки СН в обмотки НН и ВН или работа в понижающем режиме при передаче мощности из обмотки ВН в обмотки СН и НН.