Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов

Необходимости и условия для параллельного соединения трансформаторов

В сети энергосистемы трансформаторы используются для повышения и понижения уровней напряжения. Мощность трансформатора выбирается в зависимости от нагрузки. Но потребность в нагрузке растет день ото дня. Следовательно, чтобы удовлетворить потребность в дополнительной нагрузке, нам необходимо заменить существующий трансформатор на трансформатор большей мощности или мы можем добавить дополнительный трансформатор, подключенный к существующему трансформатору.

• Публикация по теме: Параллельная работа генераторов постоянного тока

Экономичный способ удовлетворить потребность в нагрузке — подключить второй трансформатор параллельно существующему трансформатору.

Необходимость параллельной работы преобразователей

Параллельная работа преобразователя необходима по следующим причинам.

• Чтобы обеспечить нагрузку большего номинала на существующий трансформатор, нам необходимо подключить второй трансформатор параллельно с существующим трансформатором.
• Во время проведения технического обслуживания второй трансформатор используется для обеспечения непрерывности питания потребителя. Это повышает надежность системы.
• Когда один трансформатор находится в состоянии неисправности или не работает по какой-либо причине, второй трансформатор используется для питания и предотвращения вторжения энергии.

Условия параллельной работы трансформаторов

Чтобы обеспечить успешную параллельную работу трансформаторов, должны выполняться следующие условия.

• Первичная обмотка обоих трансформаторов рассчитана на напряжение и частоту сети электропитания.
• Оба трансформатора подключены с одинаковой полярностью. При несоблюдении полярности есть вероятность короткого замыкания. Следовательно, при параллельном подключении обоих трансформаторов полярность обоих трансформаторов должна совпадать.
• Коэффициент витков (коэффициент трансформации) обоих трансформаторов должен быть одинаковым. Это означает, что номинальное напряжение первичной и вторичной обмоток должно быть одинаковым. Если соотношение витков неодинаково, возможна параллельная работа трансформаторов. Но некоторое количество циркулирующего тока будет протекать в условиях холостого хода. И это создаст неравные условия загрузки.
• Чтобы избежать циркулирующего тока, соотношение X/R должно быть одинаковым. Это означает, что треугольник импеданса должен быть одинаковым для обоих трансформаторов. Если отношение X/R не одинаково, оба трансформатора будут работать с разными коэффициентами мощности.
• Если оба трансформатора имеют разную номинальную мощность в кВА, эквивалентное сопротивление обратно пропорционально индивидуальной номинальной мощности в кВА (циркулирующий ток не учитывается).

Параллельная работа однофазного трансформатора

Два однофазных трансформатора можно соединить параллельно, как показано на рисунке ниже.

Как показано на рисунке, первичная обмотка обоих трансформаторов подключена к шине питания, а вторичная обмотка обоих трансформаторов подключена к шине нагрузки. Таким образом, мы можем подключить два или более трансформаторов параллельно и превысить номинальные характеристики трансформатора.

При параллельном подключении трансформаторов полярность трансформатора должна быть соблюдена. В противном случае это приведет к короткому замыканию и повреждению трансформатора.

Идеальное состояние

В идеальных условиях мы считаем, что оба трансформатора имеют одинаковый коэффициент напряжения и соотношение витков. Итак, треугольник импеданса обоих трансформаторов идентичен по форме и размеру. Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.

Где

• E =вторичное напряжение холостого хода каждого трансформатора
• V₂ =напряжение вторичной (нагрузочной) клеммы
• V₁ =Первичное (питание) напряжение на клеммах
• Я_А =Ток, подаваемый трансформатором-1
• I_B =Ток, подаваемый трансформатором-2
• I =общий текущий

Как показано на векторной диаграмме, общий ток нагрузки (I) отстает от V₂ на угол ф. И ток I_A и я_Б отдельного трансформатора совпадают по фазе с общим током (I).

И индивидуальный ток (I_A и я_B ) для каждого трансформатора есть;

Аналогично текущий I_B получается как;

Равное соотношение напряжений

Предположим, что трансформаторы имеют одинаковый коэффициент напряжения. Следовательно, напряжения холостого хода обоих трансформаторов равны (E_A =Е_В =Е). В этом случае между двумя трансформаторами не будет протекать ток. Эквивалентная схема этого условия показана на рисунке ниже.

Где

• E_A , Е_В =Напряжение холостого хода
• Z_A , Z_В =Импедансы
• Я_А , I_Б =Вторичный ток соответствующего трансформатора
• V₂ =напряжение на клеммах
• I =общий текущий

Здесь импеданс обоих трансформаторов подключен параллельно. Следовательно, полное сопротивление Z_AB есть;

Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.

Здесь текущий I_A и я_B не совпадают по фазе. Следовательно, общий ток, подаваемый на нагрузку, представляет собой векторную сумму I_A и я_B . А общий ток (I) показан на векторной диаграмме. Здесь мы посчитали, что напряжение холостого хода каждого трансформатора одинаково и синфазно на векторной диаграмме.

Аналогично

Допустим Q_A и Q_B мощность, потребляемая каждым трансформатором соответственно.

В_А =V₂ Я_А и     Q_B =V₂ Я_Б

Общая мощность, потребляемая обоими трансформаторами, равна Q;

Q =V₂ я

Теперь

Аналогично

Поэтому Q_A и Q_B получаются по величине и синфазности из приведенных выше векторных уравнений.

Неравное соотношение напряжений

Если коэффициент трансформации неодинаков для обоих трансформаторов, вторичное напряжение холостого хода неодинаково. В этом случае некоторое количество тока будет протекать между трансформаторами на холостом ходу. Этот ток известен как циркулирующий ток IC.

Векторная диаграмма этого состояния показана на рисунке ниже.

ЭДС холостого хода обоих трансформаторов в этих условиях не одинакова. Следовательно,

E_A =Я_А Я_А + Я Z_L

E_B =I_В Я_Б + Я Z_L

Где

Z_L =сопротивление нагрузки

I =I_A + I_В и     V₂ =Я Z_L

Итак,

E_A =Я_А Я_А + (Я_А + I_В )Я_Л

E_B =I_В Я_Б + (I_А + I_В ) Z_L

Вычтите приведенные выше уравнения;

E_A – Е_В =Я_А Я_А – I_Б Я_Б

(E_A – Е_В ) + I_B Я_Б =Я_А Я_А

Поместите значение I_A в уравнении E_B;

Аналогично

Теперь подставьте значение полного тока (I) в уравнение напряжения на клеммах V₂;

Полное сопротивление трансформатора (Z_A и Z_B ) всегда меньше импеданса нагрузки Z_L . Итак, чтобы упростить уравнение, мы пренебрегаем Z_A Я_Б по сравнению с Z_L (Я_А +Z_В ).

Параллельная работа трехфазных трансформаторов

В трехфазном трансформаторе мы также можем подключить два или более трансформаторов параллельно, чтобы увеличить нагрузочную способность. Условия, необходимые для параллельной работы трехфазного трансформатора, такие же, как и для однофазного трансформатора. Кроме того, необходимо соблюдать некоторые условия.

• Последовательность фаз обоих трансформаторов одинакова и подтверждается индикатором чередования фаз.
• Смещение фаз между первичной и вторичной обмотками должно быть одинаковым.
• Все три трансформатора, используемые в блоке трансформаторов, должны быть одного типа (сердечник или оболочка).
• При расчете коэффициента напряжения учитывайте линейное напряжение. И сохраняйте коэффициент напряжения прежним.

Должно быть соотношение напряжений между первичным и вторичным напряжением на клеммах. Это показывает, что это отношение напряжения не равно отношению количества витков на фазу. Например, если V₁ и В₂ являются первичным и вторичным напряжением на клеммах соответственно, тогда коэффициент поворота для соединения звезда / треугольник (Y-Δ) будет:

Схема параллельной работы трехфазного трансформатора показана на рисунке ниже.

Первичная и вторичная обмотки обоих трансформаторов (T1 и T2) соединены, как показано на рисунке выше. Здесь клеммы b и c вторичной обмотки остаются гибкими и подключаются к вольтметру для целей тестирования. Если оба вольтметра показывают нулевое значение, полярность правильная. Если вольтметр показывает двойное фазное напряжение, полярность неверна.

Похожие сообщения:

• Трансформаторная фаза:точечная нотация и точечное обозначение
• Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования
• Трансформаторы тока (ТТ) — типы, характеристики и области применения
• Автотрансформатор — его типы, работа, преимущества и применение
• Что такое преобразователь потенциала (PT)? Типы и работа трансформаторов напряжения
• Защита и неисправности силового трансформатора
• Производительность трансформатора и электрические параметры
• Материалы изоляции трансформаторов масляного и сухого типа T/F
• Применение Transformer
• Потери в трансформаторе — типы потерь энергии в трансформаторе
• Уравнение ЭДС трансформатора
• Открытые соединения треугольником трансформаторов
• Формулы и уравнения преобразования
• Символы электрических трансформаторов — символы однолинейных трансформаторов