3) что можно считать поток рассеяния вторичной обмотки Ф^, а следовательно, и поток в сердечнике при коротком замыкании Ф^ равными главному потоку при нормальной работе, т. е. потоку, соответствующему нормальному напряжению V,.

В рассматриваемом случае в момент короткого замыкания главный поток Ф проходит через нуль. Начиная с этого момента, поток в сердечнике начинает нарастать, но по кривой 3, имеющей вдвое меньшую амплитуду, чем кривая 2 главного потока, ибо одновременно с потоком в сердечнике Ф^ будет нарастать и поток рассеяния вторичной обмотки Ф^а по кривой 4. Сумма значений потоков Ф^ и Ф^з равна главному потоку Ф, проходящему через сердечник при нормальной работе. Но та же сумма, взятая с учетом направлений потоков для вторичной обмотки, даст нуль (см. рис. 200). Это значит, что вторичная короткозамкнутая обмотка

будет стремиться сохранить свое магнитное состояние, бывшее в момент короткого замыкания, когда ни одна силовая линия ее не пронизывала.

Так как поток рассеяния вторичной обмотки совпадает по фазе с током в ней и ему пропорционален, то кривая 4 в другом масштабе может иллюстрировать изменение вторичного тока при коротком замыкании. Так как, далее, первичный ток в рассматриваемом случае короткого замыкания (когда потерь в трансформаторе нет) равен вторичному, но прямо противоположен ему, то кривая 3 может иллюстрировать изменение первичного тока.

Предположим теперь, что короткое замыкание трансформатора произошло в момент прохождения электродвижущей силы через нулевое значение или главного магнитного потока через наибольшее значение. В этом случае изменение магнитных потоков трансформатора представится рис. 201. На этом рисунке кривая / дает изменение электродвижущей силы Е, кривая 2-изменение главного потока Ф, кривая 3-изменение потока в сердечнике Ф^ при коротком замыкании, кривая 4-изменение потока рассеяния Ф^, вторичной обмотки. Так как в первый момент короткого замыкания вторичную обмотку пронизывал поток, равный Ф, то согласно закону Ленца вторичная обмотка будет неизменно стремиться сохранить этот поток и в последующие моменты времени. Но сам поток Ф с течением времени уменьшается до значения его при установившемся коротком замыкании Ф^; уменьшение главного потока восполняется полем рассеяния вторичной обмотки Ф^. Следовательно, начиная с момента короткого замыкания, возрастает поток рассеяния вторичной обмотки. Наибольшее значение поток рассеяния вторичной обмотки получит в момент, когда поток в сердеч-

Рис. 201а.

нике т. е. поток короткого аамыкания Ф^, будет равен нулю и вторичная обмотка одна должна поддержать свое поле. Этот момент наступит спустя лишь полупериод. В самом деле, в любой момент времени сумма потоков Ф^, и Ф^, связанных с вторичною обмоткою, должна быть равна главному потоку Ф, имевшемуся в момент короткого замыкания, т. е.

Ф

Фь=Ф.

в этом равенстве поток рассеяния Ф^ нарастает, а поток короткого замыкания Ф^ убывает с тою же скоростью, что и поток Ф^-

Через ~ периода, когда Ф = 0, поток рассеяния Ф^г = -Ф*.

Спустя еще - периода, т. е, через полупериод после короткого

замыкания, когда Ф проходит через наибольшее отрицательное значение, поток рассеяния Ф^, = Ф, а поток в сердечнике Ф* = 0.

Таким образом поток рассеяния вторичной обмотки в рассматриваемом случае получает наибольшее значение через полупериод после момента короткого замыкания. Так как вторичный ток совпадает по фазе с током рассеяния вторичной обмотки, то и наибольший толчок вторичного тока, а следовательно, и первичного тока будет иметь место спустя полупериод после короткого замыкания. Из рис. 201а видно, что магнитный поток в сердечнике Ф , меняясь по синусоидальной кривой 3, не меняет своего знака; он пульсирует между наибольшим значением и нулем, но не между наибольшим положительным и наименьшим отрицательным значениями. Из того же рисунка видно, что и вторичный поток рассеяния, меняясь по кривой 4, пульсирует между наибольшим значением и нулем, будучи по фазе прямо противоположен потоку в сердечнике Ф^. Кривую 4, иллюстрирующую изменение вторичного тока, мы можем разложить на две кривые 5 и 6 (рис. 201Ь) и рассматривать действительный ток как бы равнодействующим двух токов: постоян-,ного по величине и направлению (кривая 6) и переменного по величине и направлению (кривая 5). Переменный ток (кривая 5) является током установившегося короткого замыкания, соответствующим потоку вторичного рассеяния при установившемся коротком замыкании. Так как поток вторичного рассеяния при рассматриваемом коротком замыкании вдвое больше потока рассеяния при установившемся коротком замыкании, то можно сказать, что

Рис. 201Ь.

теоретический ток короткого замыкания, происшедшего в момент прохождения главного потока через наибольшее значение, вдвое больше тока короткого замыкания, происшедшего в момент прохождения главного потока через нуль.

15 Трансформаторы -1676.

в действительности ток короткого замыкания в рассматриваемом случае достигает значения, примерно в 1,75 раз большего тока короткого замыкания, происшедшего в момент прохождения главного потока через нуль.

Ток, постоянный по направлению (кривая 6) в действительности не сохраняет своей величины, а постепенно убывает до нуля. Скорость убывания постоянного тока значительно большая, чем при включении трансформатора, так как коэфициент самоиндукции от поля рассеяния, действующего при коротком замыкании, значительно меньше коэфициента самоиндукции главного поля, действующего при включении первичной обмотки. Чем меньше рассеяние трансформатора, тем быстрее наступает установившийся режим, но тем сильнее ток установившегося короткого замыкания. При большом рассеянии и при коротком замыкании в самый неблагоприятный момент, когда главный поток проходит через наибольшее значение (напряжение проходит через нуль), бросок тока может достигнуть значения, превышающего в 10-15 раз нормальный ток.

§ 98. Механические усилия в трансформаторе при коротком замыкании.

Значительный ток внезапного короткого замыкания вызывает в обмотках трансформатора большие механические усилия, имеющие следствием часто полное их разрушение. Механические усилия возникают прежде всего в катушках под влиянием проходящего через них тока. В самом деле, при прохождении тока через какой-либо контур в нем появляются силы, стремящиеся придать ему такую форму, при которой энергия магнитного поля его была бы наибольшей. Так, при прохождении тока через прямоугольную катушку механические силы стремятся превратить эту катушку в кольцевую (рис. 202), ибо при этом магнитный поток, пронизывающий катушку, будет наибольшим. Это обстоятельство заставляет часто отдавать предпочтение стержневым трансформаторам с цилиндрическими катушками перед Jбpoнeвыми трансформаторами с их обычно прямоугольными катушками.

Механические усилия возникают кроме того как между катушками одной и той же обмотки, так и между катушками первичной и вторичной обмоток, ибо между проводами с токами всегда существует механическое взаимодействие: притяжение, если токи одного направления, и отталкивание, если токи прямо противоположного направления.

Сила этого взаимодействия пропордиолальна произведению токов в проводниках. Чтобы выяснить характер действия катушек друг на друга, предположим, что имеются два концентрических контура, расположенных в одной плоскости (рис. 203а). При прохождении токов в них в одном направлении, как это имеет место в катушках одной и той же обмотки, между контурами возникает

Рис. 202.

притяжение, и всякий эксцентриситет в расположении контуров может повести к сдвигу их и даже соприкосновению друг с другом. При прохождении токов в противоположных направлениях, как это имеет место в катушках первичной и вторичной обмоток, между контурами возникают силы отталкивания, действующие радиально в плоскости контуров.

Предположим теперь, что контуры расположены друг над другом и обтекаются токами в противоположных направлениях (рис. 203Ь). В таком случае между контурами возникают силы отталкивания по оси катушек. Так как в трансформаторе направления токов в первичной и во вторичной обмотках почти прямо противоположны, то между этими обмотками всегда имеются отталкивающие силы; между катушками же одной и той же обмотки имеются силы притяжения.

Сила притяжения или отталкивания, действующая на обмотки трансформатора, определяется по общей формуле Био-Савара:

где i - сила тока в элементе проводника длиною ds сантиметров, - индукция в месте расположения элемента проводника ds.

У трансформатора главный поток замыкается через сердечник, и потому сила F обусловливается исключительно потоком рассеяния. Распределение же потока рассеяния вокруг обмоток зависит от их конструкции. Разберем три случая.

Первый случай: трансформатор стержневой, обмотка цилиндрическая, причем на сердечнике имееются две катушки-

первичная и вторичная. На рис. 204а изображено приблизительно распределение магнитных линий потока рассеяния с указанием их - вправления для момента, когда ток в катушке / идет от зрителя, а ток в катушке -к зрителю. На рис. 204Ь изображено приблизительное распределение индукции потока рассеяния по линии АВ. Наибольшее значение эта индукция имеет в промежутке между катушками, так как проходящие здесь силовые линии создаются током, идущим через все сечение катушки; эту индукцию приближенно можно определить по формуле:

0,4 t.iw Вц =-J- k,

где iw - число ампервитков катушки, а k - поправочный-н цнент, учитывающий неполную точность формулы и равный

A,-f Да - гд

где Ау, Да и Д см. на рис. 204.

с приближением к внутренней поверхности катушки силовые

.Г - ~

Рис. 204.

поверхности катушки / и внешней магнитные линии создаются все меньшим и меньшим объемом тока катушки, а потому индукция потока рассеяния убывает.

Возьмем в сечении катушки полоску тока, находящуюся на расстоянии х от края промежутка между катушками, шириною dx и длиною, равной длине катушки /; по окружности катушки длина этой плоскости равна 1 см. Если через s обозначить плотность тока в меди катушки и через - коэфициент .запол-qr/ нения катушки, учитывающий изоляцию, то сила тока, идущего в полоске, будет равна S dx Ik. Предполагая, что индукция потока рассеяния по длине / неизменна, мы получаем . для силы, действующей на 1 см длины (считая по окружности катушки) этой полоски, выражение:

fksdxlB,

J ggj ш кг.

в этом выражении 5 -индукция потока рассеяния в месте нахождения полоски с током. Принимая трапецоидальное распределение индукции потока рассеяния по линии АВ (рис. 204) находим:

В =В iIl = li?i 1-л:

где Aj - толщина катушки.

Сила, действующая на 1 см (считая по окружности) всей катушки, будет складываться из элементарных сил, подобных /, действующих на полоски шириною dx, т. е. определяются следующим выражением:

10 *

k sdxlB -я-- кг.

9,81

Подставляя вместо В^ вышеприведенное значение и имея в виду, что 5Д1 lk = iw, получаем:

/=:6,4(i.l0-

Сила, действующая на всю катушку, имеющую среднюю окружность и, будет

F=6,4fe-. 10- <7кг,

а сила, действующая на 1 см ее поверхности, равной UI, будет

FMfefyJ.lO- кг.

Сила F растягивает наружную катушку (см. рис. 203а) и сжимает внутреннюю, стремясь изменить форму обеих катушек. Так как индукция по длине катушек вопреки наШему предположению все же непостоянна и имеет большее значение у середины катушки, то сила F имеет большее значение также у середины катушки. Это нужно иметь в виду при конструировании длинных катушек.

Следует отметить, что при несимметричном расположении катушек (рис. 205) у силы F появляется составляющая, направленная по оси катушек; она тем больше, чем больше отличаются между собою длины катушек. Такой случай может быть у трансформа-тоторов, имеющих на концах обмоток выводы для изменения коэфициента трансформации (рис. 206, левая схема). Во избежание разрушения обмоток при коротком замыкании трансформатора рекомендуется выводы брать от середины катушек (рис. 206, правая схема).

Второй случай: трансформатор стержневой, обмотка цилиндрическая, на сердечнике имеются одна катушка первичная и две катушки вторичные, из которых одна внутренняя, а другая - наружная.

Приблизительное распределение магнитных линий потока рассеяния изображено на рис. 207. Наибольшая индукция, имеющаяся в промежутке между катушками, равна

1 (),AT.iw

Рис. 205.

Рис. 206.

Сила, действующая на полоску с током dx I к длиною по окружности катушки в 1 см,

/ = .10- г.

Сила, действующая на 1 см окружности катушки,

f= fks dx IB, кг = 1,6 k . 10- кг,

на всю катушку действует сила

Р=1,6к^.\0-икг,

где и-средняя окружность катушки.

Наконец, на 1 сж поверхности катушки действует сила

P=l,6/fe&. 10- кг.

©

7-1-

Рис. 207.

Таким образом сила, действующая на катушки при рассматриваемой конструкции их, в четыре раза меньше силы, которая имеет место при первой конструкции.

Третий с л у ч а й: трансфор-матор стержневой, обмотка дисковая, катушки насажены на сердечник поочередно.

На рис. 208 изображено приблизительное распределение магнитных линий потока рассеяния. Наибольшая индукция, имеющаяся в промежутках между катушками,

где Ws - число витков одной катушки, а / - ширина катушки. Индукция в какой-либо точке, находящейся на расстоянии л: от края катушки, будет

Bx = Bl

- =В,

А,-2л:

Сила, действующая на 1 см длины катушки, считая по окружности, будет

д

J4д^ -vdxlfik . 10-8

о

Сила, действующая на всю катушку,

F=\,&kU -Ж^ кг. Сила, действующая на 1 см* поверхности катушки.

Г = 1,6 k

10 - кг.

Сила F сжимает средние катушки и прижимает верхние катушки к ярму сердечника. Для того чтобы силы, сжимающие средние катушки, взаимно уничтожались и не давали равнодействующей, смещающей катушки вдоль сердечника и увеличивающей силу, прижимающую крайние катушки к ярму, необходимо соответствующим образом сгруппировать катушки обмоток высшего и низшего напряжения. Как обмотка высшего напряжения, так и обмотка низшего напряже- fffs ния у мощных трансфор- маторов составляется из отдельных дисковых катушек. Пару катушек низшего и высшего напряжения НВ или высшего и низшего напряжения ВН можно рассматривать как элемент обмотки одного сердечника. Эти-то элементы и группируют так или иначе, причем следят за тем, чтобы ампервитки катушек были по возможности одинаковы. Группировку иногда определяют номером; например: группировка НВВН-симметричная группировка 2ВН, группировка НВВННВВН - симметричная группировка АВН и т. д. Так как с увеличением номера группировки уменьшается число витков катушки, то, как показывает последнее выражение для силы F, эта сила уменьшается с увеличением номера группировки и притом обратно пропорционально номеру группировки во второй степени. С точки зрения уменьшения силы F желательно было бы значительное деление обмоток. Но нетрудно было бы доказать, что в этом случае самоиндукция трансформатора от поля рассеяния получилась бы небольшой, а самоиндукция трансформатора ограничивает токи короткого замыкания и тем самым защищает трансформатор от разных вредных последствий. Таким образом в отношении повышения номера группировки не приходится итти слишком далеко.

Рис. 208.

Уже было указано, что механические силы, действуюшие на крайние катушки, не будучи уравновешены, прижимают их к ярму. Так как у ярма индукция потока рассеяния довольно значительна, то и прижимающие силы могут быть значительны при коротком замыкании. Они тем больше, чем более насыщено железо. Наличием этих сил и объясняется деформация (а иногда и разрушение) концевых катушек и при внезапных коротких замыканиях или при включениии первичной обмотки.

Средством уменьшения механических сил в трансформаторе является увеличение его индуктивного сопротивления от потока рассеяния. У трансформатора с дисковой обмоткой этого можно достигнуть, во-первых, путем уменьшения числа катушек или групп катушек, следовательно, путем увеличения ширины катушки; во-вторых,- путем увеличения рассеяния между катушками низшего и высшего напряжений; в-третьих, - путем введения листов железа в изоляцию между катушками низшего и высшего напряжения. У трансформатора с концентрическими катушками индуктивное сопротивление повышается путем увеличения расстояния между катушками первичной и вторичной обмоток. Следует заметить, что индуктивное сопротивлением (2тг .) прямо пропорционально частоте, и потому ток короткого замыкания, а следовательно, и механические усилия, относительно больше у трансформаторов низкой частоты, нежели у трансформаторов высокой частоты.

Средством борьбы с деформациями катушек трансформатора является солидная конструкция самих катушек и солидное укрепление их на сердечниках как в радиальном, так и в осевом направлениях. У трансформаторов с цилиндрическими катушками радиальное крепление осуществляется с помощью изоляционных гильз, располагаемых между катушками высшего и низшего напряжения, и дистанционных радиальных прокладок, размещаемых в разных местах по высоте катушек между гильзами и корпусом. Гильзы, обладающие относительно большою мехеническою прочностью, и распорки дают в общем надежную опору для катушек. Осевое крепление катушек достигается крепкими прокладками из изоляции между катушками и ярмом. У трансформаторов с дисковыми катушками осевое крепление достигается радиальными прокладками между отдельными катушками и сильными конечными опорными дисками из изоляции. Само собою разумеется, все эти крепления устраиваются так, чтобы они не мешали прохоидению охлаждающего масла, если речь идет о масляных трянсформаторах.

§ 99. Контрольные вопросы.

1. Активное сопротивление обмотки высшего напряжения АХ (см. рис. 160) автотрансформатора мощностью 25 kVA при напряжении V\: 12=550:100 V равно 0,0682 О, а активное сопротивление обмотки низшего напряжения аХ равно 0,0042 Q. Реактивное сопротивление части обмотки Аа равно 0,214 2, а обмотки низшего напряжения аХ равно 0,0132 Q. Какое напряжение нужно подвести в обмотке низшего напряжения аХ для того, чтобы в обмотках проходили нормальные токи полной нагрузки, если часть

обмотки Аа будет замкнута накоротко? Какую мощность нужно подвести при этом к автотрансформатору? Какова диаграмма автотрансформатора при нормальной активной нагрузке?

2. Два трансформатора мощностью 500 kVA с трансформацией Vl: V2 = 11000:2300 V имеют следующие данные опыта короткого замыкания:

45,5 345 45,5 345

а) стержневой в) броневой

3375 4680

Трансформаторы соединены параллельно со стороны высшего и низшего напряжения и доставляют в.месте ток 452 А при коэфициенте мощности cos 2 = 0,95. Каковы токи, доставляемые каждым трансформатором?

3. Начертить диаграммы трансформатора согласно пп. 1 и 2 §65.

Волгли. В. Я

ПРИЛОЖЕНИЯ

ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ОБЩЕСОЮЗНОГО СТАНДАРТА ОСТ 4815.

Мощности и номинальные напряжения понижающих однофазных двухобмоточных трансформаторов.

Примечание. Номинальные напряжения обмоток высшего напряжения представляют собой междуфазовые напряжения тех трехфазных сетей, в которых работают однофазные трансформаторы при соединении обмоток высшего напряжения звездой.

Мощности и номинальные напряжения повышающих однофазных двухобмоточных трансформаторов.

Примечание. Номинальные напряжения обмоток высшего напряжения представляют собой междуфазовые напряжения тех трехфазных сетей, в которых работают однофазные трансформаторы при соединении обмоток высшего напряжения звездой.

Мощности и номинальные напряжения повышающих трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

Номинальная мощность трансформатора kVA

Номинальные напряжения обмоток низшего напряжения kV

Номинальные напряжения обмоток высшего напряжения kV

3 200 5 600 7 500 10 0Q0 15 000 20 ООО 31 500

6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3

10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5

а о а. о

S а. о е-и X

а а. f-

3 г

о f-о S

о о

>. а <

X ш о.

Ш £

о

о

о

\о og сс а я <и

и 3 я

я я S о

а

о н о S \о о

я£ S.

S и

о. га С в га

О

о о о о

о о о о

10 10 ю ю

оо оо 00 оо 00 оо оо

со сп со со со со со

ооо

§ S §

о

о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о

о о о о

о о о о

LO ю ю ю

о о о о

о о о о о о о

о о о о о о о

со со со со со со со

со <о со со со со со

ооо ооо

со со со <о <о ю о со

о о о о СП со со

о о

о

со со оО со со

ооо

со со со со оо со со

й

Ю lO ю ю

(м м

о о о о о о о о о о о о

rf

со со (М см

ооо

со со со (М см см

ооо ооо

ооо

ооо

о о о о о о

о о о о о о о

о о о о о о о

о о о о о о о

оооооооооооо оооооооооооо оооооооооооо

ооо ооо ооо

сососососососооососооососососо

ооо ооо ооо lO 10 10

ооо ооо

ю ю >о

ооо

оооооооооооо оооооооооооо оооооооооооо оооооооооооо

о о to со

i , о га

л я о.

и й га о

я л г>

оооооооооооо оооооооооооо

оооооооооос^о сосососососососососососо

оооооооооо оооооооооо оооооооооо сосососососососососо

Mill

ооооооооо

со vo о

о о

о о

оо (г< cd

со ю

о о о о

о о о о

о о о о

о ю о <-i

см со

?5 я

ч о So

о.-и

с

§

о

га я о

ж <и S

> S

ю о

о

о

о р. о

S G.

о и

ii о я

* к

4 о 2 2

5 \о

я о

§1

га S я

с

°

2 о

я m га в

>

в о- я в

Потери холостого хода, потери в меди, коэфициент полезного действия, пааение напряжения, напряжение короткого замыкания и ток холостого хода понижающих трехфазных двухобмоточных трансформаторов.

Примечание 1. Для значений потерь холостого хода, потерь в меди, падения и напряжения короткого замыкания устанавливается допуск 10°/ .

Примечание 2. Для значения тока холостого хода устанавливается допуск ± 20 / .

Примечание 3. Ток холостого хода определяется как среднее значение токов отдельных фаз, измеренных при опыте холостого хода, в процентах от номинального тока.

Примечание 4. Коэфициент полезного действия определяется по формуле:

11 = 1

Ро + Рк

100,

Pcos ъ + Ро + Рк

где Г) - коэфициент полезного действия в процентах; Ро - потери холостого хода в киловаттах:

Pft - потери в меди в киловаттах, определяемые при опыте короткого замыкания; Р - номинальная мощность в киловольтамперах; cos Ра - коэфициент мощности вторичной цепи.

Примечание 5. Допуск для коэфициента полезного действия определяется соотношением

100-1 о 10

Примечание 6. Падение напряжения определяется по формуле:

is cos ср., - sin tOj),*

е7 = ег cos coj -t- sin ср, --

где

ег = 100;

es = l/e* - е/,

а e, - напряжение короткого замыкания, отнесенное к номинальной частоте тока и к температуре 75° и определяемое опытом короткого замыкания.

ПРАВИЛА И НОРМЫ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ. I. Применимость настоящих норм.

§ 1-

Данные нормы относятся ко всем трансформаторам, за исключением:

1) трансформаторов, предназначенных для установки на подвижном составе электрических железных дорог;

2) трансформаторов для электрических печей;

3) испытательных трансформаторов;

4) измерительных трансформаторов и трансформаторов для питания линий слабого тока;

5) индукционных потенциал-регуляторов.

П. Общие замечания.

§ 2.

1. Нижеприводимые правила и нормы касаются трансформаторов, предназначенных для установки в местностях, которые расположены не выше 1000 м над уровнем моря, и в помещениях, где температура окружающей среды не превышает 35° С. В противном случае условия испытания оговариваются особо.

2. Испытания трансформаторов, согласно настоящим нормам, производятся над новыми трансформаторами по возможности на месте их изготовления. Испытания на месте установки оговариваются особо техническими условиями заказа.

Одобрены IX Всесоюзным электротехническим съездом. Перепечатаны из сборника Электротехнические правила и нормы', изд. 1931 г.

3. Форма кривой приложенного к трансформатору напряжения предполагается практически синусоидальной.

Кривая напряжения считается практически синусоидальной, если ни одна из ее ординат а не отличается от соответствующей ординаты Ь основной синусоиды более, чем на б /, амплитудной ординаты основной синусоиды (см. рис. 1).

Примечание. Для определения основной волны должны быть использованы по меньшей мере 12 точек кривой напряжения. Для кривых, которые во все четверти периода симметричны, амплитуда основной волны вычисляется по формуле:

i--3---,

- наибольшее мгновенное значение ординаты действительной кривой,

где а 1

и а

I - мгновенные значения соседних точек той же кривой, отстоящих

от на Via и Vis периода. 4. Многофазная система подводимого напряжения предполагается практически симметричной.

Многофазные системы напряжения считаются практически симметричными, если отношение суммы квадратов разности между амплитудными значениями напряжения каждой фазы и средним значением тех же величин во всех фазах к квадрату среднего значения этих же величин равно или менее 0,004, т. е.

f?S.,.o.,

Рис. 1.

где

+ + +

ср <

Ь.Е^=Е^ - Е^р и т. д.

5. Если обмотки трансформатора имеют ответвления, то при испытании трансформатор должен быть включен на ответвления, соответствующие номинальным условиям работы (см. § 7).

111. Основные определения.

§ 3.

1. Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, в котором электрическая энергия преобразовывается в электрическую же без посредства движения его частей.

2. Первичной обмоткой трансформатора называется та, к которой электрическая энергия подводится.

3. Вторичной обмоткой трансформатора называется та, от которой электрическая энергия отводится.

4. Обмотка высшего напряжения - обмотка, присоединяемая к сети более высокого напряжения.

5. Обмотка низшего напряжения - обмотка, соединяемая с сетью более низкого напряжения.

Определения, указанные в пп. 4 и 5, следует понимать независимо от числа витков в каждой из обмоток.

6. Трансформатором с ответвлениями называется трансформатор, обмотки которого имеют специальные ответвления для изменения соотношения между числами витков первичной и вторичной обмоток. Зажимы ответвлений, соответствующие нормальному включению трансформатора для номинальных условий работы (см. § 7), помечаются согласно § 31 настоящих Норм*.

7. Номинальные напряжения, токи, мощность, частота и режим работы суть те, которые указаны на щитке трансформаторов.

При наличии ответвлений на обмотках только одно из указанных на щитке напряжений, особо обозначенное, считается номинальным.

8. Первичное номинальное напряжение трансформатора есть то напряжение, которое должно подводиться к первичной обмотке трансформатора.

9. Вторичное номинальное напряжение есть то, которое должно устанавливаться на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе и номинальном напряжении.

10. Коэфициентом трансформации трансформатора, если не имеется оговорок в ином смысле, называется отношение номинальных напряжений.

11. Номинальные силы тока трансформатора определяются из номинальных значений мощности и напряжений.

12. Номинальная мощность трансформатора выражается в киловольт-ампера? или вольтамперах.

Примечание. Отдаваемая трансформатором мощность при номинальной силе тока меньше номинальной мощности на величину, соответствующую процентному падению напряжения при заданном коэфициенте мощности.

IV. Классификация аппаратов трансформаторного типа. А. Классификация по конструкции.

§ 4.

1. Трансформатором называется аппарат с отдельными, электрически несоединенными, первичной или вторичной системами обмоток.

2. Автотрансформатором называется аппарат, в котором часть обмотки принадлежит одновременно первичной и вторичной системам.

3. Потенциал-регулятором (трансформатором-регулятором напряжения) называется аппарат, служащий для изменения напряжения в цепи переменного тока.

Такие трансформаторы бывают:

а) индукционные -с изменением взаимного расположения обмоток (§ 1);

б) контактные - с изменением числа витков одной из систем.

4. Реактивными катушками называются индуктивные аппараты с одной системой обмоток, служащие для защиты или регулирования электрических цепей.

Б. Классификация по способу охлаждения. §5.

Аппараты трансформаторного типа, перечисленные в пункте ,А настоящего параграфа, бывают:

1) сухие с естественным охлаждением;

2) сухие с исскуственным воздушным охлаждением;

3) масляные с естественным охлаждением;

4) масляные с искусственным воздушным охлаждением масляного бака;

5) масляные с внутренним водяным охлаждением масла;

6) масляные с искусственной циркуляцией масла и охлаждением его в особых охладителях; эти охладители могут быть:

а) с естественным воздушным охлаждением.

б) с искусственным воздушным охлаждением;

в) с водяным охлаждением.

V. Режимы работы трансформаторов, предельные нормы нагрева и испытание на нагревание.

§ 6.

1. Различаются следующие режимы работы трансформаторов: а) продолжительная нагрузка; б) кратковременная нагрузка; в) повторно-кратковременная нагрузка.

2. Продолжительной нагрузкой считается такая, период которой настолько велик, что нагрев трансформатора достигает своего установившегося состояния.

3. Кратковременной нагрузкой считается такая, при которой нагрев трансформатора за время рдботы не успевает достичь установившегося состояния.

Перерыв в работе трансформатора, предназначенного для кратковременной нагрузки, должен быть достаточно велик для того, чтобы при возобновлении работы температура трансформатора не отличалась: а) от температуры охлаждающей среды, если трансформатор во время перерыва в работе совершенно отключается от сет^; б) от установившейся температуры холостого хода, если трансформатор во вреИя перерыва в работе не отключается от сети.

Мощность трансформаторов, предназначенных для кратковременной работы, должна указываться на щитке трансформатора с дополнительной надписью: ,в течение ... часов .

4. Повторно-кратковременной нагрузкой называется такая, при которой рабочие периоды регулярно чередуются с периодами выключения или работы вхолостую, причем за время выключения или работы вхолостую температура трансформатора не успевает понизиться до температуры охлаждающей среды (в случае выключения) или до установившейся температуры холостого хода (в случае работы вхолостую). Продолжительность рабочего периода не должна превышать 5 мин. Отношение рабочего периода полного цикла не должно превосходить 50%-

Мощность трансформаторов, предназначенных для повторно-кратковременной работы, должна указываться на щитке трансформатора с дополнительной надписью: .при повторно-кратковременной работе.

Примечание. При заказе трансформатора должно быть оговорено, должен ли трасформатор во время перерывов совсем выключаться или работать вхолостую.

§ 7.

1. При продолжительной нагрузке трансформатор должен работать в номинальных условиях (указанных на щитке) любое время, причем повышение температуры частей трансформатора не должно превосходить устанавливаемых в § 12 пределов.

2. При кратковременной нагрузке трансформатор должен работать в номинальных условиях (указанных на щитке) в течение поставленного на щитке времени, причем повышение температуры частей трансформатора не должно превосходить устанавливаемых в § 12 пределов.

3. При повторно-кратковременной нагрузке трансформатор должен работать в номинальных условиях (указанных на щитке) с соблюдением заданных промежутков любое время, причем повышение температуры частей трансформатора не должно превосходить устанавливаемых в § 12 пределов.

§ 8.

1. Все изолирующие материалы, применяемые в трансформаторах, разделяются на следующие четыре класса:

Класс ,0 : непропитанные и непогруженные в масло волокнистые материалы, как то: хлопчатобумажная пряжа и ткань, натуральный щелк, бумага н тому подобные органические вещества.

Класс ,А': пропитанные или погруженные в масло волокнистые материалы, как то: хлопчатобумажная пряжа и ткань, натуральный шелк, бумага и тому подобные органические вещества; к этому же классу относится также эмаль, служащая для покрытия проводников.

Класс ,В : препараты из слюды, асбеста и тому подобных материалов минерального происхождения со связующими веществами.

Если совместно с изоляционным материалом класса ,В с целью крепления применяется в небольшом количестве изоляционный материал класса .А , то подобная комбинированная изоляция может быть отнесена к классу ,В' в том случае, если электрические и механические свойства обмотки с этой изоляцией не ухудшаются из-за действия более высокой температуры, допускаемой для материалов класса ,В'. (Здесь под словом .ухудшение' следует понимать, что не будут иметь места никакие изменения, которые могут сделать изоляцию непригодной для длительной работы.)

Класс ,С°: слюда без связущих материалов, фарфор, стекло, кварц и другие подобные материалы.

Примечание. Хлопчатобумажная, бумажная и шелковая изоляция считаются .пропитанными , если пропитывающее вещество вытесняет собой воздух между отдельными волокнами, причем это вещество не должно обязательно заполнять собой промежуток между изолированными проводниками. Пропитывающее вещество должно обладать хорошими изолирующими свойствами, должно в совершенстве обволакивать водокна, способстррвать пдотному взаимному

сцеплению волокон как между собой, так и с телом проводника; это вещество не должно образовывать пустых пространств внутри изоляции проводника как вследствие своего испарения, так и по каким-либо другим причинам. Оно не должно разжижаться под влиянием допустимых предельных температур. Наконец, оно должно быть теплостойким (§ 4 .Правил безопастности IX ВЭС ). 2. Если применяется комбинированная изоляция из материалов, принадлежащих к различным классам, за исключением случаев, относящихся к классу .В и указанных в п. 1, то превышение температуры изоляции не должно превосходить предельного значения, допускаемого для каждого из применяемых материалов.

Примечание 1. Если для различных частей одной и той же обмотки применены два или несколько изолирующих материалов различной теплостойкости, то для превышения температуры, определяемого по сопротивлению всей обмотки, можно допустить предел, соответствующий наиболее теплостойкой изоляции, только в том случае, когда измерения температуры в местах с менее теплостойкой изоляцией не покажут нагрева, превышающего установленные для нее пределы. В противном случае допускаемый предел превышения температуры выбирается по наименее теплостойкому материалу.

П р и м е ч а н и е 2. Если изоляция, примененная для какой-либо части, состоит из чередующихся слоев изолирующих материалов разных классов (например чередующихся слоев материалов класса ,А' н класса .В ), то предельной допустимой для такой части температурой является та, которая соответствует материалу с наименьшей предельной температурой.

§ 9.

Измерение отдельных частей трансформатора и окружающей среды производится:

а) по методу термометра или

б) по методу сопротивления.

Пля измерения температуры поверхностей и окружающей среды по методу термометра применяются ртутные, спиртовые и другие термометры.

Спиртовой термометр рекомендуется применять во всех тех случаях, где возможно появление в ртути токов Фуко.

Метод термометра применяется для измерения температуры охлаждающей среды, железного сердечника и масла; метод же сопротивления-для определения температуры обмоток.

Примечание. Измерение температуры масла, наружных нагретых поверхностей, железного сердечника и обмоток весьма малого сопротивления можно производить при помощи метода сопротивления или термоэлементов, но в сомнительных случаях результаты измерений проверяются по термометру, показания которого принимаются за окончательные.

§ 10.

Наивысшая температура охлаждающей среды устанавливается в 35° С для воздуха и в 25° для воды.

Примечание 1. Действительные температуры охлаждающей среды могут быть при испытании меньше, чем наивысшая, так как опыт показывает, что это обстоятельство не влияет заметным образом на величину превышения температуры, вследствие чего нет необходимости в корректировании результатов испытания. Желательно, однако, чтобы температура охлаждающей среды при испытании была не ниже 10° С.

Примечание 2. Испытание трансформатора с водяным охлаждением должно производиться при пропуске количества воды, указанного на щитке, независимо от температуры воды.

§ И.

Превышение температуры данной части трансформатора, предназначенного для продолжительной и повторно-кратковременной нагрузки, определяется как разность температур между наибольшей наблюдаемой температурой данной части и температурой охлаждающей среды; в трансформаторах, предназначенных для кратковременной нагрузки, превышение температуры определяется как разность между температурами данной части в начале и ноиц§ испытания,

18 Трансформаторы -1676.

ТАБЛИЦА

(К § 12).

Наибольшие наблюдаемые температуры и наибольшие превышения температуры частей трансформаторов для работы в местах, где температура охлаждающей среды не превосходит 35° С для воздуха и 25° С для воды.

Класс О ........

. ,А':

а) обмотки, не по

груженные в масло ......

б) обмотки, погру-

женные в масло

Класс .В'........

.С........

Постоянно замкнутые накоротко обмотки:

а) изолированные

б) неизолированные

Железный сердечник:

а) соприкасающийся

с обмотками

б) не соприкасаю-

щийся с обмотками и не погруженный в масло.....

в) погруженный в масло .......

Масло

95 105 115

60 70 80

Ограничены таким нагревом, при котором температура соседних изолированных частей, а также превышение температуры не превосходят допускаемого для них предела

Как в пп. 1-3 . , п. 4

пп. 1-3

95 10 95

80 75 60

По методу сопротивления

По методу термометра (см. § 9)

Примечания к таблице.

1. Нормы наибольших превышений температуры относятся ко всем новым трансформаторам, независимо от рода охлаждения.

2. В масляных трансформаторах с водяным охлаждением, только что построенных, наблюдаемые температуры должны быть на 10° С ниже тех наибольших наблюдаемых температур, которые приведены в таблице, так как во время работы условия охлаждения трансформатора водою неизбежно ухудшаются и температура нагрева растет.

Наибольшие наблюдаемые температуры и наибольшие превышения температуры отдельных частей трансформатора не должны превосходить значений, указанных в таблице на стр. 243.

§ 13.

Испытание на нагревание производится во всех случаях при условиях, указанных на щитке, с соблюдением следующих правил:

1) При продолжительной нагрузке испытание нанагревание может быть начато как с холодного, так и с нагретого состояния трансформатора и продолжается до тех пор, пока не прекратится дальнейшее повышение температуры.

Примечание. Испытание на нагревание может быть прервано и раньше при условиях, указанных в § 18.

2. При кратковременной нагрузке, если траансформатор не отключается от сети на время, когда он не работает, испытание на нагревание начинается при установившейся температуре, соответствующей холостому ходу, и прекращается по прошествии промежутка времени, указанного на шитке.

Если трансформатор, предназначенный для кратковременной нагрузки, отключается от сети на время, когда он не работает, то испытание на нагревание начинается в холодном состоянии, когда температура обмотки превышает температуру охлаждающей среды не больше, чем на 3°С, и прекращается по прошествии промежутка времени, указанного на щитке.

3. При повторно-кратковременной нагрузке испытание на нагревание может начинаться как с холодного, так и с нагретого состояния трансформатора. Испытание производится с соблюдением заданных промежутков времени до тех пор, пока не прекратится дальнейшее повышение температуры.

При отсутствии особых оговорок время одного полного периода, состоящего из времени работы и времени, когда трансформатор не работает, должно быть равно 10 минутам.

§ 14.

За температуру охлаждающей среды принимают:

1. В сухих и масляных трансформаторах с естественным охлаждением среднюю арифметическую из температур окружающего воздуха, измеренных через равные промежутки в течение последней четверти периода испытания.

Измерение температуры окружающего воздуха производится при помощи двух или нескольких термометров, которые располагаются на расстоянии в 1-2 м от трансформатора приблизительно на уровне середины его высоты. Термометры должны быть защищены от потоков нагретого и холодного воздуха и от теплового излучения трансформатора.

Примечание. Во избежание ошибок, могущих получиться из-за резких колебаний температуры охлаждающей среды, при испытании масляных трансформаторов большой мощности температуру охлаждающей среды надлежит измерять по термометру, помещенному в металлический сосуд с маслом. Размеры сосуда должны быть таковы, чтобы они предохраняли термометр от влияния резкого колебания температуры окружающей среды (не менее 25 мм в диаметре и 50 мм по высоте).

2. В трансформаторах с искусственным воздушным охлаждением за температуру охлаждающей среды принимается средняя арифметическая температур подводимого воздуха, измеренных термометром у входа воздуха в трансформатор через равные промежутки в течение последней четверти времени испытания.

Примечание. Относительно измерения температуры охлаждающей среды при испытании мощных трансформаторов - см. примечание к пункту 1 настоящего параграфа.

3. В трансформаторах с водяным охлаждением за температуру охлаждающей среды принимается средняя арифметическая из температур подводимой воды, измеренных термометром у входа воды в трансформатор через равные промежутки в течение последней четверти времени испытания.

Если, однако, существует заметная разница между температурой охлаждающей воды и окружающего воздуха, то за температуру охлаждающей среды принимается некоторая условная температура, которая определяется следующим образом: щщ-