Использование групп соединений обмоток трансформатора в целях повышения энергоэффективности энергосетей

Специфика энергопотребления переменного тока базируется на необходимости преобразования подведенной от места производства электроэнергии силовой нагрузки в напряжение меньшей мощности и распределения его среди потребителей.

Распределительные подстанции питают пользователей параллельными группами, для чего используются разнообразные группы соединения обмоток трансформатора.olympus-digital-camera

Энергоэффективность работы трансформаторов

В промышленных и бытовых энергосетях величина установленной мощности преобразователей напряжения рассчитывается на возможность в любое время удовлетворить потребность в электрической энергии. При подключенном трансформаторе высокой мощности, способной перекрыть любую потребляемую нагрузку, работа на полной мощности будет занимать лишь определенное время.

В остальное время подстанция будет работать на частичной нагрузке, что делает ее эксплуатацию нерентабельной. Более выгодна схема с заменой одного мощного трансформатора на несколько аналогичных устройств с меньшей мощностью.

Питание потребителей с использованием параллельных групп преобразователей напряжения удобно и экономично. Мощный трансформатор при малых нагрузках имеет значительные энергопотери холостого хода. При подключении вместо него нескольких маломощных трансформаторов под нагрузкой находится лишь необходимое количество приборов, остальные – отключены.

При возрастании нагрузки дополнительно подключаются к работе новые маломощные устройства. В результате количество работающих трансформаторов соответствует фактической нагрузке. Целесообразность такого группирования аппаратуры подтверждается простыми экономическими расчетами –расходы на оплату первоначальной стоимости трехобмоточного трансформатора и потерь энергии меньше цены двух простых двухобмоточных преобразователей напряжения и суммарных потерь энергии в каждом из них в отдельности.

Принципы параллельной эксплуатации преобразователей напряжения

При параллельном включении изделий первичные электрообмотки подсоединяются к общей  запитывающей электросети, а вторичные – к сети энергоснабжения пользователей электроэнергией. В энергосистемах широко применяются трехобмоточные трансформаторы, в радиотехнических и автоматических системах – многообмоточные приборы малой мощности, у которых одна первичная обмотка трансформатора работает с несколькими обмотками вторичными.

Статьи по теме
Водонагреватель делимано – простенько и со вкусом

При разделении одной из электрообмоток на части, гальванически не связанные между собой (обычно ими являются электрообмотки низкого напряжения НН), суммарная мощность таких преобразователей напряжения равна мощности номинальной самого устройства, в обиходе называемого трансформатором с расщепленной обмоткой.

У многообмоточных приборов на одном стержне размещены не две обмотки, а больше, причем, с разным количеством витков намотки. Один трансформатор способен «выдать» несколько различных напряжений, уменьшая количество требуемых к установке преобразователей. Такие изделия производятся в однофазном и трехфазном исполнениях.

Варьируя способы соединений трансформаторных электрообмоток с использованием маркировки намотки витков, добиваются определенной ориентации напряжений электрообмоток.

ljujj-3524334На однофазном устройстве с обмотками на едином стержне (см. рисунок, схема а) возможны два варианта подсоединения:

  • Схема (б) рисунка – электродвижущие силы (ЭДС) Е1 и Е2 совпали по фазам, соответственно, совпадают фазы сетевого напряжения U1 и напряжения нагрузки U2 .
  • Схема (в) – обратная маркировка контактных зажимов. Здесь фазы электродвижущих сил Е и напряжений U сдвинуты в противоположные стороны — на угол 180 .

Для однофазных преобразователей напряжения реализуются только две группы соединения, соответствующие углам сдвига фаз 0 и 180 . В трехфазных приборах применяются схемы соединения концов обмоток звездой и треугольником. Соединяя обмотки высокого, среднего и низкого напряжений (ВН, СН, НН) различными комбинациями, получают 12 групп соединения обмоток трансформатора с углом сдвига фаз ЭДС от нуля до 330 .

Циферблат часов для обозначения фазовых сдвигов и групп

hv-1160510В практике углы фазовых сдвигов и соответствующие им группы соединения отображают с помощью часового циферблата. На нем минутная стрелка вставлена на цифре 12, она играет роль вектора напряжения обмотки первичной U1 .

Положение часовой стрелки указывает на направление вектора фазового сдвига между напряжениями U1 и U2 . Например, сдвиг 180 соответствует 6 группе.

Рекомендуется соблюдать соотношение мощностей параллельно функционирующих изделий в пределах 3:1, чтобы возникающие перегрузки для отдельных маломощных устройств не оказались недопустимо большими.

Метки: нет меток

Добавить комментарий

Комментарии пользователей