نمونه ای از محاسبه جریان اتصال کوتاه تک فاز. محاسبه اتصال کوتاه دو فاز

برای اتصال کوتاه تک فاز، تقارن جریان و ولتاژ سیستم سه فازنقض می شود. بر اساس روش اجزای متقارن، اتصال کوتاه تک فاز نامتقارن با سه اتصال کوتاه متقارن مشروط سه فاز برای اجزای متقارن توالی های مختلف جایگزین می شود. جریان اتصال کوتاه تک فاز از سه جزء تشکیل شده است - دنباله های مستقیم (I 1)، معکوس (I 2) و صفر (I 0). مقاومت عناصر نیز از مقاومت های مستقیم (R 1، X 1، Z 1)، معکوس (R 2، X 2، Z 2) و مقاومت های توالی صفر (R 0، X 0، Z 0) تشکیل شده است. علاوه بر ماشین های الکتریکی، مقاومت توالی مثبت و منفی برای عناصر با یکدیگر برابر است (R 1 = R 2، X 1 = X 2) و برابر مقادیر آنها برای اتصال کوتاه سه فاز است. مقاومت های توالی صفر معمولاً قابل توجه است مقاومت بیشترتوالی مستقیم و معکوس در محاسبات عملی برای کابل های سه هسته ای موارد زیر پذیرفته می شود: ; برای باسبار: [L.7]; برای خطوط هوایی: ; [L.4].

برای ترانسفورماتورهای قدرت با مدار اتصال سیم پیچ D ¤ Y n، مقاومت دنباله صفر برابر با مقاومت دنباله مثبت است. برای ترانسفورماتورهای دارای مدار اتصال سیم پیچ Y ¤ Y n، مقاومت دنباله صفر به طور قابل توجهی از مقاومت دنباله مثبت فراتر می رود.

جریان تک فاز مدار کوتاهمشخص خواهد شد:

در اینجا: - متوسط ولتاژ محاسبه شدهشبکه ای که در آن اتصال کوتاه رخ داده است (400 ولت). - کل مقاومت توالی صفر حاصل نسبت به نقطه اتصال کوتاه، mOhm.

مقاومت حاصل از مدار اتصال کوتاه، mOhm تعیین می شود:

در اینجا: - راکتانس القایی معادل سیستم خارجی به ترانسفورماتور تغذیه 6-10 / 0.4 کیلو ولت، کاهش به مرحله LV، mOhm.

- مقاومت توالی مثبت ترانسفورماتور کاهنده، mOhm.

- مقاومت راکتور، mOhm؛

- مقاومت شینه، mOhm؛

- مقاومت خطوط کابل، mOhm؛

- مقاومت خط هوایی، mOhm؛

- مقاومت سیم پیچ های جریان قطع کننده های مدار اتوماتیک، میلی اهم؛

- مقاومت ترانسفورماتورهای جریان، mOhm؛

- مقاومت گذرا ثابت اتصالات تماسو کنتاکت های متحرک، مقاومت انتقال قوس در نقطه اتصال کوتاه، mOhm.

- مقاومت ترتیب صفر ترانسفورماتور کاهنده، mOhm.

– مقاومت باسبارهای توالی صفر، mOhm.

– مقاومت توالی صفر فعال و القایی کابل، میلی اهم؛

– مقاومت توالی صفر خط بالایی، mOhm.

برای یک سیستم منبع تغذیه داده شده (شکل 4)، لازم است مقادیر جریان دوره ای برای نقاط داده شده با اتصال کوتاه سه فاز و تک فاز (با روش اجزای متقارن) تعیین شود.

شکل 4. نمودار طراحی و مدار معادل

1. با استفاده از نمودار طراحی، یک مدار معادل ترسیم می کنیم (شکل 4).

2. مقاومت عناصر اتصال کوتاه را در واحدهای نامگذاری شده (mOhm) بیابید.

2.1. راکتانس القایی سیستم خارجی به ترانسفورماتور تغذیه 10 / 0.4 کیلو ولت (مدار ولتاژ بالا) است (اگر قدرت اتصال کوتاه در سمت بالا ترانسفورماتور ناشناخته باشد، می توان آن را پذیرفت).

; mOhm

2.2. مقاومت فعال و القایی ترانسفورماتور تغذیه (مقاومت توالی مثبت و منفی: , مقاومت صفر پس از

دنباله:، ) [L. 7]:

2.3. مقاومت شینه 0.4 کیلو ولت است.

برای شینه‌های مسی مسطح با ابعاد 80×10 میلی‌متر (با میانگین هندسی فاصله بین فازها 15 سانتی‌متر)، مقاومت‌های فعال و القایی خاص در جریان متناوببرای دنباله های مستقیم و معکوس برابر هستند، [L.6]. برای دنباله صفر [L.7]:

مقاومت اکتیو و القایی سه شینه 0.4 کیلوولت توالی مستقیم، منفی و صفر:

مقاومت کل هر سه شینه:

2.4. مقاومت فعال و القایی کابل ها.

مقاومت های فعال و القایی خاص کابل های جداگانه با توالی مستقیم، منفی و صفر ( دستورالعمل ها):

مقادیر مقاومت فعال و القایی کابل ها:

2.5. مقاومت فعال و القایی قطع کننده های مدار اتوماتیک (شامل مقاومت سیم پیچ های جریان آزاد و مقاومت انتقال کنتاکت ها) [L.7].

مقاومت کل همه ماشین ها:

3. جریان اتصال کوتاه تک فاز برای نقطه "K 1".

مقاومت فعال و القایی حاصل از اتصال کوتاه برای اتصال کوتاه تک فاز در نقطه "K 1":

جریان اتصال کوتاه تک فاز در نقطه "K 1":

4. جریان اتصال کوتاه سه فاز برای نقطه "K 1".

مقاومت فعال و القایی حاصل از اتصال کوتاه در طول یک اتصال کوتاه سه فاز در نقطه "K 1":

جریان اتصال کوتاه سه فاز در نقطه "K 1":

4. دستورالعمل برای محاسبه جریان اتصال کوتاه و انتخاب تجهیزات الکتریکی. / اد. B.N. نکلپاوا. - م.: انتشارات. NC ENAS، 2001. – 152 p.

5. کولیکوف یو.آ. گذرادر سیستم های الکتریکی./Yu.A.Kulikov – Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2002.–283.

6. کتابچه راهنمای طراحی منبع تغذیه، خطوط برق و شبکه. / اد. سیب زمینی شیرین. بولشاما، V.I. کروپوویچ، ام.ال. ساموورا. اد. دوم، تجدید نظر شده و اضافی – م.: انرژی، 1974. – 696 ص.

7. کتابچه راهنمای طراحی منبع تغذیه. / اد. جنوب. Barybina و دیگران - M.: Energoatomizdat، 1990. - 576 p.

8. راهنمای تامین برق شرکت های صنعتی. / تحت ژنرال ویرایش A.A. فدوروف و G.V. سربینوفسکی. در 2 کتاب کتاب 1. اطلاعات طراحی و محاسبات – م.: انرژی، 1973. – 520 ص.

9. قوانین تاسیسات الکتریکی. – ویرایش ششم – سن پترزبورگ: Dean, 1999. – 924 p.

پیوست اول

جریان اتصال کوتاه سه فازاز شبکه تامین بر حسب کیلو آمپر با استفاده از فرمول تعیین می شود:

که در آن U N NN میانگین ولتاژ فاز به فاز نامی است که به عنوان ولتاژ پایه در نظر گرفته می شود. برای شبکه های 0.4 کیلوولت، ولتاژ پایه 400 ولت در نظر گرفته می شود.

مقاومت کل مدار تا نقطه اتصال کوتاه سه فاز که مقاومت توالی مثبت است و با فرمول بر حسب میلی متر تعیین می شود:

که در آن R 1∑ کل مقاومت فعال مدار تا نقطه اتصال کوتاه، mOhm است.

X 1∑ - کل راکتانس القایی تا نقطه اتصال کوتاه، mOhm.

مقاومت فعال کل شامل مقاومت عناصر زیر است:

راکتانس القایی کل شامل مقاومت عناصر زیر است:

جریان دو فاز K3با استفاده از فرمول زیر بر حسب کیلومتر تعیین می شود:

,

میانگین ولتاژ فاز به فاز نامی که به عنوان ولتاژ پایه در نظر گرفته می شود، کجاست.

و مجموع مقاومت های توالی مستقیم و منفی هستند و برابر با mOhm است.

عبارت (19) را می توان به صورت زیر نوشت

=,

جایی که - امپدانسمدار به نقطه K3 با اتصال کوتاه دو فاز، mOhm.

,

جریان اتصال کوتاه تک فاز با فرمول تعیین می شود:

مجموع مقاومت توالی صفر فعال و القایی به مکان K3، به ترتیب، mOhm.

36. مقاومت حرارتی دستگاه ها.

مقاومت حرارتی دستگاه های الکتریکیتوانایی مقاومت بدون آسیب مانع از کار بیشتر، اثر حرارتی جریان‌هایی که از قسمت‌های زنده در یک مدت زمان معین عبور می‌کنند، نامیده می‌شود. یک مشخصه کمی مقاومت حرارتی جریان مقاومت حرارتی است که در یک دوره زمانی معین جریان می یابد. شدیدترین حالت اتصال کوتاه است که در طی آن جریان ها می توانند ده ها برابر نسبت به موارد نامی افزایش پیدا کنند و قدرت منابع گرما می تواند صدها برابر افزایش یابد.

37.مقاومت دینامیک دستگاه ها

مقاومت الکترودینامیکی دستگاه توانایی مقاومت آن نامیده می شود نیروهای الکترودینامیکی(EDF)، که در جریان عبور جریان های اتصال کوتاه به وجود آمد. این مقدار را می توان مستقیماً با مقدار دامنه جریان بیان کرد من دینگ، که در آن تنش های مکانیکی در قطعات دستگاه از مقادیر مجاز یا مضرب این جریان نسبت به دامنه جریان نامی تجاوز نمی کند. گاهی اوقات مقاومت الکترودینامیکی با مقادیر جریان موثر برای یک دوره (T = 0.02 ثانیه، f = 50 هرتز) پس از شروع اتصال کوتاه ارزیابی می شود.

38. روش محاسبه جریان اتصال کوتاه.

اتصال کوتاه (SC) اتصال قطعات حامل جریان فازها یا پتانسیل های مختلف با یکدیگر یا با بدنه تجهیزات متصل به زمین، شبکه های تغذیه یا گیرنده های الکتریکی است. اتصال کوتاه می تواند به دلایل مختلفی رخ دهد، به عنوان مثال، بدتر شدن مقاومت عایق: در یک محیط مرطوب یا فعال شیمیایی. در صورت گرمایش یا سرمایش غیرقابل قبول عایق؛ شکست مکانیکی عایق اتصال کوتاه همچنین می تواند در نتیجه اقدامات اشتباه پرسنل در حین عملیات، نگهداری یا تعمیر و غیره رخ دهد.

در طول یک اتصال کوتاه، مسیر جریان با عبور از مدار با دور زدن مقاومت بار "کوتاه" می شود. بنابراین، جریان به سطوح غیرقابل قبولی افزایش می یابد مگر اینکه برق مدار توسط دستگاه حفاظتی قطع شود. ولتاژ ممکن است حتی با یک وسیله حفاظتی خاموش نشود اگر اتصال کوتاه در یک نقطه از راه دور رخ دهد و بنابراین مقاومت مدار الکتریکیبسیار زیاد خواهد بود و به همین دلیل مقدار فعلی برای راه اندازی دستگاه حفاظتی کافی نخواهد بود. اما یک جریان به این بزرگی ممکن است برای ایجاد یک موقعیت خطرناک مانند آتش سوزی سیم کافی باشد. جریان اتصال کوتاه همچنین یک اثر الکترودینامیکی بر روی دستگاه های الکتریکی ایجاد می کند - هادی ها و قطعات آنها می توانند تحت تأثیر نیروهای مکانیکی که در جریان های بالا ایجاد می شوند تغییر شکل دهند.

بر اساس موارد فوق، دستگاه های حفاظتی باید با توجه به شرایط مقدار جریان اتصال کوتاه (قدرت الکترودینامیکی نشان داده شده در kA) در محل نصب آنها انتخاب شوند. در این راستا، هنگام انتخاب یک وسیله حفاظتی، محاسبه جریان اتصال کوتاه (SCC) مدار الکتریکی ضروری می شود. جریان اتصال کوتاه برای یک مدار تک فاز را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

جایی که Is جریان اتصال کوتاه، Uph ولتاژ فاز شبکه، Zp مقاومت مدار (حلقه) فاز صفر، Zt مقاومت کل سیم پیچ فاز ترانسفورماتور در سمت ولتاژ پایین است.

که در آن Rп مقاومت فعال یک سیم از اتصال کوتاه است.

جایی که rho خاص است مقاومت هادی L طول هادی، S سطح مقطع هادی است.

Xn راکتانس القایی یک سیم از یک اتصال کوتاه است (معمولاً با نرخ 0.6 اهم بر کیلومتر گرفته می شود).

ولتاژ اتصال کوتاه ترانسفورماتور (% Un):

بنابراین مقاومت کل سیم پیچ فاز ترانسفورماتور (اهم):

جایی که ما - ولتاژ اتصال کوتاه ترانسفورماتور (بر حسب درصد Un) در کتاب های مرجع آورده شده است. ولتاژ نامی ترانسفورماتور، جریان نامی ترانسفورماتور - نیز از کتاب های مرجع گرفته شده است.

محاسبات فوق در مرحله طراحی انجام می شود. در عمل، انجام این کار در تأسیسات موجود به دلیل فقدان داده های اولیه دشوار است. بنابراین، هنگام محاسبه جریان اتصال کوتاه، در بیشتر موارد می توان مقاومت سیم پیچ فاز ترانسفورماتور Zt را برابر با 0 (مقدار واقعی ≈ 1∙10-2 اهم) در نظر گرفت، سپس:

فرمول های داده شده برای شرایط ایده آل مناسب هستند. متأسفانه، آنها عواملی مانند پیچ ​​و تاب و غیره را در نظر نمی گیرند که باعث افزایش مؤلفه فعال زنجیره Rp می شود. بنابراین، تنها با اندازه گیری مستقیم مقاومت حلقه فاز صفر می توان تصویر دقیقی ارائه داد.

39. جریان آزاد، تنظیم جریان، جریان قطع قطع کننده مدار .

رهایی

جریانی که از طریق رهاسازی الکترومغناطیسی قطع کننده مدار می گذرد باعث می شود که قطع کننده مدار زمانی که به سرعت و به میزان قابل توجهی از جریان نامی مدارشکن فراتر می رود خاموش شود، که معمولاً زمانی رخ می دهد که یک اتصال کوتاه در سیم کشی محافظت شده وجود داشته باشد. یک اتصال کوتاه مربوط به جریان بالا به سرعت در حال افزایش است که با طراحی رهاسازی الکترومغناطیسی در نظر گرفته می شود، که این امکان را فراهم می کند که تقریباً فوراً مکانیسم قطع مدار قطع کننده مدار را با افزایش سریع جریان عبوری از مدار تحت تأثیر قرار دهد. سیم پیچ برقی آزاد کنید. سرعت پاسخ انتشار الکترومغناطیسی کمتر از 0.05 ثانیه است.

نقطه تنظیمجریان در مقیاس توسط کارخانه مشخص شده است. در جدول در همه جا، به جز مواردی که در غیر این صورت مشخص شده است، به عنوان درصدی از جریان نامی انتشار نشان داده شده است. بین حد پایین و بالایی نشان داده شده در مقیاس، تنظیمات به آرامی تنظیم می شوند.

قطع هکه حداقل مقدار جریانی است که باعث عملکرد لحظه ای دستگاه می شود).

کار محاسباتی

موضوع:"محاسبه اتصال کوتاه دو فاز"

هدف کار: توسعه مهارت در محاسبه اتصال کوتاه در مدارهای الکتریکی.

گزینه شماره 2.

وظیفه شماره 1.شکل 1 نمودار اتصال کوتاه دو فازی را نشان می دهد. تعريف كردن:

1. امپدانس توالی مستقیم دو فاز (2Zph);

2. جریان اتصال کوتاه (Ik);

3. فاز EMF (EA).

از آنجایی که ولتاژ در طول یک اتصال کوتاه دو فاز شامل اجزای توالی صفر در هیچ نقطه ای از شبکه نیست، شرایط زیر باید رعایت شود:

3Uo = UAK + UBK + UCK = 0، با UA = EA

برنج. 1. نمودار اتصال کوتاه دو فاز

اطلاعات اولیه: ZB = 25 اهم؛ ZС = 15 اهم؛ EBC = 90 V; UVK = 100 ولت.

پیشرفت راه حل:

شکل 1 اتصال کوتاه فلزی بین فازها را نشان می دهد که درو باخطوط برق. تحت تأثیر EMF فاز به فاز EMU(شکل 1) جریان های اتصال کوتاه بوجود می آیند منVCومناسکی.

مقادیر آنها با فرمول تعیین می شود:

منبه(2) =EVS /2 زاف, (1)

جایی که 2 زاف- امپدانس توالی مستقیم دو فاز.

امپدانس توالی مثبت 2 زافبا فرمول تعیین می شود:

2 زاف= زکه در+ زبا, (2)

جایی که زکه در, زبا- امپدانس فازهای B و C به ترتیب.

1. با استفاده از فرمول (2)، مقاومت کل یک دنباله مستقیم دو فاز (2Zph) را تعیین می کنیم:

2 زاف= 25 اهم + 15 اهم = 40 اهم.

2. با استفاده از فرمول (1)، جریان اتصال کوتاه دو فاز را تعیین می کنیم:

منبه(2) = 90 ولت / 40 اهم = 2.25 آمپر.

جریان در فازهای آسیب دیده از نظر مقدار برابر است، اما در فاز مخالف و جریان در فاز سالم است. برابر با صفر(در صورت عدم توجه به بار): منVC= مناسکی, I.A. = 0.

هیچ جریان توالی صفر (ZC) در طول یک اتصال کوتاه دو فاز وجود ندارد، زیرا مجموع جریان های سه فاز است. من آ+ من ب+ من سی= 0 .

ولتاژ فاز سالم آدر هر نقطه از شبکه یکسان و برابر با فاز EMF: U آ= E آ. از آنجا که ولتاژ فاز به فاز در طول یک خطای فلزی در نقطه خطا U قبل از میلاد مسیح.به= U ببه – U سیبه= 0، سپس U ببه = U سیبه,

یعنی ولتاژ فاز فازهای آسیب دیده در محل اتصال کوتاه از نظر بزرگی برابر و در فاز منطبق است.

از آنجایی که ولتاژهای فاز در طول یک اتصال کوتاه دو فاز شامل اجزای NP نیستند، شرایط زیر باید در هر نقطه از شبکه برآورده شود:

با توجه به اینکه در محل اتصال کوتاه U B.K.= U CKو U A.K.= E آ, ما پیدا می کنیم

(3)

در نتیجه، در محل اتصال کوتاه، ولتاژ هر فاز آسیب دیده برابر با نصف ولتاژ فاز سالم است و علامت مخالف دارد.

3. از فرمول (3) فاز EMF فاز سالم (EA) را تعیین می کنیم:

EA =–UBK /2.

EA =– 100 ولت /2 = – 50 ولت.

اتصال کوتاه دو فاز با دو ویژگی مشخص می شود:

1) بردارهای جریان و ولتاژ یک سیستم نامتقارن اما متعادل را تشکیل می دهند که نشان دهنده عدم وجود اجزای NP است. وجود عدم تقارن نشان می دهد که جریان ها و ولتاژها دارای مولفه های دنباله منفی (NP) همراه با توالی مستقیم هستند.

2) ولتاژهای فاز، حتی در محل اتصال کوتاه، به طور قابل توجهی بزرگتر از صفر هستند، تنها یک ولتاژ فاز به فاز به صفر می رسد و مقدار دو ولتاژ دیگر 1.5 است. Uاف. بنابراین، اتصال کوتاه دو فاز نسبت به اتصال کوتاه سه فاز برای پایداری EPS و مصرف کنندگان برق خطر کمتری دارد.

وظیفه شماره 2.

	نموداری برای اتصال ترانسفورماتور ولتاژ به ستاره رسم کنید. عملکرد این مدار را توضیح دهید.

طبق GOST 11677-75، ابتدا و انتهای سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها به ترتیب خاصی تعیین می شود. ابتدای سیم پیچ ترانسفورماتورهای تک فاز با حروف A، a و انتهای آن با X، x مشخص می شود. حروف بزرگ به سیم پیچ های ولتاژ بالاتر و حروف کوچک به سیم پیچ های ولتاژ پایین تر اشاره دارد. اگر در ترانسفورماتور علاوه بر اولیه و ثانویه، سیم پیچ سومی با ولتاژ میانی نیز وجود داشته باشد، ابتدا آن را Am و انتهای آن را Xm تعیین می کنیم.

در ترانسفورماتورهای سه فاز ابتدا و انتهای سیم پیچ ها مشخص می شود: A، B، C. X، Y، Z - بالاترین ولتاژ; Am، Bm، Cm؛ Xm، Ym، Zm - ولتاژ متوسط؛ الف، ب، ج؛ x، y، z - کمترین ولتاژ. در ترانسفورماتورهای سه فاز با اتصال ستاره ای فازها، علاوه بر ابتدای سیم پیچ ها، گاهی اوقات نول نیز خارج می شود، یعنی نقطه مشترک اتصال انتهای همه سیم پیچ ها. با O، Om و o نشان داده می شود. شکل 1، a، b نمودارهای اتصال سیم پیچ ستاره و مثلث را همانطور که برای ترانسفورماتورهای سه فاز نشان داده شده است نشان می دهد.

DIV_ADBLOCK258">

الف - emf E1 و E2 در فاز هستند. b - emf E1 و E2 در فاز 180 درجه جابجا می شوند. 1 - چرخش سیم پیچ اولیه؛ 2 - چرخش سیم پیچ ثانویه

شکل 2 - جابجایی زاویه ای بردارها نیروهای الکتروموتوربسته به تعیین انتهای سیم پیچ

اکنون فرض می کنیم که نامگذاری ابتدا و انتهای پیچ را در سیم پیچ ثانویه تغییر داده ایم (شکل 2، ب). بدون تغییر فرآیند فیزیکیهیچ emf القا نمی شود، اما در رابطه با انتهای پیچ، جهت emf به سمت مخالف تغییر می کند، یعنی از ابتدا به انتها هدایت نمی شود، بلکه برعکس - از انتهای (x) تا آغاز (الف). از آنجایی که هیچ چیز در پیچ 1 تغییر نکرده است، باید فرض کنیم که emfs E1 و E2 180 درجه خارج از فاز هستند. بنابراین، یک تغییر ساده در تعیین انتهای آن معادل یک تغییر زاویه ای بردار emf در سیم پیچ به میزان 180 درجه است.

با این حال، جهت emf همچنین می تواند در موردی تغییر کند که ابتدا و انتهای سیم پیچ های اولیه و ثانویه به طور مساوی قرار داشته باشند. واقعیت این است که سیم پیچ های ترانسفورماتور را می توان به سمت راست یا چپ ساخت. سیم پیچ در صورتی راست دست نامیده می شود که پیچ های آن در هنگام زخم شدن در جهت عقربه های ساعت مرتب شوند، یعنی در امتداد خط مارپیچ سمت راست قرار گیرند (شکل 3، سیم پیچ بالا). سیم‌پیچ در صورتی چپ‌گرد نامیده می‌شود که پیچ‌های آن در هنگام پیچیدن، در خلاف جهت عقربه‌های ساعت قرار گیرند، یعنی در امتداد خط مارپیچ سمت چپ قرار گیرند (شکل 3، سیم‌پیچ پایین).

شکل 3 - تغییر مکان زاویه ای بردارهای EMF بسته به جهت سیم پیچی سیم پیچ ها

همانطور که از شکل مشاهده می شود، هر دو سیم پیچ دارای نام انتهایی یکسانی هستند. با توجه به اینکه سیم پیچ ها توسط شار یکسان نفوذ می کنند، جهت emf در هر پیچ یکسان خواهد بود. با این حال، به دلیل سیم‌پیچ‌های مختلف، جهت EMF کل همه پیچ‌های متصل به سری در هر سیم‌پیچ متفاوت است: در سیم‌پیچ اولیه، emf از ابتدای A تا انتهای X هدایت می‌شود و در ثانویه، از انتهای x تا ابتدای a. بنابراین، حتی با همان تعیین انتهایی، emf سیم پیچ های اولیه و ثانویه را می توان با زاویه 180 درجه تغییر داد.

در یک ترانسفورماتور تک فاز، بردارهای emf سیم‌پیچ‌ها می‌توانند منطبق باشند یا جهت مخالف باشند (شکل 4، a، b). اگر چنین ترانسفورماتوری به تنهایی کار کند، برای مصرف کنندگان کاملاً بی تفاوت است که emf در سیم پیچ های آن هدایت می شود. اما اگر سه ترانسفورماتور تکفاز با هم روی یک خط کار کنند جریان سه فاز، سپس برای عملکرد صحیح لازم است که در هر یک از آنها بردارهای emf یا مطابق شکل 4، a یا همانطور که در شکل 4، b نشان داده شده است جهت دهی شوند.

a، b - تک فاز؛ ج - سه فاز

این به همان میزان برای هر ترانسفورماتور سه فاز صدق می کند. اگر در سیم پیچ های اولیه emf در تمام فازها دارای جهت یکسان باشد، در سیم پیچ های ثانویه جهت emf باید یکسان باشد (شکل 4، ج). بدیهی است برای سیم پیچ های ثانویه جهت سیم پیچ و تعیین انتهای آن نیز باید یکسان باشد.

اگر سیم پیچ به اشتباه با جهت سیم پیچ متفاوت نصب شده باشد یا اگر انتهای آن به اشتباه وصل شده باشد، ولتاژ دریافتی توسط مصرف کنندگان به شدت کاهش می یابد و عملکرد عادی مختل می شود. اگر چندین ترانسفورماتور به طور همزمان از یک شبکه کار کنند، شرایط نامطلوبی ایجاد می شود، که در آن جابجایی فاز بین emfs خطی متفاوت است. برای جلوگیری از اختلال در عملکرد مصرف کنندگان، باید ترانسفورماتورهایی با جابجایی های زاویه ای خاص بردارهای emf سیم پیچ داشته باشید.

جهت بردارهای emf و جابجایی های زاویه ای بین آنها معمولاً با گروه های اتصال سیم پیچ مشخص می شود. در عمل، جابجایی زاویه ای بردارهای emf سیم پیچ های LV و MV نسبت به بردارهای emf سیم پیچ HV با عددی نشان داده می شود که وقتی در 30 درجه ضرب می شود، زاویه تاخیر بردارها را می دهد. این عدد را گروه اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور می گویند.

بنابراین، اگر بردارهای emf سیم‌پیچ‌ها در جهت منطبق باشند (جابه‌جایی زاویه‌ای 0 درجه)، گروه اتصال 0 به‌دست می‌آید (شکل 4، a). جابجایی زاویه ای 180 درجه (شکل 4، ب) مربوط به گروه 6 (30 x 6 = 180 درجه) است. همانطور که دیدیم، در سیم پیچ های ترانسفورماتورهای تک فاز فقط می توان چنین جابجایی های زاویه ای داشته باشد، بنابراین فقط گروه های 0 و 6 اتصالات با آنها امکان پذیر است. برای اختصار، اتصالات سیم پیچ ترانسفورماتورهای تک فاز I/I - 0 و I/I - 6 تعیین می شوند.

در ترانسفورماتورهای سه فاز که سیم‌پیچ‌های آن‌ها را می‌توان به صورت ستاره یا مثلث متصل کرد، تشکیل 12 گروه های مختلفبا تغییر فاز بردارهای emf خطی از 0 تا 360 درجه در هر 30 درجه. از دوازده گروه ممکن اتصالات، دو گروه در روسیه استاندارد شده اند: یازدهم و 0 با تغییر فاز 330 و 0 درجه.

اجازه دهید به عنوان مثال نمودارهای اتصال Y/Y و Y/Δ را در نظر بگیریم (شکل 5، a، b). بیایید سیم پیچ های واقع در یک میله را یکی زیر دیگری به تصویر بکشیم. فرض کنیم سیم پیچی همه سیم پیچ ها (اولیه و ثانویه) یکسان است. جهت فاز emf با فلش نشان داده شده است.

شکل 5 - به دست آوردن گروهی از اتصالات در مدار ستاره-ستاره (الف) یک نمودار برداری از emf سیم پیچ اولیه (شکل 5، الف) بسازیم تا بردار emf فاز C به صورت افقی قرار گیرد. با اتصال انتهای بردارهای A و B بردار emf خطی EAB (AB) را به دست می آوریم. بیایید یک نمودار برداری از emf سیم پیچ ثانویه بسازیم. از آنجایی که جهت emf سیم پیچ اولیه و ثانویه یکسان است، بردارهای فاز emf سیم پیچ ثانویه به موازات بردارهای مربوطه سیم پیچ اولیه ساخته می شوند. با اتصال نقاط a و b و اتصال بردار Eab (ab) به نقطه A، مطمئن می شویم که جابجایی زاویه ای بین emf خطی سیم پیچ اولیه و ثانویه برابر با 0 باشد. بنابراین، در مثال اول، اتصال سیم پیچی گروه 0 است. این به صورت زیر نشان داده می شود: Y/Yн -0، که به عنوان "ستاره با حذف خنثی" خوانده می شود.

هنگام در نظر گرفتن مثال دوم (شکل 5، b)، می بینیم که نمودار برداری emf سیم پیچ اولیه به همان روشی که در مثال قبلی ساخته شده است. هنگام ساختن نمودار برداری از emf سیم پیچ ثانویه، باید به خاطر داشت که هنگام اتصال به یک مثلث، فاز و emfهای خطی هم از نظر بزرگی و هم از نظر جهت منطبق هستند.

ما بردار فاز emf c را می سازیم و آن را به موازات بردار C سیم پیچ اولیه هدایت می کنیم. انتهای فاز c (نقطه z) به ابتدای فاز b متصل است، بنابراین از انتهای بردار c بردار emf فاز b را به موازات بردار B رسم می کنیم، انتهای فاز b به ابتدای فاز وصل می شود. فاز a، بنابراین از انتهای بردار b (نقطه y) بردار emf فاز a را موازی با بردار A می‌کشیم. در مثلث بسته abc، بردار ab همان emf خطی Eab است. با اتصال بردار Eab به نقطه A، مطمئن می شویم که نسبت به بردار EAB با زاویه 30 درجه در جهت پیشرو جابجا شده است. در نتیجه، بردار Eab 330 درجه (30 درجه × 11 = 330 درجه) از بردار emf سیم‌پیچ HV فاصله دارد. بنابراین، در این مثال، گروه اتصال سیم پیچ 11 است. این به صورت زیر نشان داده می شود: Y/Δ -11، که به عنوان خوانده شده: "ستاره - مثلث - یازده".

در یک ترانسفورماتور سه سیم پیچ، گروه اتصال سیم پیچ به طور مشابه تعیین می شود. در این مورد، سیم پیچ ها به صورت جفت در نظر گرفته می شوند: اولیه و یکی از دو مورد دیگر. اگر با نام Yн/Y/Δ - 0 - 11 مواجه شدید، باید به صورت زیر خوانده شود: "ستاره با حذف خنثی - ستاره - مثلث - صفر - 11." این بدان معنی است که برای ترانسفورماتور سه سیم پیچ مورد نظر، سیم پیچ HV در یک ستاره با نقطه صفر خروجی، سیم پیچ MV در یک ستاره، سیم پیچ LV در یک مثلث، گروه اتصال HV و MV متصل است. سیم پیچ ها صفر است، سیم پیچ های HV و LV 11 هستند.

ما فقط دو گروه اتصال را در نظر گرفتیم - 0 و 11. با تغییر نام های انتهایی (با حرکت دادن نام ها به صورت دایره ای)، می توانید گروه های دیگر را از 1 تا 10 بدست آورید. اما این گروه ها گسترده نیستند و بسیار نادر هستند. . در روسیه، تنها سه گروه استاندارد شده است: Y/Y - 0، Y/Δ - 11 برای ترانسفورماتورهای سه فاز، I/I - 0 - برای ترانسفورماتورهای تک فاز.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. و غیره مهندسی برق /،: کتاب درسی. کتابچه راهنمای دانشگاه ها – M.: Energoatomizdat, 2007. – 528 p., ill.

2. نمتسوف: کتاب درسی. کتابچه راهنمای دانشگاه ها – ویرایش چهارم، بازبینی شده. – M.: Energoatomizdat, 2009. – 440 p., ill.

3. مبانی الکترونیک صنعتی: کتاب درسی برای مهندسی غیر برق. متخصص. دانشگاه ها /, O M. Knyazkov, A E. Krasnopolsky, ; ویرایش شده توسط . – ویرایش سوم، بازبینی شده. و اضافی - م.: بالاتر. مدرسه، 2006. – 336 ص.، ill.

4. مهندسی برق و الکترونیک در 3 کتاب. اد. کتاب 1. مدارهای الکتریکی و مغناطیسی. - م.: دبیرستان. – 2006

5. مهندسی برق و الکترونیک در 3 کتاب. اد. کتاب 2. دستگاه های الکترومغناطیسی و ماشین های برقی. - م.: دبیرستان. – 2007

هدف و شرایط ساخت نمودارهای برداری.برای درک شرایط عملکرد رله ها، استفاده از نمودارهای برداری از ولتاژها و جریان های عرضه شده به آنها راحت است. نقاط شروع زیر به عنوان مبنای ساخت نمودارهای برداری در نظر گرفته شده است: برای سادگی، لحظه اولیه اتصال کوتاه در یک خط برق با منبع تغذیه یک طرفه در غیاب بار در نظر گرفته شده است (شکل 1.3، آ) برای به دست آوردن زوایای فاز واقعی بین جریان ها و ولتاژها، افت ولتاژ نه تنها در مقاومت القایی، بلکه در مقاومت فعال نیز در نظر گرفته می شود. آراتصال کوتاه؛ سیستم الکتریکی تغذیه کننده اتصال کوتاه با یک ژنراتور معادل با فاز EMF جایگزین می شود Eآ, Eکه در, Eبا، نشان دهنده متقارن و متعادل است *1 سیستمی از بردارها که بردارهای جریان و ولتاژ نسبت به آن ساخته می شوند.

برای ساده سازی ساخت نمودارها، معمولاً اتصالات کوتاه فلزی در نظر گرفته می شود که در آن مقاومت انتقال در نقطه بسته شدن RП = 0. جهت مثبت جریان ها به عنوان جهت آنها از منبع تغذیه به محل آسیب در نظر گرفته می شود ، EMF و افت ولتاژ که جهت آنها با جهت جریان مثبت منطبق است مثبت در نظر گرفته می شود.

نمودار برداریدارای اتصال کوتاه سه فازدر شکل 1.4، آیک خط برق را نشان می دهد که در آن یک اتصال کوتاه فلزی سه فازی در آن نقطه اتفاق افتاده است به.ساخت یک نمودار برداری (شکل 1.4، ب) با فاز EMF شروع می شود Eآ, Eکه در, Eبا. تحت تأثیر EMF فاز، یک جریان اتصال کوتاه در هر فاز ایجاد می شود:

جایی که EF– فاز EMF سیستم؛ ZСRC،XC;ZL.K،RL.K،XL.K- مقاومت سیستم و بخش آسیب دیده خط برق (شکل 1.4، آ).

جریان ها IAk=IВk=ISc=یکیک تغییر فاز نسبت به EMF مربوطه داشته باشید:

شکل 1.4. اتصال کوتاه سه فاز: آ- طرح؛ ب- نمودار برداری جریان و ولتاژ

استرس در یک نقطه بهبرابر با صفر هستند: UАк=UВк=UСк=0. ولتاژ فاز در محل نصب حفاظت رله، در نقطه آر(شکل 1.4، آ), U AP=منآکRЛ.К+j منآکXL.Kبر روی نمودار تعیین می شوند (شکل 1.4، ب) با کاهش مجموع ولتاژ در مقاومت فعال منآکRL، در فاز با بردار منآک، و در واکنش منآکXL 90 درجه نسبت به منآک. بردارها به طور مشابه ساخته می شوند U B.P.و U C.P.. ماژول ها (مقادیر مطلق) U AP, U B.P.,U C.P.مقادیر یکسانی دارند، هر یک از این بردارها جریان همان فاز را با یک زاویه به جلو می برد φκ =arctg(XL.K/RL.K). برای خط انتقال 35 کیلوولت، این زاویه 45-55 درجه، 110 کیلو ولت - 60-78 درجه، 220 کیلوولت (یک سیم در فاز) - 73-82 درجه، 330 کیلو ولت (دو سیم در فاز) - 80-85 درجه است. ، 500 کیلو ولت (سه سیم در فاز) - 84-87 درجه، 750 کیلو ولت (چهار سیم در فاز) - 86-88 درجه. ارزش بیشتر φкمربوط به سطح مقطع بزرگتری از سیم است، زیرا هر چه سطح مقطع بزرگتر باشد، کوچکتر است. آر.

از نمودارهای در نظر گرفته شده اتصال کوتاه سه فاز به شرح زیر است: 1) نمودارهای برداری جریان و ولتاژ متقارن و متعادل هستند، زیرا شامل اجزای توالی منفی و صفر نیستند. 2) اتصال کوتاه سه فاز با کاهش شدید در تمام بین همراه است ولتاژهای فاز(هم در محل اتصال کوتاه و هم نزدیک به آن). در نتیجه K (3)خطرناک ترین آسیب به پایداری عملکرد موازی سیستم قدرت و مصرف کنندگان برق است.

اتصال کوتاه دو فازدر شکل 1.5، آاتصال کوتاه فلزی بین فازها را نشان می دهد که درو باخطوط برق. تحت تأثیر EMF فاز به فاز EMU(شکل 1.5، آ) جریان های اتصال کوتاه بوجود می آیند IВк وISc.

مقادیر آنها با فرمول تعیین می شود IK(2)=ЭВС/2ZF،جایی که 2 ZF- مقاومت کل توالی مستقیم دو فاز ( 2 ZF=ZB+ZС). جریان در فازهای آسیب دیده از نظر مقدار برابر است، اما در فاز مخالف است و جریان در فاز سالم صفر است (اگر بار در نظر گرفته نشود):

جریان توالی صفر (NP) در K (2)وجود ندارد، زیرا مجموع جریان های سه فاز است من A+من B+من C=0.

به. در شکل 1.5، ببردارهای فاز EMF و EMF بین فازهای آسیب دیده ساخته می شوند Eآفتاب. بردار جریان اتصال کوتاه منکیلوولتاز emf ایجاد آن عقب است

ولتاژ فاز سالم آدر هر نقطه از شبکه یکسان و برابر با فاز EMF: U A=E آ. از آنجا که ولتاژ فاز به فاز در طول یک خطای فلزی در نقطه خطا U BCk=U Bk - U Cck= 0، سپس:

آن ها ولتاژ فاز فازهای آسیب دیده در محل اتصال کوتاه از نظر بزرگی برابر و در فاز منطبق است.

از آنجایی که ولتاژهای فاز در طول یک اتصال کوتاه دو فاز شامل اجزای NP نیستند، شرایط زیر باید در هر نقطه از شبکه برآورده شود:

با توجه به اینکه در محل اتصال کوتاه U BK=U CKو U AK=E آ،ما پیدا می کنیم

(1.3b)

در نتیجه، در محل اتصال کوتاه، ولتاژ هر فاز آسیب دیده برابر با نصف ولتاژ فاز سالم است و علامت مخالف دارد. بر روی بردار نمودار U A.K.با بردار منطبق است E آو بردارها U B.K.و U CK –برابر یکدیگر و در فاز مقابل بردار E آ.

نمودار برداری در یک نقطه پدر شکل 1.5 نشان داده شده است، V. بردارهای فعلی بدون تغییر باقی می مانند. ولتاژهای فاز که درو بادر نقطه آربرابر هستند:

نقطه دورتر آرفاصله از محل اتصال کوتاه، ولتاژ بیشتر است: U بSR= U VR– U SR U AP= E آ. بردار فعلی من B.P.از ولتاژ فاز به فاز عقب است U BCPدر یک زاویه φκ=arctg(ایکسL/ آرL) .

اتصال کوتاه دو فاز با دو ویژگی مشخص می شود:

1) بردارهای جریان و ولتاژ یک سیستم نامتقارن اما متعادل را تشکیل می دهند که نشان دهنده عدم وجود اجزای NP است. وجود عدم تقارن نشان می دهد که جریان ها و ولتاژها دارای مولفه های دنباله منفی (NP) همراه با توالی مستقیم هستند.

2) ولتاژهای فاز، حتی در محل اتصال کوتاه، به طور قابل توجهی بزرگتر از صفر هستند، تنها یک ولتاژ فاز به فاز به صفر می رسد و مقدار دو ولتاژ دیگر 1.5 است. UФ. بنابراین، اتصال کوتاه دو فاز برای پایداری EPS و مصرف کنندگان برق خطر کمتری دارد.

اتصال کوتاه تک فاز (K (1)). خطای زمین در یک فاز باعث می شود جریان اتصال کوتاه فقط در داخل ظاهر شود شبکه های الکتریکی 110 کیلو ولت و بالاتر، کار با ترانسفورماتورهای خنثی زمینی محکم. ماهیت جریان ها و ولتاژهایی که در این نوع آسیب فاز ظاهر می شوند آ، شکل 1.6 را توضیح می دهد، آ.

جریان اتصال کوتاه Iacتحت تأثیر EMF ایجاد می شود EA، از فاز آسیب دیده از منبع برق عبور می کند جیو در امتداد زمین از طریق خنثی های زمین باز می گردد نمبدل ها:

(1.5)

شکل 1.6. اتصال کوتاه تک فاز:

آ -طرح؛ نمودارهای برداری جریان و ولتاژ در محل اتصال کوتاه ( ب) و در محلی که رله نصب شده است آر (V)، جریانات ( جی) و استرس ها ( د) اجزای متقارن در محل اتصال کوتاه

مقاومت های القایی و فعال در این عبارت مربوط به حلقه فاز زمین است و با مقادیر مقاومت فاز برای اتصال کوتاه فاز به فاز متفاوت است. بردار منآکاز بردار EMF عقب است EAدر یک زاویه هیچ جریانی در فازهای سالم وجود ندارد.

ولتاژ فاز معیوب آدر نقطه به UAK=0 . ولتاژ فازهای سالم *2 که درو بابرابر با EMF این فازها:

(1.6)

نمودار برداری برای محل آسیب در شکل 1.6 نشان داده شده است. ب. ولتاژهای فاز به فاز U ABK=U B.K.; U BCK=U BK -U CK;U CAK=U CK.

مجموع هندسی جریان و ولتاژ فاز برابر است:

از اینجا مشخص است که جریان های فازو ولتاژها شامل اجزای NP هستند:

بردار من 0 کدر فاز است من A.K.بردار U 0 کمقابل در فاز E آو برابر است با 1/3 مقدار ولتاژ معمولی (قبل از اتصال کوتاه) فاز آسیب دیده آ:

U 0 K= – 1/3E A= -1/3U AN. جاری من 0 کجلوتر از ولتاژ U 0 کدر 90 درجه

نمودار برداری در یک نقطه آردر K(1) در شکل 1.6 نشان داده شده است، V. جریان فاز آبدون تغییر باقی می ماند. ولتاژ فاز آسیب دیده

بردار U APدر پیش منآکدر یک زاویه φκ=arctg(Xl(1)/Rл(1)).

ولتاژ فازهای سالم که درو باتغییر نده: U BP=E ب; U CP=E سی. ولتاژهای فاز به فاز UABPUACPو افزایش دهد. بردارها NP من 0 پو U 0 پبرابر هستند:

همانطور که نمودار نشان می دهد، U oP U خوبدر قدر مطلق است و به دلیل وجود در فاز جابجا می شود مقاومت فعال RKP (1)(فاز-زمین). اجازه دهید به برخی از ویژگی های نمودارهای برداری توجه کنیم (شکل 1.6، بو V):

1) جریانها و ولتاژهای فاز یک سیستم نامتقارن و نامتعادل از بردارها را تشکیل می دهند که نشان دهنده وجود OP و NP علاوه بر اجزای مستقیم است.

2) ولتاژهای فاز به فاز در یک نقطه بهبزرگتر از صفر، مساحت مثلث ایجاد شده توسط این تنش ها با صفر متفاوت است. اتصال کوتاه تک فاز کم خطرترین نوع آسیب از نقطه نظر پایداری EPS و عملکرد مصرف کنندگان است.

اتصال کوتاه دو فاز به زمین(K(1،1)). این نوع اتصال کوتاه همچنین فقط می تواند در شبکه ای با یک خنثی با زمین محکم رخ دهد (شکل 1.2 را ببینید، جی). نمودار برداری اتصال کوتاه به زمین دو فاز در شکل 1.7 برای نقاط نشان داده شده است. بهو آر.

تحت تاثیر EMF Eکه درو Eبادر فازهای آسیب دیده که درو با

جریان ها جریان دارند من VCو مناسکیمتصل به زمین:

(1.8)

هیچ جریانی در فاز سالم وجود ندارد:

مجموع جریانهای هر سه فاز با در نظر گرفتن (1.8) و (1.9) برابر با صفر نیست: من Ak+من VK+من Sk=من K(3)=3من 0 ، جریان کل شامل یک جزء NP است.

در محل ولتاژ اتصال کوتاه فازهای آسیب دیده که درو بابسته به زمین، برابر با صفر هستند: UBK=UCK=0.ولتاژ بین فازهای آسیب دیده نیز صفر است: UBCK=0. ولتاژ فاز سالم UAKطبیعی باقی می ماند (اگر از القای جریان غافل شویم من VCو مناسکی). در نقطه بهمثلث ولتاژ فاز به فاز (شکل 1.7، V) به یک خط تبدیل می شود و ولتاژهای فاز به فاز بین فازهای آسیب دیده و بدون آسیب U ABو U سی.ای.به ولتاژ فاز کاهش می یابد U A.K.. نمودار جریان و ولتاژ برای یک نقطه آرساخته شده در شکل 1.7، ب.

به دلیل افزایش استرس UBPو UCPولتاژهای فاز به فاز نیز افزایش می یابد، مساحت مثلث ولتاژهای فاز به فاز افزایش می یابد و ولتاژ ولتاژ کاهش می یابد:

شکل 1.7. خطای زمین دو فازی:

آ- طرح؛ نمودارهای برداری جریان و ولتاژ در محل اتصال کوتاه و در محل نصب رله آر (ب) ولتاژ توالی صفر و ولتاژ فاز در محل اتصال کوتاه ( V) و در نقطه آر (جی)

نمودارهای برداری برای خطاهای زمین دو فاز دارای ویژگی های زیر است:

1) جریان ها و ولتاژها نامتقارن و نامتعادل هستند که باعث ظاهر شدن علاوه بر اجزای مستقیم NP و OP می شود.

2) به دلیل کاهش شدید ولتاژ در نقطه اتصال کوتاه، این نوع آسیب بعد از K(3) برای پایداری سیستم قدرت و مصرف کنندگان برق شدیدترین است.

خطای زمین دوگانه (K(1)).یک اتصال کوتاه مشابه در یک شبکه با یک خنثی جدا شده یا زمین شده از طریق یک راکتور سرکوب قوس رخ می دهد. مدار دوگانه به معنای اتصال کوتاه دو فاز به زمین است نقاط مختلفشبکه های (K1و K2در شکل 1.8). تحت تأثیر اختلاف EMF فازهای آسیب دیده Eکه در-Eبادر فازها که درو باجریان های K3 بوجود می آیند من VCو مناسکی، از طریق زمین در نقاط بسته شده است K1و K2.در این نقاط و در فازهای آسیب دیده، جریان های اتصال کوتاه از نظر مقدار برابر و در فاز مخالف هستند: من Vk=- مناسکی; جریان فاز A سالم من AK = 0.

نمودار برداری جریان در ناحیه بین منبع برق و نزدیکترین نقطه خطا (نقطه K1) مانند اتصال کوتاه دو فاز بدون زمین خواهد بود (به § 1.3، شکل 1.5 مراجعه کنید). مجموع جریان های فاز در این بخش صفر است ( من Ak+من Vk=من Sk=0)، بنابراین، هیچ جزء NP در جریان فاز وجود ندارد.

در بخش خط برق بین نقاط خطای زمین K1و K2در شرایط عرضه یک طرفه، جریان اتصال کوتاه تنها از یک فاز (فاز) عبور می کند که دردر شکل 1.8)، یعنی. مانند اتصال کوتاه تک فاز (به بند 1.3 مراجعه کنید). نمودار برداری کل جریان ها و ولتاژها در این بخش مشابه نمودار اتصال کوتاه تک فاز است (شکل 1.6 را ببینید، b EMF القای متقابل ولتاژ فازهای آسیب دیده را افزایش می دهد و زاویه تغییر فاز بین آنها را کاهش می دهد (0 Δ Eدر نظر گرفته نشده است.