Особливості роботи ПБЗ трансформатора і розшифровка
Споживачі електричної енергії ефективніше працюють при номінальній напрузі. Однак ця умова для всіх досить складно. Допустимим у споживачів є його відхилення до + 5%. Щоб досягти значення напруги, близького за значенням до номінальниму, чисельність витків обмоток трансформатора змінюють. Здійснити це можна двома способами:
- використовуючи пристрій ПБЗ трансформатора;
- регулюючи напругу під навантаженням.
Зв'язок регулювання напруги зі зміною кількості витків
Є кілька методів підтримки значення напруги у споживачів в потрібних межах. Серед них особливе місце займає спосіб його регулювання. Переваги цього способу являють собою:
- поліпшення режиму напруги у споживачів;
- збільшення допустимої втрати напруги;
- підвищення якості електроенергії, яка доставляється споживачам.
При проектуванні електричних мереж вибирають засоби, межі і ступеня регулювання, місце установки регуляторів, а також систему їх автоматизації.
Значення первинного і вторинного напруги прямо пропорційно залежить від числа витків обмоток, в яких вона відбувається:
U 1 / U 2 ≈W 1 / W 2,
де U 1, U 2 – відповідно первинне і вторинне напруга;
W 1 / W 2 – відповідно кількість витків первинної і вторинної обмотки
З цього випливає, що для зміни напруги на виході трансформатора необхідно міняти кількість витків однієї з обмоток. Завдяки цьому обмотка, яка буде задіяна в перемиканні, проводиться з відгалуженнями.
Незважаючи на простоту процесу, існують і деякі труднощі. При перемиканні з одного відгалуження на інше ні в якому разі не можна розривати ланцюг струму. Одночасно з цим вимогою забороняється, щоб контакти перемикача замкнули два сусідніх відгалуження, інакше короткого замикання цієї частини обмотки не уникнути. А це, в свою чергу, призведе до її пошкодження через вознікнувшіх великих струмів.
Існує два способи для задоволення цих умов: перемикання відгалужень обмоток після відключення від мережі всіх його обмоток і під час роботи, при навантаженні.
Основні поняття про ПБЗ трансформатора
ПБЗ трансформатора має дуже просту розшифровку, яка полягає в перших буквах слів – «перемикання без збудження». Це означає, що всі перемикання необхідно проводити у трансформатора, який від'єднаний від джерела живлення.
Але також широко відомо інша назва пристрою ПБЗ трансформатора – анцапфа. Анцапфа (перемикач) – це пристрій, за допомогою якого число витків обмотки допустимо змінити для регулювання вихідної напруги.
Перемикач призначений для того, щоб змінити коефіцієнт трансформації в межах 5%, змінюючи задіяну в роботі чисельність витків обмотки високої напруги.
Місце установки анцапфи
У трансформаторів, які мають багатошарову циліндричну обмотку при потужності до 560 кВА, місце розташування анцапфи знаходиться біля нульової точки.
Якщо трансформатор виготовлений потужністю до 1000 кВА, напругою до 10 кВ і має безперервні обмотки, застосовують зворотний схему з відгалуженням біля нульової точки.
У трансформаторах понад 1000 кВА і 35 кВ, застосовується схема з регулювальним відгалуженням в середині обмотки. При цьому анцапфа складається з трьох елементів. Вони розміщені на загальній осі один поверх іншого. Перемикач замикає одночасно пару контактів в будь-якій фазі. Цей вид конструкції перемикача найбільш дешевий і менш габаритний.
Щоб струми при перемиканні були невисокими, анцапфу завжди необхідно встановлювати в обмотку високої напруги. Цим досягається виготовлення відводів та перемикача пристрої більш компактних габаритів.При цьому витків у обмотки високої напруги намотано набагато більше, завдяки чому досягається більш висока точність регулювання.
При перемиканні анцапфи з одного ступеня на іншу повертають рукоятку перемикача. Вона розташована на даху бака.
При регулюванні способом без порушення відключення трансформатора спочатку з боку низького, а потім високої напруги є обов'язковою умовою.
Привід рукоятки перемикача закритий ковпаком. Близько показника рукоятки нанесені позначення + 5%, «Ном», -5%. При повороті показника рукоятки на вказівку + 5% включаються в дію всі витки обмотки. При показанні «Ном» – на 5% менше. При установці на позначення -5% в роботі витків обмотки на 10% менше.
У деяких типах трансформатора замість позначень + 5%, «Ном», -5% вказуються цифри I, II, III. В такому випадку показання I відповідає + 5%, II – «Ном», III – 5%.
Якщо потужність трансформаторів знаходиться в межах від 25 до 6300 кВА, то їх виконують з відгалуженнями при ручному перемиканні для регулювання напруги в межах ± 5% зі ступенями по 2,5%.
Способи ПБЗ трансформатора
Перемикання трансформатора без збудження можна виконати двома способами:
- Зміна напруги за допомогою первинної обмотки.
- Регулювання установкою анцапфи у вторинній обмотці.
Якщо зміна напруги виробляють за допомогою первинної обмотки, то анцапфу встановлюють в ній. Цей метод застосовується тільки в понижуючих трансформаторах. Цей метод носить також назву регулювання напруги зміною магнітного потоку.
Незважаючи на втрату напруги в обмотці, можна прийняти U 1 ≈ Е 1. Електрорушійна сила в первинній обмотці мінятися не буде через постійні параметрів: частоти і напруги мережі:
Е 1 = 4,44 f W 1 Ф м
З огляду на, що змін частоти при роботі не передбачається, твір W 1 Ф м змінюватися не буде. Тому магнітний потік можна зменшити при приєднанні більшої кількості витків первинної обмотки. Наприклад, щоб досягти падіння напруги на затискачах вторинної обмотки на 2,5%, необхідно кількість витків первинної обмотки збільшити на 2,5%.
Відгалужувальні затискачі понижуючих трансформаторів можуть забезпечити надбавку + 10%. Для цього до них потрібно приєднати -5% витків.
Наприклад, в залежності від того затиску, до якого приєднується перемикаючий пристрій, відсоток надбавки для понижувального трансформатора напругою 10 кВ буде змінюватися.
Другий метод застосовується в підвищують трансформаторах. Обмотка низької напруги (первинна) підключена до мережі.
Якщо частота і напруга незмінні, магнітний потік буде стабільним, а електрорушійна сила Е 2 буде змінюватися відповідно до зміни витків вторинної обмотки в залежності від формули:
Е 2 = 4,44 f W 2 Ф м
Формула свідчить про те, що якщо зменшується кількість витків на затисках вторинної обмотки, то і напруга зменшиться. Аналіз формули підтверджує, що чисельність витків і значення напруги прямо пропорційні.
Дуже часто в підвищують трансформаторах для отримання найвищої напруги вже підключено і врахована необхідна кількість витків. Тому при роботі вхолосту підвищувальний трансформатор буде без надбавки.
Експлуатація та ремонт пристроїв
У трансформаторах 10% їх поломок складають несправності, пов'язані з пошкодженням контактної системи анцапфи:
- Нещільне прилягання рухомих і нерухомих частин контактів. Це відбувається через зниження контактного тиску, внаслідок чого на поверхні контактів утворюється оксидна плівка.
- Згодом місце з'єднання регулювальних відгалужень з частинами перемикає пристрої слабшає.
- Протягом тривалого терміну експлуатації міцність з'єднання регулювальних відгалуження і обмотки зменшується. Основною причиною є неякісна пайка.
Всі ці фактори призводять до нагрівання місця пошкодження, що згодом може викликати аварійну поломку всього трансформатора. Тому технічне обслуговування і ремонт обладнання анцапфи займають гідне місце серед решти устаткування.
Першою операцією при ремонті пристрою перемикача є огляд. Оцінювання стану нерухомих і рухомих контактів необхідно, так як вони протягом тривалого часу при роботі знаходяться в трансформаторному маслі. Через це покриваються оксидною плівкою. Для її видалення необхідно грунтовно очистити контакти дрантям, яка попередньо була змочена очищеним бензином. Якщо контакти обгоріли і поплавилися, їх замінюють новими, які можна придбати, а можна виготовити самостійно. При самостійному виготовленні важливою умовою є підбір матеріалів для контактів, аналогічних за якістю заводським.
Після заміни пошкоджених деталей затягують кріплення, проводять перевірку на відсутність заклинювання, правильності зіткнення рухомих і нерухомих контактів, оновлюють написи біля кришки перемикача.
Після виконання всіх операцій налагодження анцапфи необхідно випробування якості її працездатності. Для цього проводяться перемикання на всі щаблі протягом десяти циклів. Перешкод в роботі пристрою простежуватися не повинно.
Недосконалістю всіх справжніх способів регулювання без порушення є те, що для перемикання гілок треба відключати трансформатор від джерела живлення. Це створює перебої в постачанні електроенергії споживачам.
Загальнопоширеним є метод регулювання напруги під навантаженням.