руемой обмотки, а следовательно, возбуждение трансформатора и\к. п. д. (в больших пределах).

* Понижающие сетевые трансформаторы большей частью работают? условиях изменения первичного напряжения, и регулировочные ответвления делаются у обмотки ВН. По конструктивным соображениям регулировочные ответвления целесообразно делать у обмотки ВН, так как в этом случае переключатели должны быть рассчитаны на меньший ток. Так как при регулировании напряжения отключается часть витков только одной обмотки, то при этом

Рис. 12.14. Схемы размещения отключаемых витков

нарушается симметричное расположение действующих витков обмоток относительно друг друга. Это приводит к дополнительному магнитному рассеянию (появляется поперечный поток) и возникновению механических осевых усилий в обмотках. При аварийных режимах (например, к. з.) механические усилия могут достигать опасной для обмоток величины. Поэтому необходимо обеспечить достаточную механическую прочность обмоток.

При отключении части витков в середине обмотки механическая прочность обмотки снижается в меньшей степени, чем при отключении части витков у конца обмотки. При многослойных цилиндрических обмотках у трансформаторов небольших мощностей отключаемые витки размещают во внешнем слое обмотки и ответвления делают около нулевой точки (рис. 12.14,а). В обмотках других конструкций ответвления располагают в средней части обмотки.

Обратная схема (рис. 12 около нулевой точки и в Прямую схему обмотки

А./У

а

а

Ejcr-

О D

а

--<Ж

Рис. 12.15. Схемы переключателей ответвлений

14, б) позволяет разместить ответвления тоже время в средней части обмотки, (рис. 12.14, в) с регулировочными ответвлениями в средней части обмотки применяют в непрерывных обмотках трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ-А при напряжениях 35 кВ.

В трансфорхматорах с обмотками, имеющими регулировочные ответвления около нулевой точки, применяют один переключатель, общий для всех трех фаз (рис. 12.15, а). При прямой схеме обмотки используют три переключателя (по одному для каждой фазы), располагаемые один над другим на общей оси (рис. 12.15, б). Переключают с одного ответвления на другое только после отключения трансформатора от первичной и вторичной сетей, чтобы избежать возможных к. з. регулировочных витков обмотки и разрыва цепи обмотки под нагрузкой. Переключение осуществляют поворотом рукоятки, расположенной на крышке бака трансформатора. Существуют также схемы регулирования напряжения без отключения трансформаторов от сети (под нагрузкой - РПН). Для ограничения токов к. з. в регулируемых витках в процессе их переключения эти витки замыкаются на относительно большое индуктивное сопротивление.

§ 12.8. Нагревание и охлаждение трансформаторов

При работе трансформаторов часть преобразуемой ими энергии теряется, поэтому полезная мощность меньше мощности потребляемой. Потеря энергии происходит как в магнитопроводе трансформатора, так и в его обмотках. Обмотки трансформатора нагреваются протекающими по ним токами. Потеря энергии в обмотках трансформатора Рм пропорциональна квадрату плотности тока j и массе обмоточного провода GM(Рм~jzGM). В магнитопроводе трансформатора возникают потери энергии за счет перемагничивания стали и вихревых токов. Потери в стали зависят от частоты, магнитной индукции, магнитных свойств материала и толщины стальных листов, из которых собран магнитопровод. Эти потери Рс пропорциональны массе магнитопровода Gc и квадрату макси-

бальной магнитной индукции Втах в магнитопроводе {Рс~ \-B2maxGc). Нельзя безгранично увеличивать электромагнитные нагрузки трансформатора: магнитную индукцию (так как при превышении известной меры намагничивающий ток может оказаться чрезмерно большим) и плотность тока (так как падение напряжения в сопротивлении обмоток при этом возрастает, понижая вторичное напряжение трансформатора при нагрузке). В еще большей мере (электромагнитные нагрузки ограничены допустимыми потерями энергии в активных материалах трансформатора, т. е. в стали магнитопровода и в проводах обмоток. При увеличении магнитной индукции растут потери в стали, а при увеличении плотности тока - потери в проводах обмоток.

t, мин t, мин

Рис. 12.16. Изменение температуры трансформатора

Потери энергии, выделяющиеся в трансформаторе при его работе, превращаются в тепло и нагревают его. Это тепло излучается от поверхности трансформатора в окружающую среду. Охлаждаются нагретые части трансформатора за счет теплоизлучения, теплопроводности и конвекции. Тепло в окружающую среду отводится главным образом со свободных частей трансформатора (наружная цилиндрическая поверхность обмотки и поверхность ярма). Для увеличения поверхности охлаждения делают вентиляционные каналы как в магнитопроводе, так и в обмотках. Внутренние части магнитопровода и обмоток отдают свое тепло поверхностным частям благодаря теплопроводности. Количество тепла, излучаемого в окружающую среду, зависит как от поверхности охлаждения, так и от разности температур нагретых частей трансформатора и окружающей среды. Повышение температуры трансформатора сначала происходит быстро (рис. 12.16, а), так как мала разность температур трансформатора и окружающей среды. Следовательно, количество тепла, излучаемого в окружающую среду, также мало и потеря энергии в трансформаторе расходуется в основном на его нагрев. По мере повышения температуры трансформатора увеличивается количество тепла, излучаемого' в окружающую среду и дальнейший нагрев трансформатора происходит медленнее. Температура повышается до определенного установившегося значения Туст, при котором количество тепла, выделяющегося в трансформаторе, полностью излучается в окружающую среду.