|
Страница 2 из 13
1. ПРАКТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЕКТОРНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
В основе теории групп соединения лежат векторные диаграммы трансформатора при холостом ходе, построенные (по практической системе век торных обозначений. Эти векторные диаграммы имеют несколько иной вид, чем те векторные диаграммы, которые обычно даются в учебниках.
Практическая система векторных обозначений, применяемых в теории групп соединения, требует знания направления намотки катушек. Катушки могут иметь два направления намотки — правое и левое. Чтобы различать эти направления, необходимо условиться, что считать началом катушки. Для ряда типов катушек, например цилиндрических и винтовых, считается, что начало катушки находится там, где обмотчик фактически укладывает первый виток. Начала обмоток высшего напряжения трехфазных трансформаторов обозначаются заглавными буквами А, В, С, концы —буквами X, У, Z. Для обмоток низшего напряжения применяются малые буквы а, b, с и соответственно х, у, г.
Если смотреть на катушку любого типа сверху со стороны начала и если при этом вращение проводов происходит против часовой стрелки, то считается, что катушка имеет левую намотку. Если вращение проводов происходит по часовой стрелке, то такая катушка считается «правой».
Если у катушки любого типа, не изменяя ее положения на стержне трансформатора, подвести питание не к началу, а к концу катушки, то намагничивание стержня остова будет происходить в обратном направлении по сравнению с первоначальным, тогда питание подводилось к началу катушки. Такая перемена начала приводит к тому, что необходимо считать катушку «левой», а не «правой» и наоборот, т. е. перемаркирование начал и концов равнозначно изменению направления намотки на обратное.
Если катушку насадить на стержень «наоборот», т. е. так, что начало А катушки окажется внизу, а конец X окажется сверху, и если теперь все же подводить питание к верхнему выводу обмотки, т. е. конец X считать теперь началом А, то направление намагничивания стержня останется прежним. Таким образом, одновременные переворачивание катушки и перемаркирование ее концов не изменяют направления намотки катушки.
Практическая система векторных обозначений исходит из того, что должно быть известно, имеют ли обе обмотки одинаковое направление намотки (например, обе «левые») или разные направления.
В отличие от теоретической системы обозначений в практической системе считается, что векторы первичного напряжения Uu вторичного напряжения U2 и наведенные э. д. с. Е1 и Е2 имеют одно и то же направление (рис. 1 ,а), если считать, что обе обмотки имеют одно и то же направление намотки и что положительному направлению векторов соответствует обход обмоток, начиная с концов X и соответственно х к началам Л и а (рис. 1,6). Этот обход с суммированием всех генерируемых напряжений и падений должен дать одно и то же значение напряжения между точками X и А (рис. 1,6) независимо от пути обхода в одну или другую сторону от точки X к А. Такое же утверждение можно сделать и для вторичного контура.
Для однофазных трансформаторов практическая система векторных обозначений приводит к следующему выводу, который может быть легко проверен на практике. Если обмотки имеют напряжения Ux и U2 и обе одинаково намотаны, то векторы U\ т. U2 должны быть параллельны и одинаково направлены (рис. 1 ,а).
Обход обмоток в обоих случаях должен производиться, начиная с концов X и соответственно я (рис. 1,6). В этом случае принято, что диаграмма строится для момента времени, когда точки А и а имеют более высокий потенциал, чем точки X и х (рис. 1,6). Очевидно, если обе обмотки будут намотаны разно, то подобное соединение даст напряжение, равное разности напряжений U | II U 2.
Рис. 1. Практическая система векторных обозначений, а — векторы ВН и НН; б —однофазные схемы обмоток ВН и НН; в —суммирование напряжений одинаково намотанных обмоток.
Для трехфазных систем, кроме того, считается необходимым изображение в виде параллельных линий векторов, относящихся .к одной и той же фазе.
Таким образом, практическая система векторных обозначений требует уточнения не только временных признаков (амплитуда и угол), но и пространственных признаков, а также связи между обозначениями векторов напряжения и тока. Для вектора напряжений необходимо установить, какая из двух характерных точек, например начало или конец обмотки, имеет ib данный условный момент времени более высокий потенциал, и соответственно выбрать направление (ibo времени) вектора напряжения. Для тока необходимо установить направление циркуляции тока в элементарном контуре, проведенном к канонической форме, т. е. при к л ком-то условном взаимном расположении генератор и нагрузки (рис. 2,а).
В практической системе векторных обозначений векторы первичных и вторичных токов будут обозначаться параллельными и одинаково направленными векторами, если обе обмотки имеют одинаковое направление намотки и если пренебречь намагничивающими токами. Это направление векторов токов соответствует закону Ленца и условию единообразия системы векторов во всех канонически изображенных контурах.
Рис. 2. Условные пространственные признаки практической системы векторных обозначений. а — каноническая форма контура; б — обозначение разного направления намотки; в — трехфазные схемы.
Для трансформаторов, как для индуктивно связанных цепей, необходим еще один пространственный признак — направление намотки обеих обмоток ВН и НН.
Для упрощения графического исполнения схем обмоток и векторных диаграмм целесообразно ввести еще следующие условности:
а) Все обмотки обозначаются простыми дужками независимо от типа катушек, числа витков, числа слоев и т. п. Обозначение всех зажимов указано выше. Для схемы зигзаг вводятся еще обозначения промежуточных зажимов отдельных ветвей а1, Х1, b\, у\, си Z\ для более наглядного показа соединений ветвей между собой (рис. 3,е).
б) Одинаково намотанные обмотки обозначаются системами дужек, направленными в одну сторону, например вправо (рис. 1,6).
в) У разнонамотанных катушек системы дужек направлены в разные стороны. В этом случае можно считать, что обмотка ВН имеет правую намотку, т. е. по часовой стрелке, если смотреть сверху от зажима А, а обмотка НН имеет левую намотку, т. е. против часовой стрелки, если смотреть сверху от зажима а. Здесь не применяем как мало распространенное в технике сильных токов обозначение одинакового или разного направления намотки при помощи точки у обмотки — одинаковое расположение точек у обмоток соответствует одинаковому направлению намотки и наоборот.
Для удобства вывода концов от обмоток чаще всего располагают начала обмоток вверху, и потому для получения разноименных обмоток одну обмотку наматывают правой, а другую — левой. В схеме зигзаг, однако, удобнее обе ветви наматывать в одном направлении, но для внутренних ветвей использовать их нижние зажимы как начала (рис. 3,в).
Рис. 3. Основные схемы и векторные диаграммы.
а — схема и векторная диаграмма обмотки НН, соединенной в звезду; б — то же, но для обмотки, соединенной в треугольник; а—» то же, но для обмотки, соединенной в зигзаг.
г) На всех схемах рекомендуется рисовать такое чередование фаз, которое в действительности имеет место для обмоток ВН и НН, если смотреть на эти обмотки со стороны отводов этих обмоток. Тогда для обмоток ВН и НН должно быть чередование фаз, показанное на рис. 2,в. Это условие значительно облегчает правильность сборки схемы при монтаже.
Эта условность введена потому, что известно большое число ошибок в выполнении схем соединения из-за того, что на теоретических схемах чередование фаз обмоток ВН и НН было принято одинаковым, тогда как на стороне НН одно должно быть другим, если смотреть на обмотку НН со стороны отводов от обмотки НН. Поэтому в дальнейшем чередование фаз на стропе НН выполняется так, как показано на рис. 3,а- в, т. с. чтобы схема возможно больше была схожа с монтажным исполнением.
д) Схема соединения зигзаг (рис. 3,в) выполнена в соответствии с обычным монтажным исполнением, когда обе ветви зигзага ахi и хах и т. д. имеют одинаковое направление намотки и расположены по всей высоте стержня. Выполнение обмоток в соответствии с часто применяемыми схемами зигзага, когда отдельные ветви размещены друг под другом по высоте стержня (рис. 4,а—в), может ввести в заблуждение относительно правильного практического выполнения обмоток зигзага. Размещение ветвей зигзага в виде двух катушек половинной высоты не применяется из-за значительного возрастания потока рассеяния и добавочных потерь. Схема на рис. 3,е наиболее похожа на фактическое исполнение схемы соединения в зигзаг.
Рис. 4. Схемы обмотки НН, соединенной в зигзаг.
а — в — варианты выполнения.
Рис. 5. Векторная диаграмма ВН сети.
е) Считается, что векторная диаграмма линейных и фазных напряжений для сети ВН является неизменной, т. е. вид этой диаграммы и обозначение фаз (рис. 5) остаются неизменными независимо от схемы соединения трансформатора и от того, к какой фазе трансформатора подведена та или иная фаза сети ВН.
|
