Основные и эксплуатационные параметры силовых трансформаторов обусловлены в соответствующих стандартах, и серийным производством выпускаются лишь трансформаторы, удовлетворяющие требованиям этих стандартов.
Для учебных проектов, по усмотрению преподавателя, могут быть заданы параметры, отличающиеся от стандартных, чтобы избежать повторения уже выполненных проектов и предоставить больше самостоятельности учащимся.
Стандартизованные сочетания номинальных линейных напряжений обмоток ВН и НН, схем и групп соединения для каждого значения номинальной мощности приведены в ГОСТ 12022—66 и ГОСТ 11920—66 (табл. 2.1 и 2.2 соответственно).
Таблица 2.1
| Номинальная мощность, ква | Верхний предел номинального нап жения обмотки ВН, ке | Схема и группа соединения | Потери, вт | Напряжение коро кого замыкания, % | Ток холостого хода, % | ||
| холостого хода | короткого замыкания | ||||||
| уровень | |||||||
| А | Б | ||||||
 - 0
 - 11
| 4,5 4,7 | 3,2 3,2 | |||||
| - 0
- 11
| 4,5 4,7 | 3,0 3,0 | |||||
- 0
 - 11
| 4,5 4,7 | 2,8 2,8 | |||||
- 0
 - 11
| 5,0 5,3 | ||||||
| - 0
- 11
| 4,5 4,7 | 2,6 2,6 | |||||
| - 0
- 11
| 6,5 6,8 | 2,6 2,6 | |||||
- 0;  - 11
- 11
| 4,5 4,7 | 2,4 2,4 | |||||
| - 0; - 11
- 11
| 6,5 6,8 | 2,4 2,4 | |||||
| - 0; - 11
- 11
| 4,5 4,7 | 2,3 2,3 | |||||
- 0; - 11
 - 11
| 6,5 6,8 | 2,3 2,3 | |||||
- 0; - 11
 - 11
| 4,5 4,5 | 2,1 2,1 | |||||
| - 0; - 11
| 6,5 | 2,1 | |||||
- 0;  - 11
 - 11; - 0
| 5,5 5,5 | 2,0 2,0 | |||||
- 0;  - 11
| 6,5 | 2,0 |
Таблица 2.2
| Номинальная мощность, ква | Верхний предел номинальных напряжний, кв | Потери, вт | Напряжение короткого замыкания, % | Ток холостого хода, % | ||||
| холостого хода | короткого замыкания | |||||||
| ВН | НИ | уровень | ||||||
| тип ГМ | тип ТМН | А | Б | |||||
| 0,69 10,5 0,69 10,5 | 0,69 - 0,69 | 5,5 5,5 6,5 6,5 | 1,4 1,4 1,5 1,5 | |||||
| 0,69 6,3 0,69 10,5 | 0,69 6,3 0,69 | 5,5 5,5 6,5 6,5 | 1,3 1,3 1,4 1,4 | |||||
| 0,69 10,5 0,69 10,5 | 0,69 6,3 0,69 | 5,5 5,5 6,5 6,5 | 1,0 1,0 1,1 1,1 | |||||
| 6,3 10,5 | 6,3 | 6,5 7,5 | 0,9 1,0 | |||||
| 10,5 10,5 | 6,3 | 6,5 7,5 | 0,8 0,9 |
Примечания к табл. 2.1 и 2.2: 1. Значения потерь холостого хода должны приниматься по уровню Л. Временно для трансформаторов, в которых использована электротехническая сталь толщиной 0,35 мм марки ЭЗЗОА по ГОСТ 802-58 с жаростойким покрытием и отжигом пластин, допускается пользоваться значениями потерь холостого хода по уровню Б.
Трансформаторы с РПН по табл. 2.1 допускается выпускать с потерями короткого замыкания на 10% большими, чем указано в таблице.
По табл. 2.2 трансформаторы типа ТМ имеют регулирование напряжения по способу ПБВ, а типа ТМН — по способу РПН.
На стороне ВН силового трансформатора должна быть предусмотрена возможность изменения коэффициента трансформации относительно номинального путем переключения ответвлений от обмотки.
У силовых трансформаторов применяются два вида переключения ответвлений: ПБВ (переключение без возбуждения), т. е. после отключения всех обмоток трансформатора от сети, и РПН (регулирование под нагрузкой).
Значения эксплуатационных параметров, или характеристик трансформаторов,— потерь холостого хода и короткого замыкания, напряжения короткого замыкания и тока холостого хода также указаны в ГОСТ 12022—66 (табл. 2.1) и ГОСТ 11920—66 (табл. 2.2).
Как видно из табл. 2.1 и 2.2, для одной и той же мощности трансформатора потери холостого хода и короткого замыкания могут иметь разные значения.
Потери холостого хода увеличиваются с повышением класса напряжения. Это происходит из-за необходимости увеличить изоляционные расстояния от обмоток до магнитопровода, благодаря чему возрастают размеры последнего, что и приводит к увеличению потерь.
Потери короткого замыкания увеличиваются в случае применения схемы «зигзаг». Это происходит от увеличения веса обмоточного провода вследствие того, что ветви зигзага сдвинуты между собой по фазе на 30°. Для получения заданного фазного напряжения в обмотке требуется добавлять примерно 15% витков.
На указанные в табл. 2.1 и 2.2 значения эксплуатационных параметров и на номинальный коэффициент трансформации основным стандартом на силовые трансформаторы (ГОСТ 11677—65) установлены допуски по табл. 2.3.
Таблица 2.3
| Измеряемая величина | Допуск, % | Применение допусков |
| Коэффициент трансформации Потери холостого хода................... Потери короткого замыкания…….. Суммарные потери......................... Напряжение короткого замыкания Ток холостого хода......................... | ±0,5 ±1 +15 +10 +10 ±10 +30 | Для всех трансформаторов, кроме особо оговоренных случаев. Для трансформаторов с фазным коэффициентом трансформации 3 и менее. Для всех трансформаторов То же » » » |
Указанные в табл. 2.3 допуски относятся к изготовленным трансформаторам.
При расчете трансформаторов необходимо принимать меньшие значения допусков, на случай производственных отклонений при изготовлении трансформаторов. Обычно при расчете принимают половину указанных значений допусков.
СХЕМЫ И ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЙ
Для силовых трансформаторов согласно ГОСТ 11677—65 приняты две стандартные группы соединения обмоток — 0 (прежнее обозначение — 12) и П.
Группой соединения называется угловое смещение векторов линейных э д с. обмоток СН и НН по отношению к векторам соответствующих линейных э. д. с. обмотки ВН. Это угловое смещение обозначается
Рис. 2.1. Определение группы соединения однофазного и трехфазного трансформаторов в числовом обозначении по схеме соединения обмоток и при известном направлении намотки: а — однофазный трансформатор, направление обмоток одинаковое (левое и левое), фазные э. д. с. ВН и НН совпадают по направлению — группа 0) б — то же,направление намоток разное (левое и правое), фазные э. д. с. направлены противоположно —группа 6; в — то же, направление намоток одинаковое, но перекрещены выводные концы обмотки НН и поэтому фазные э. д. с. Противоположны — группа 6; г — то же, направление намоток разное и перекрещены выводные концы обмотки НН, фазные э. д. с. совпадают — группа 0; д — трехфазный трансформатор; направление намоток одинаковое, построение схемы звезда —звезда с нулем и векторных диаграмм — группа 0; е — то же, направление намоток одинаковое, построение схемы звезда — треугольник и векторных диаграмм — группа 1.
числом, которое, будучи умноженным на 30° (условная угловая единица), дает угол отставания в градусах. В схемах звезды и треугольника эти углы кратны 30°, поэтому угол 30° для краткости обозначения принят за угловую единицу. Таким образом, число 11 указывает угловое отставание 11-30 = 330°, а число 0 — угловое смещение 0°.
Фазные э. д. с, наводимые в обмотках ВН, СН и НН, расположенных на одном и том же стержне магнитопровода, будут либо совпадать между собой по фазе, либо сдвинуты на угол 180° (т. е. на 6 угловых единиц) в зависимости от направления намотки катушек (§ 12.3) и от обозначения выводных концов обмоток.
Из различных возможных способов, по которым могут определяться сдвиги фаз э. д. с. обмоток относительно друг друга, т. е. группы соединения, может быть предложен следующий.
Возьмем для простоты рассуждений однофазный трансформатор, имеющий две обмотки, насаженные на магнитопровод, как это схематично показано на рис. 2.1, а. Представим себе, что по обеим обмоткам от их начальных вводов А и а одновременно проходят токи, показанные стрелками. Предположим, что эти токи будут иметь одинаковое направление в обеих обмотках, например против часовой стрелки, если смотреть сверху. В таком трансформаторе фазные э. д. с, наводимые в обмотках ВН и НН при возникновении магнитного потока в магнитопро-воде, будут совпадать по фазе. При этом получится группа соединения 1/1—0.
Если изменить направление намотки одной из обмоток или пересоединить выводные концы одной из них, как показано на рис. 2.1, б и в, то фазные э. д. с. будут сдвинуты на угол 180o (6 угловых единиц), т. е. на половину периода относительно друг друга. В этих случаях будем иметь группу соединения 1/1—6.
Если же у одной из обмоток одновременно изменить направление ее намотки и пересоединить выводные концы, то фазные э. д. с. будут совпадать по направлению, группа 1/1—0 (рис. 2.1, г).
Трехфазные трансформаторы имеют обмотки, соединенные обычно по схеме звезды или треугольника. В зависимости от схемы соединения, применяемой для каждой из обмоток, линейные э. д. с. ВН и НН могут иметь сдвиг по фазе на различные углы.
При определении сдвига фаз вектор э. д. с. ВН должен устанавливаться на 0 в круге, подобно часовому циферблату; тогда вектор э. д. с. НН, установленный в соответствии со схемой соединения, укажет сдвиг фаз в угловых единицах или группу соединения.
На рис. 2.1 даны схемы обмоток с обозначениями их концов, направлениями токов в обмотках и векторные диаграммы, помещенные в круг (циферблат).
В случае трехфазного трансформатора сначала совмещаются концы Л и а векторных диаграмм обмоток ВН и НН. Затем, как указывалось ранее, вектор А В линейной э. д. с. ВН помещают в круг таким образом, чтобы конец вектора В указывал на 0. Тогда вектор аb линейной э. д. с. НН своим концом b укажет на цифру круга, соответствующую группе соединения. Определение группы соединения трехфазного трансформатора показано на рис. 2.1, д и е, где даны примеры для схем и групп соединения - 0 (звезда — звезда с выведенным нулем — нуль) и - 11 (звезда — треугольник — одиннадцать).
У трансформаторов, имеющих стандартные группы соединения 0 и 11, должны совпадать по фазе фазные э. д. с. Последние, как было уже сказано, будут совпадать по фазе тогда, когда направление намотки витков в обеих обмотках (если начинать обход этих витков от линейных вводов) будет одинаковым. Для этой цели необходимо, чтобы направление намотки обмоток (левое или правое) и обозначения их выводных концов, т. е. порядок присоединения концов к линейным вводам, были соответствующим образом согласованы между собой.
Для ясности условимся называть все концы обмотки вообще выводными концами. Тогда из двух выводных концов один будет называться началом обмотки, а другой — ее концом.
За начала обмоток обычно принимаются их выводные концы, присоединяемые к вводам А, В, С (ВН) и а,b,с (НН). Следует заметить, что называемые нами начало и конец обмотки не обязательно должны совпадать с началом и концом намотки обмотки при ее изготовлении. Часто по конструктивным соображениям у готовой обмотки ее технологическое начало, т. е. выводной конец от ее первого витка, приходится называть и соответственно обозначать концом, а ее технологический конец — началом.
