الجهد الزائد في لفات المحولات

يعد اختيار حجم وتصميم عزل المحولات أمرًا مستحيلًا دون تحديد الضغوط التي تعمل على أقسام مختلفة من عزل المحولات أثناء التشغيل والاختبار المصمم لضمان التشغيل الموثوق به للمحول.

في هذه الحالة ، غالبًا ما تكون الفولتية التي تعمل على عزل المحولات عندما تصطدم موجات الصواعق بمدخلاتها حاسمة. تحدد هذه الفولتية ، التي تسمى أيضًا الفولتية الدافعة ، في جميع الحالات تقريبًا اختيار عزل اللف الطولي وفي كثير من الحالات عزل اللف الرئيسي ، وعزل جهاز التبديل ، إلخ.

يسمح استخدام تقنيات الكمبيوتر في تحديد الجهد الزائد بالانتقال من الاعتبار النوعي لعمليات الدفع في اللفات إلى الحسابات المباشرة للجهد الزائد وإدخال نتائجها في ممارسة التصميم.

لحساب الجهد الزائد ، يتم تمثيل لفات المحول بدائرة مكافئة تعيد إنتاج التوصيلات الاستقرائية والسعة بين عناصر اللف (الشكل 1).تأخذ جميع الدوائر المكافئة في الاعتبار السعة بين المنعطفات وبين اللفات.

الشكل 1. الدائرة المكافئة للمحول: UOV - الموجة العارضة في لف الجهد العالي ، UOH - الموجة الساقطة في لف الجهد المنخفض ، SV و CH - السعات بين لفات لفات الجهد العالي والمنخفض على التوالي ، SVN - السعة بين اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض.

عمليات الموجة في المحولات

سيتم اعتبار المحول عنصرًا حثيًا ، مع الأخذ في الاعتبار السعة البينية ، والسعة بين الشاشة والحث ، وبين المحاثة والأرض (الشكل 2 أ).

تُستخدم الصيغ التالية لحساب الجهد الزائد:

حيث: t هو الوقت بعد وصول الموجة إلى المحول ، T هو ثابت وقت الجهد الزائد ، ZEKV هو مقاومة الدائرة المكافئة ، Z2 هي مقاومة الخط ، Uo هو الجهد الزائد في الوقت الأولي

الشكل 2. انتشار موجة الجهد على طول لف محول بمحايد مؤرض: أ) رسم تخطيطي ، ب) اعتماد موجة الجهد على طول الملف لمحول أحادي الطور مع طرف أرضي: Uo - انخفاض موجة الجهد ، ∆Ce - السعة بين الملف والشاشة ، ∆Ck - السعة المتأصلة بين المنعطفات ، ∆С3 - السعة بين الملف والأرض ، ∆Lк - محاثة طبقات الملف.

نظرًا لوجود محاثة وسعة في الدائرة المكافئة ، تحدث دائرة LC متذبذبة (تظهر تقلبات الجهد في الشكل 2 ب).

تبلغ سعة التذبذبات 1.3 - 1.4 من سعة الموجة الساقطة ، أيUпep = (1.3-1.4) Uo ، وستحدث أكبر قيمة للجهد الزائد في نهاية الثلث الأول من اللف ، لذلك ، في بناء المحول ، يحتوي 1/3 من اللف على عزل مقوى مقارنة بالباقي .

لتجنب الجهد الزائد ، يجب تعويض تيار الشحن للمكثفات فيما يتعلق بالأرض. لهذا الغرض ، يتم تثبيت شاشة إضافية (درع) في الدائرة. عند استخدام الشاشة ، فإن سعات اللفات على الشاشة ستكون مساوية لسعة المنعطفات على الأرض ، أي ∆CE = ∆C3.

يتم تنفيذ التدريع في المحولات ذات فئة الجهد UH = 110 كيلو فولت وما فوق. عادة ما يتم تثبيت الدرع بالقرب من غلاف المحول.

محولات أحادية الطور ذات محايدة معزولة

يعني وجود محايد معزول أن هناك سعة Co بين الأرض والملف ، أي تتم إضافة السعة إلى الدائرة المكافئة للمحول الطرفي الأرضي ، ولكن تمت إزالة الشاشة (الشكل 3 أ).

الشكل 3. انتشار موجة الجهد على طول لف محول مع محايد معزول: أ) رسم تخطيطي لمحول مكافئ ، ب) اعتماد جهد الموجة الساقط على طول الملف.

تتشكل أيضًا دائرة متذبذبة مع هذه الدائرة المكافئة. ومع ذلك ، بسبب السعة Co ، هناك دائرة LC متذبذبة مع سلسلة اتصال من الحث والسعة. في هذه الحالة ، مع السعة الكبيرة Co ، سيظهر أعلى جهد في نهاية الملف (يمكن أن يصل الجهد الزائد إلى قيم تصل إلى 2Uo). تظهر طبيعة تغير الجهد عبر الملف في الشكل 3 ب.

لتقليل سعة تذبذبات الجهد الزائد في لف المحولات ذات المحايدة المعزولة ، من الضروري تقليل سعة الناتج C فيما يتعلق بالأرض أو لزيادة السعة الذاتية للملفات. عادة ما يتم استخدام الطريقة الأخيرة. من أجل زيادة السعة الذاتية ∆Ck بين ملفات لف عالية الجهد ، يتم تضمين لوحات مكثف خاص (حلقات) في الدائرة.

عمليات الموجة في المحولات ثلاثية الطور

في المحولات ثلاثية الطور ، تتأثر طبيعة عملية انتشار الموجة الساقطة على طول الملف وحجم الفولتية الزائدة بما يلي:

أ) مخطط اتصال الملف ،

ب) عدد المراحل التي تصل إليها موجة الاندفاع.

محول ثلاثي الأطوار مع لف عالي الجهد ، نجم متصل بمحايدة ذات أرضية صلبة

دع موجة زيادة العارضة تدخل مرحلة واحدة من المحولات (الشكل 4).

ستكون عمليات انتشار موجات الجهد الزائد على طول اللفات في هذه الحالة مماثلة للعمليات في محول أحادي الطور مع محايد مؤرض (في كل مرحلة سيكون أعلى جهد في 1/3 من اللف) ، بينما فهي لا تعتمد على مقدار المراحل التي تصل إلى موجة الطفرة. هؤلاء. قيمة الجهد الزائد في هذا الجزء من الملف تساوي Upep = (1.3-1.4) Uo

الشكل 4. دائرة مكافئة لمحول ثلاثي الطور مع لف عالي الجهد متصل بنجم بشبكة مؤرضة محايدة. تأتي موجة الطفرة في مرحلة واحدة.

محول عالي الجهد متصل بالنجوم ثلاثي الأطوار مع محايد معزول

دع موجة الطفرة تأتي في مرحلة واحدة.يظهر الشكل 5 الدائرة المكافئة للمحول ، وكذلك انتشار الموجة الساقطة في لف المحول.

الشكل 5. دائرة مكافئة لمحول ثلاثي الطور مع ملف عالي الجهد متصل بالنجوم (أ) والاعتماد U = f (x) للحالة عندما تأتي الموجة في مرحلة واحدة (ب).

في هذه الحالة ، تظهر منطقتان منفصلتان من مناطق التذبذب. في المرحلة A سيكون هناك نطاق تذبذب واحد والظروف التي تحدث في ظلها ، وفي المرحلتين B و C ستكون هناك حلقة تذبذب أخرى ، سيكون نطاق التذبذب مختلفًا أيضًا في كلتا الحالتين. سيكون أكبر جهد زائد على الملف المتعرج الذي يستقبل موجة اندفاع الحادث. عند نقطة الصفر ، تكون الفولتية الزائدة حتى 2/3 Uo ممكنة (في الوضع العادي في هذه اللحظة U = 0 ، وبالتالي ، فإن الجهد الزائد فيما يتعلق بجهد التشغيل Uoperation هي الأكثر خطورة بالنسبة لها ، منذ U0 >> Uoperation).

دع موجة الاندفاع تمر عبر مرحلتين أ و ب. تظهر الدائرة المكافئة للمحول بالإضافة إلى انتشار الموجة الساقطة في لف المحول في الشكل 6.

الشكل 6. دائرة مكافئة لمحول ثلاثي الطور مع ملف عالي الجهد متصل بالنجوم (أ) والاعتماد U = f (x) للحالة عندما تأتي الموجة على مرحلتين.

في لفات المراحل التي تأتي إليها الموجة ، سيكون الجهد (1.3 - 1.4) Uo. الجهد المحايد هو 4/3 وحدة دولية. للحماية من الجهد الزائد في هذه الحالة ، يتم توصيل مانع الصواعق بمحايد المحول.

دع موجة الاندفاع تأتي على ثلاث مراحل ، ويبين الشكل 7 الدائرة المكافئة للمحول وكذلك انتشار الموجة الساقطة في لف المحول.

الشكل 7.دارة مكافئة لمحول ثلاثي الطور مع ملف عالي الجهد متصل بالنجوم (أ) والاعتماد U = f (x) للحالة عندما تأتي الموجة في ثلاث مراحل.

ستكون عمليات الانتشار لموجة انخفاض الجهد الزائد في كل مرحلة من مراحل المحولات ثلاثية الطور مماثلة للعمليات في محول أحادي الطور بمخرج معزول. سيكون أعلى جهد في هذا الوضع في الوضع المحايد وسيكون 2U0. هذه الحالة من الجهد الزائد للمحولات هي الأشد.

ثلاث مراحل الجهد العالي محول دلتا الجرح

دع موجة الاندفاع تمر عبر مرحلة واحدة أ من محول عالي الجهد ثلاثي الأطوار متصل في دلتا ، تعتبر المرحلتان الأخريان (B و C) مؤرضتين (الشكل 8).

الشكل 8. دائرة مكافئة لمحول ثلاثي الطور مع لف عالي الجهد متصل في دلتا (أ) والاعتماد U = f (x) للحالة عندما تأتي الموجة في مرحلة واحدة.

ستتعرض اللفات AC و BC لجهد زائد (1.3 - 1.4) وحدة قياس. هذه الفولتية الزائدة ليست خطيرة على تشغيل المحولات.

دع موجة الجهد الزائد تأتي على مرحلتين (A و B) ، وتظهر الرسوم البيانية التوضيحية في الشكل 9. في هذا الوضع ، سيكون انتشار موجات الجهد الزائد في اللفات AB و BC مماثلاً للعمليات في اللفات المقابلة لـ a ثلاث مراحل محطة محول مؤرض. هؤلاء. في هذه اللفات ، ستكون قيمة الجهد الزائد (1.3 - 1.4) Uo وفي ملف التيار المتردد ستصل إلى القيمة (1.8 - 1.9) Uo.

الشكل 9. الاعتماد U = f (x) للحالة عندما تمر موجة الجهد الزائد عبر مرحلتين من محول ثلاثي الطور مع لف عالي الجهد متصل في دلتا.

دع موجات الارتفاع تمر عبر جميع المراحل الثلاث لمحول ثلاثي الطور مع ملف متصل بالدلتا عالي الجهد.

ستتعرض ملفات جميع المراحل في هذا الوضع لجهد زائد (1.8 - 1.9) وحدة قياس. إذا كانت موجة الاندفاع تأتي في وقت واحد من خلال سلكين أو ثلاثة أسلاك ، فعندئذٍ في منتصف الملف ، حيث تأتي الموجات من كلا الجانبين ، قد تحدث تقلبات في الجهد بسعة تشكل خطورة على تشغيل المحول.

حماية الطفرة في المحولات

يمكن أن تحدث أخطر الجهد الزائد للعزل الرئيسي للملفات في حالة الوصول المتزامن للموجات عبر ثلاثة أسلاك إلى المحول مع اتصال دلتا (في منتصف اللف) أو نجم مع محايد معزول (محايد تقريبًا) . في هذه الحالة ، فإن اتساع الجهد الزائد الناتج يقترب من ضعف جهد الخرج أو أربعة أضعاف سعة موجة الدخل. يمكن أن يحدث الجهد الزائد الخطير في العزل من الدوران إلى الدوران في جميع الحالات عندما تصل موجة ذات مقدمة شديدة الانحدار إلى المحول ، بغض النظر عن مخطط توصيل لفائف المحولات.

وبالتالي ، بالنسبة لجميع المحولات في حالة الجهد الزائد وتوزيعها على طول اللفات ، من أجل تقدير حجمها ، من الضروري مراعاة السعات في الدوائر المكافئة للمحولات (وليس فقط الحث). تعتمد دقة قيم الجهد الزائد التي تم الحصول عليها بشكل كبير على دقة قياس السعة.

من أجل تجنب الجهد الزائد في تصميم المحولات ، يتم توفير:

• شاشة إضافية توزع تيار الشحن ، وبالتالي ، يتم تقليل الجهد الزائد.أيضًا ، تقلل الشاشة من شدة المجال عند نقاط معينة على لف المحولات ،

• تقوية عزل اللفات في أجزاء معينة منه (الاستبدال البناء لملفات المحولات) ،

• تركيب صواعق أمام المحول وبعده - ضد الجهد الزائد الخارجي والداخلي ، وكذلك مانع الصواعق في المحول المحايد.