Analiza i ograniczanie prądów włączania transformatorów

Dodaj recenzję:
  • 3421
  • Producent: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej
  • Autor: Jacek Horiszny
  • Cena netto: 27,62 zł 29,00 zł
Analiza i ograniczanie prądów włączania transformatorów

rok wydania: 2016, wydanie pierwsze
ilość stron: 226
ISBN: 978-83-7348-679-9

Opis
Monografia obejmuje swoim zakresem szereg zagadnień dotyczących prądów załączeniowych transformatora w stanie jałowym. Zawiera szczegółową analizę czynników, które mają wpływ na przebiegi tych prądów, a zwłaszcza na ich wartości szczytowe.
Wnikliwej analizie poddano jeden z głównych czynników kształtujących prąd załączeniowy transformatora, którym jest magnetyzm szczątkowy rdzenia. Przeanalizowano, jaki wpływ na stan namagnesowania szczątkowego ma szereg czynników związanych z operacją wyłączania transformatora.
Przedstawiono, opisaną w literaturze, metodę załączania synchronizowanego, która umożliwia zmniejszenie prądu włączania do wartości porównywalnych z prądem stanu jałowego transformatora. Dla tej metody opracowano zależności analityczne, które określają chwile zamykania biegunów łącznika w taki sposób, aby ograniczenie prądu było najbardziej skuteczne. Zaproponowano nową wersję metody załączania synchronizowanego, która polega na zamykaniu biegunów łącznika w ściśle określonym czasie, gdy rdzeń transformatora został wcześniej poddany demagnetyzacji. Przedstawiono opracowania różnych rozwiązań układu rozmagnesowującego rdzeń.
Monografia zawiera również analizę pola magnetycznego, jakie występuje w przestrzeni otaczającej rdzeń wyłączonego transformatora, które powstaje na skutek występowania magnetyzmu szczątkowego rdzenia. Na tej podstawie opracowano metodę określania stanu namagnesowania szczątkowego rdzenia poprzez pomiar indukcji magnetycznej pola magnetycznego rozproszenia w określonych punktach wokół rdzenia.
Praca może być użyteczna dla specjalistów zajmujących się automatyką zabezpieczeniową transformatorów oraz studentów wydziałów elektrycznych pragnących bliżej zapoznać się z problematyką dotyczącą prądów załączeniowych transformatora.

Spis treści
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 7
Wstęp / 9
1. Prąd włączania transformatora  / 13
1.1. Czynniki kształtujące prąd włączenia transformatora / 13
1.2. Opis analityczny prądu włączenia transformatora / 18
1.3. Wartość szczytowa prądu włączenia transformatora / 29
1.4. Optymalny kąt włączenia napięcia / 37
1.5. Prąd włączania transformatora trójfazowego / 39
1.5.1. Uwagi wstępne / 39
1.5.2. Przebiegi i wartości szczytowe prądów / 39
1.6. Podsumowanie / 43
2. Magnetyzm szczątkowy rdzenia / 45
2.1. Wprowadzenie / 45
2.2. Rdzeń transformatora jednofazowego / 46
2.3. Rdzeń transformatora trójfazowego / 48
2.3.1. Wpływ stopnia obciążenia / 49
2.3.2. Wpływ niejednoczesności otwarcia biegunów / 50
2.3.3. Wpływ rezystancji łuku elektrycznego / 51
2.3.4. Wpływ kąta włączenia napięcia zasilającego / 52
2.4. Podsumowanie / 56
3. Ograniczanie prądu włączania transformatora / 58
3.1. Ogólna charakterystyka metod ograniczania oddziaływań prądu włączania / 58
3.2. Załączanie synchronizowane / 60
3.2.1. Uzwojenie połączone w gwiazdę z przewodem neutralnym / 60
3.2.2. Analiza załączania synchronizowanego z uwzględnieniem niesymetrii rdzenia / 72
3.2.3. Uzwojenie połączone w trójkąt / 74
3.2.4. Uzwojenie połączone w gwiazdę bez przewodu neutralnego / 80
3.2.5. Wpływ odchylenia czasów zamknięcia biegunów / 85
3.3. Koncepcje realizacji metody załączania synchronizowanego / 96
3.3.1. Załączanie synchronizowane przy namagnesowaniu naturalnym / 96
3.3.2. Załączanie synchronizowane przy namagnesowaniu wymuszonym / 102
3.4. Badania laboratoryjne / 103
3.4.1. Stanowisko laboratoryjne / 103
3.4.2. Wyniki eksperymentów / 105
3.5. Podsumowanie / 116
4. Demagnetyzacja rdzenia transformatora / 118
4.1. Uwagi wstępne / 118
4.2. Metoda demagnetyzacji rdzenia / 118
4.2.1. Uzwojenie połączone w gwiazdę z przewodem neutralnym / 119
4.2.2. Uzwojenie połączone w gwiazdę bez przewodu neutralnego / 121
4.2.3. Uzwojenie połączone w trójkąt / 122
4.2.4. Wpływ uzwojenia wtórnego / 123
4.3. Budowa układu do demagnetyzacji / 124
4.3.1. Układ demagnetyzacyjny I / 125
4.3.2. Układ demagnetyzacyjny II / 125
4.3.3. Układ demagnetyzacyjny III / 126
4.3.4. Parametry układu demagnetyzacyjnego / 126
4.4. Badania symulacyjne / 129
4.5. Badania laboratoryjne / 133
4.5.1. Badanie wpływu częstotliwości oscylacji / 134
4.5.2. Badanie wpływu ilości zgromadzonej energii / 141
4.6. Podsumowanie / 147
5. Analiza pola magnetycznego rozproszenia / 149
5.1. Wprowadzenie  / 149
5.2. Pole rozproszenia transformatora suchego / 149
5.2.1. Nienamagnesowany rdzeń w polu magnetycznym Ziemi / 151
5.2.2. Namagnesowany rdzeń bez wpływu pola magnetycznego Ziemi / 155
5.2.3. Namagnesowany rdzeń w polu magnetycznym Ziemi / 159
5.3. Pole rozproszenia transformatora olejowego / 165
5.3.1. Kadź z nienamagnesowanym rdzeniem w polu magnetycznym Ziemi / 166
5.3.2. Kadź z namagnesowanym rdzeniem bez pola magnetycznego Ziemi / 168
5.3.3. Kadź z namagnesowanym rdzeniem w polu magnetycznym Ziemi / 171
5.4. Określanie strumieni szczątkowych w kolumnach rdzenia / 174
5.4.1. Zależność między indukcją magnetyczną wewnątrz i na zewnątrz rdzenia / 175
5.4.2. Metoda obliczania indukcji szczątkowych w rdzeniu / 177
5.5. Podsumowanie / 182
6. Podsumowanie pracy / 184
Załączniki
Z1. Obwód magnetyczny transformatora / 187
Z1.1. Wymiary geometryczne / 187
Z1.2. Rozpływy strumieni magnetycznych w rdzeniu trójkolumnowym / 188
Z1.3. Indukcyjności i współczynniki sprzężenia cewek / 190
Z1.4. Indukcyjność wypadkowa cewek przy zasilaniu jednofazowym / 192
Z2. Modele symulacyjne / 193
Z2.1. Wprowadzenie / 193
Z2.2. Model obwodowy transformatora energetycznego / 193
Z2.3. Model indukcyjności z histerezą magnetyczną w programie ATP/EMTP / 195
Z2.4. Model łącznika / 197
Z2.4. 1. Wprowadzenie / 197
Z2.4.2. Model biblioteczny w programie ATP/EMTP / 198
Z2.4.3. Ogólna struktura i założenia dla modelu łącznika / 198
Z2.4.4. Charakterystyka prądowo-napięciowa łuku elektrycznego / 199
Z2.4.5. Wpływ parametrów modelu na kształt charakterystyki łuku / 202
Z2.4.6. Przykłady obliczeń symulacyjnych / 204
Z2.4.6.1. Wyłączanie obwodu prądu stałego / 204
Z2.4.6.2. Wyłączanie obwodu prądu sinusoidalnego / 205
Z2.4.6.3. Podsumowanie / 207
Z2.5. Model obwodowy układu elektroenergetycznego / 207
Z2.5.1. System zasilający / 208
Z2.5.2. Linia zasilająca / 208
Z2.5.3. Transformator / 209
Z2.5.4.  Układ obciążenia / 209
Z2.5.5. Łączniki / 210
Z3. Dane transformatora modelowanego w symulacjach cyfrowych / 211
Z4. Realizacja modeli obwodowych w programie ATP/EMTP / 214
Z5. Aproksymacja przebiegu sinusoidalnego / 218
Z6. Parametry przyrządów pomiarowych / 220
Bibliografia / 221
Streszczenie w języku polskim / 225
Streszczenie w języku angielskim / 225