РПН трансформатора

Проблема состоит в том, что напряжение в электрической сети меняется в зависимости от ее нагруженности, в то время как для адекватной работы большинства потребителей электроэнергии необходимым условием является нахождение питающего напряжения в определенном диапазоне, чтобы оно не было бы выше или ниже определенных приемлемых границ.

Поэтому и нужны какие-то способы подстройки, регулирования, корректировки сетевого напряжения. Один из лучших способов — это изменение по мере надобности коэффициента трансформации путем уменьшения или увеличения числа витков в первичной или во вторичной обмотке трансформатора, в соответствии с известной формулой: U1/U2 = N1/N2.

Для регулировки напряжения на вторичных обмотках трансформаторов, с целью поддержания у потребителей правильной величины напряжения, — у некоторых трансформаторов предусмотрена возможность изменять соотношение витков, то есть корректировать таким образом в ту или иную сторону коэффициент трансформации.

Подавляющее большинство современных силовых трансформаторов оснащено специальными устройствами, позволяющими выполнять регулировку коэффициента трансформации, то есть добавлять или убавлять витки в обмотках.

Устройство рпн трансформатора

Расшифровка аббревиатуры «РПН» применительно к силовым трансформаторам  означает регулирование напряжения под нагрузкой не отключая потребителей от сети.

Данные устройства нельзя сравнивать с обычными реле. Однако, принцип работы РПН достаточно простой. В каждом фазном выводе, имеющемся у трансформатора, установлены подвижные контакты в количестве двух единиц.

устройство РПН

Один из них прижимается к витку обмотки, соответствующему данному значению напряжения. Во время перевода, происходит прижатие второго свободного контакта к последующему витку, где напряжение отличается. После этого, происходит отрыв первого прижатого контакта от витка. Таким образом, происходит переподключение вывода к другому витку, не разрывая цепь. Регулирование напряжения трансформатора под нагрузкой может выполняться вручную или с помощью электрического привода.

Чтобы обеспечить безопасные условия для персонала, ручной привод используется при выключенном трансформаторе. Управляется электрический привод дистанционно, нередко, в автоматическом режиме. Регулировка под нагрузкой осуществляется на трансформаторах с большой мощностью.

Иногда, кроме РПН регулирование под нагрузкой, применяется ПБВ переключение без возбуждения. Этот вид регулирования применяется редко, как правило, при сезонных регулировках выключенного трансформатора.

схема рпн
схема рпн трансформатора

Устройство РПН, как правило, устанавливают на обмотке высшего напряжения по следующим причинам:

  1. на стороне высшего напряжения меньшие токи, поэтому устройство имеет меньшие габариты;
  2. обмотка высшего напряжения имеет большее количество витков, поэтому точность регулирования выше;
  3. по конструктивному исполнению обмотка высшего напряжения является наружной (магнитопровод – обмотка низшего напряжения – обмотка высшего напряжения). Поэтому ревизию устройства РПН выполнять проще;
  4. устройство РПН располагают в нейтрали высшей обмотки.Обмотки высшего напряжения соединяются в звезду, а обмотки низшего напряжения соединяются в треугольник. Трехфазное регулирование проще выполнить на обмотках, соединенных в звезду.

Способы регулирования напряжения под нагрузкой

Регулирование напряжения трансформаторов способом РПН производится в принципе так же, как и способом ПБВ, но число ответвлений обмотки, т. е. число регулировочных ступеней, обычно бывает больше, а диапазон регулирования — шире. Так, ГОСТ 12022—76 для трансформаторов мощностью 63—630 кВА установил диапазон регулирования напряжения относительно номинального ±10% ступенями по 1,67% (±6X1,67%). ГОСТ 11920—73 разрешил для трансформаторов мощностью 1000—80000 кВА иметь различные диапазоны регулирования: ±9, ±10, ±12%. Существуют серии трансформаторов с еще большим диапазоном: ±16, ±22, ±36. Еще более «глубокое» регулирование требуется для некоторых специальных трансформаторов, например электропечных, где отношение пределов регулирования напряжения обмотки НН нередко составляет 1 : 2, 1 : 3 и даже 1 : 5.

Рассмотрим наиболее распространенную схему работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором (рисунок 2). Переключающее устройство имеет следующие основные части: избиратель ответвлений, контактор, токоограничивающий реактор, привод устройства. В схеме имеется два отводящих (токосъемных) контакта избирателя П1 и П2, два контактора К1 и К2, токоограничивающий реактор Р (Iн — номинальный ток трансформатора).

Схемы работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором
Рис 2. Схемы работы переключающего устройства с токоограничивающим реактором
  • а — положение «два вместе»;
  • б — разомкнут контакт ФК2;
  • в — положение «мост»;
  • г — разомкнут контакт К1

На рисунке 2, а оба отводящих контакта установлены на одном ответвлении обмотки. Такое положение контактов называют «два вместе». Номинальный ток нагрузки делится поровну между двумя половинами переключающего устройства. При необходимости перейти на другое ответвление (ступень) обмотки привод в первую очередь размыкает контакты контактора К2 (рисунок 2, б). Эти контакты разрывают ток, равный половине номинального, и между ними возникает электрическая дуга. После гашения дуги весь ток проходит только через вторую (верхнюю) половину переключающего устройства. Отводящий контакт избирателя (П2) при отсутствии тока (цепь разорвана) переходит на другое ответвление обмотки, после чего контакты К2 вновь замыкаются (рисунок 2, в).

Такое положение переключающего устройства обычно называют положением «мост». Как и в положении «два вместе», номинальный ток нагрузки делится пополам между каждой половиной переключающего устройства. Однако в положении «мост» кроме нагрузочного тока возникает циркулирующий ток, замыкающийся внутри контура, образованного частью обмотки трансформатора и реактором (рисунок 2, в). Величина циркулирующего тока ограничивается сопротивлением контура — в основном сопротивлением реактора. Обычно сопротивление реактора подбирают так, чтобы величина циркулирующего тока была равна половине номинального. В этом случае ток, проходящий через отводящие контакты П1 и П2, не будет больше номинального и нет опасности их чрезмерного нагрева.

Далее размыкаются контакты К1, разрывающие номинальный ток (рисунок 2, г). После гашения дуги весь ток проходит уже через другую половину переключающего устройства. Отводящий контакт П1 избирателя при отсутствии тока переходит на ответвление, где уже стоит контакт П2, контакт К2 вновь замыкается и переключение заканчивается.

Из рассмотрения работы переключающего устройства РПН можно сделать следующие выводы:

  • контакты контактора К1 и К2 замыкают и размыкают ток, т.е. подвергаются воздействию электрической дуги;
  • контакты избирателя П1 и П2 замыкаются и размыкаются без разрыва тока, т. е. при отсутствии дуги;
  • привод должен обеспечить описанную последовательность работы контактов;
  • реактор служит для ограничения циркулирующего тока до необходимой величины (например, до половины номинального тока нагрузки);
  • в положениях контактов избирателя «два вместе» и «мост» ток нагрузки распределяется поровну между двумя обмотками реактора, установленными на одном сердечнике. Эти токи направлены навстречу друг другу и в положение «два вместе» не создают возбуждающего поля в сердечнике и падения напряжения.

Достоинство переключающих устройств с токоограничивающий реактором заключается в возможности длительно работать в промежуточном положении «мост», поэтому для привода этих устройств не требуется специальных быстродействующих механизмов, значит, они могут быть относительно простыми и дешевыми.

В последние годы широкое распространение получили и другие переключающие устройства — с активными токоограничивающими сопротивлениями. Не рассматривая подробно эти устройства, отметим, что их конструкция получается более сложной и дорогой, чем у переключающих устройств с реакторами. Однако они обладают рядом весьма существенных достоинств: громоздкий и тяжелый реактор заменен сравнительно легкими активными сопротивлениями; конструктивно эти устройства более компактны; условия гашения дуги более благоприятны.

Существует много схем регулируемых обмоток трансформаторов. На рисунке 3 показана в качестве примера схема обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемой переключающим устройством с реактором.

Рисунок 3 — Схема обмотки ВН однофазного трансформатора, регулируемой переключающим устройством с реактором

Видео: Пример работы привода РПН. Схема моторного привода МЗ-4/06

РПН трансформатора: 5 комментариев

  1. Аватар

    Возник вопрос о мощности трансформатора в зависимости от положения РПН, есть ли она, или может ном. ток первичной обмотки меняется где стоит РПН (интересует вариант только где РПН в первичной обмотке)? Есть ли формула расчёта процентной загрузки тр-ра от положения РПН, ПБВ и реального напряжения. В интернете искал не нашел, не обессудьте если плохо искал, лучше не умею. Заранее спасибо кто откликнется.

  2. Аватар

    По первичке при одном и том же токе и большем напряжении конечно можно передать большую мощность, но вторичка то неизменна.

  3. Аватар

    Ток меньше, но напряжение больше, причем во сколько раз напряжение больше во столько раз ток меньше, так что мощность не изменяется. Ну разве что на величину потерь в нерабочей части витков.

  4. Admin

    Теоретически, да, любое изменение схемы вызывает изменение режима. Но нужно понимать, где следует учитывать это изменение, а где нет.

  5. Admin

    Ну, здесь лучше говорить о коэффициенте трансформации, а не о положении РПН. Непонятно, где у РПН «низко», а где «высоко».
    Изменяя положение РПН на стороне ВН, вы регулируете напряжение на стороне СН/НН. И вот тут нужно задаться моделью нагрузки.

    Например, если нагрузку задать мощностями P и Q (как это делается в большинстве задач проектирования систем электроснабжения), то мощность, разумеется, у вас не меняется. В этом случае, при повышении напряжения на стороне СН/НН потребляемый ток на этой стороне снижается, и общая потребляемая мощность остаётся неизменной. Естественно, здесь не учитывается изменение потери мощности в обмотке ВН трансформатора, так как эта величина незначительная.

    Если задать нагрузку активной и реактивной составляющей тока, то мощность будет меняться. При повышении напряжения на стороне НН мощность будет, разумеется, возрастать, при снижении — падать.
    Если задать нагрузку полным сопротивлением Z, то будет аналогичная ситуация. Повышение напряжения СН/НН увеличивает потребляемую мощность, снижение напряжения приводит и к снижению мощности.

    Можно задать нагрузку с помощью статических характеристик, где потребляемая мощность зависит от напряжения у потребителей.

    Чтобы вывести формулу изменения потребляемой мощности от положения РПН, нужно в первую очередь определить, как задаётся нагрузка. Это зависит от типа решаемой задачи. А дальше — дело техники.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

пять × 1 =