Voltan lampau dalam belitan pengubah

Pemilihan saiz dan reka bentuk penebat pengubah adalah mustahil tanpa menentukan tegasan yang bertindak pada pelbagai bahagian penebat pengubah semasa operasi dan ujian direka untuk memastikan operasi pengubah yang boleh dipercayai.

Dalam kes ini, voltan yang bertindak pada penebat pengubah apabila gelombang lonjakan kilat menyerang inputnya selalunya menentukan. Voltan ini, juga dipanggil voltan impuls, dalam hampir semua kes menentukan pilihan penebat belitan membujur dan dalam banyak kes penebat belitan utama, penebat peranti pensuisan, dsb.

Penggunaan teknologi komputer dalam penentuan lebihan voltan membolehkan untuk beralih daripada pertimbangan kualitatif proses impuls dalam belitan kepada pengiraan langsung lebihan voltan dan pengenalan hasilnya ke dalam amalan reka bentuk.

Untuk mengira voltan lampau, belitan pengubah diwakili oleh litar setara yang menghasilkan semula sambungan induktif dan kapasitif antara unsur-unsur belitan (Rajah 1).Semua litar setara menganggap kapasitansi antara lilitan dan antara belitan.

Rajah 1. Litar setara pengubah: UOV — gelombang kejadian dalam belitan voltan tinggi, UOH — gelombang kejadian dalam belitan voltan rendah, SV dan CH — kemuatan masing-masing antara lilitan belitan voltan tinggi dan rendah, SVN — kemuatan antara belitan dengan voltan tinggi dan rendah.

Proses gelombang dalam transformer

Transformer akan dianggap sebagai elemen induktif, dengan mengambil kira kapasitansi interturn, kapasitansi antara skrin dan induktansi, dan antara induktansi dan tanah (Rajah 2a).

Formula berikut digunakan untuk mengira voltan lampau:

di mana: t ialah masa selepas ketibaan gelombang ke pengubah, T ialah pemalar masa voltan lampau, ZEKV ialah rintangan litar setara, Z2 ialah rintangan talian, Uo ialah voltan lampau pada masa awal

Rajah 2. Rambatan gelombang voltan di sepanjang belitan pengubah dengan neutral dibumikan: a) rajah skematik, b) pergantungan gelombang voltan pada panjang belitan untuk pengubah satu fasa dengan terminal dibumikan: Uo — gelombang voltan jatuh, ∆Ce — kemuatan antara gegelung dan skrin, ∆Ck — kemuatan yang wujud antara lilitan, ∆С3 — kemuatan antara gegelung dan tanah, ∆Lк — kearuhan lapisan gegelung.

Oleh kerana terdapat kedua-dua kearuhan dan kemuatan dalam litar setara, litar LC berayun berlaku (turun naik voltan ditunjukkan dalam Rajah 2b).

Amplitud ayunan ialah 1.3 — 1.4 daripada amplitud gelombang kejadian, i.e.Uпep = (1.3-1.4) Uo, dan nilai voltan lampau terbesar akan berlaku pada penghujung pertiga pertama penggulungan, oleh itu, dalam pembinaan pengubah, 1/3 daripada penggulungan telah mengukuhkan penebat berbanding yang lain. .

Untuk mengelakkan lebihan voltan, arus pengecasan kapasitor berkenaan dengan tanah mesti diberi pampasan. Untuk tujuan ini, skrin tambahan (perisai) dipasang di litar. Apabila menggunakan skrin, kapasitansi belitan ke skrin akan sama dengan kapasitansi belokan ke bumi, i.e. ∆CE = ∆C3.

Perisai dilakukan dalam transformer dengan kelas voltan UH = 110 kV dan lebih tinggi. Perisai biasanya dipasang berhampiran selongsong pengubah.

Transformer fasa tunggal dengan neutral terpencil

Kehadiran neutral terpencil bermakna terdapat kemuatan Co antara bumi dan belitan, iaitu kemuatan ditambah kepada litar setara pengubah terminal bumi, tetapi skrin dikeluarkan (Rajah 3a).

Rajah 3. Rambatan gelombang voltan di sepanjang belitan pengubah dengan neutral terpencil: a) gambar rajah skema pengubah setara, b) pergantungan voltan gelombang tuju pada panjang belitan.

Litar berayun juga terbentuk dengan litar setara ini. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kemuatan Co, terdapat litar LC berayun dengan sambungan siri kearuhan dan kemuatan. Dalam kes ini, dengan kemuatan Co yang ketara, voltan tertinggi akan muncul pada penghujung penggulungan (voltan lampau boleh mencapai nilai sehingga 2Uo). Sifat perubahan voltan merentasi gegelung ditunjukkan dalam Rajah 3b.

Untuk mengurangkan amplitud ayunan voltan lampau dalam penggulungan pengubah dengan neutral terpencil, adalah perlu untuk mengurangkan kemuatan keluaran C berkenaan dengan tanah atau untuk meningkatkan kapasiti diri gegelung. Kaedah terakhir biasanya digunakan. Untuk meningkatkan kapasiti diri ∆Ck antara gegelung penggulungan voltan tinggi, plat kapasitor khas (gelang) dimasukkan ke dalam litar.

Proses gelombang dalam transformer tiga fasa

Dalam transformer tiga fasa, sifat proses perambatan gelombang kejadian sepanjang belitan dan magnitud lebihan voltan dipengaruhi oleh:

a) gambarajah sambungan gegelung,

b) bilangan fasa yang gelombang lonjakan tiba.

Pengubah tiga fasa dengan penggulungan voltan tinggi, bintang disambungkan dengan neutral yang dibumikan dengan kukuh

Biarkan gelombang lonjakan kejadian masuk ke dalam satu fasa pengubah (Rajah 4).

Proses perambatan gelombang voltan lampau sepanjang belitan dalam kes ini akan sama dengan proses dalam pengubah fasa tunggal dengan neutral dibumikan (dalam setiap fasa voltan tertinggi akan berada dalam 1/3 belitan), manakala mereka tidak bergantung pada berapa banyak fasa yang mencapai gelombang lonjakan. Ini. nilai lebihan voltan di bahagian gegelung ini adalah sama dengan Upep = (1.3-1.4) Uo

Rajah 4. Litar setara pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi yang disambungkan kepada bintang dengan rangkaian dibumikan neutral. Gelombang lonjakan datang dalam satu fasa.

Pengubah voltan tinggi bersambung bintang tiga fasa dengan neutral terpencil

Biarkan gelombang lonjakan datang dalam satu fasa.Litar setara pengubah, serta perambatan gelombang kejadian dalam belitan pengubah, ditunjukkan dalam Rajah 5.

Rajah 5. Litar setara pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi bersambung bintang (a) dan kebergantungan U = f (x) untuk kes apabila gelombang datang dalam satu fasa (b).

Dalam kes ini, dua zon ayunan berasingan muncul. Dalam fasa A akan terdapat satu julat ayunan dan keadaan di mana ia berlaku, dan dalam fasa B dan C akan terdapat satu lagi gelung ayunan, julat ayunan juga akan berbeza dalam kedua-dua kes. Voltan lampau terbesar akan berada pada penggulungan yang menerima gelombang lonjakan insiden. Pada titik sifar, lebihan voltan sehingga 2/3 Uo adalah mungkin (dalam mod biasa pada masa ini U = 0, oleh itu, lebihan voltan berkenaan dengan voltan operasi Uoperation adalah yang paling berbahaya untuknya, kerana U0 >> Uoperation).

Biarkan gelombang lonjakan melalui dua fasa A dan B. Litar setara pengubah serta perambatan gelombang tuju dalam belitan pengubah ditunjukkan dalam rajah 6.

Rajah 6. Litar setara pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi bersambung bintang (a) dan kebergantungan U = f (x) untuk kes apabila gelombang datang dalam dua fasa.

Dalam belitan fasa yang datangnya gelombang, voltan akan menjadi (1.3 — 1.4) Uo. Voltan neutral ialah 4/3 Uo. Untuk melindungi daripada lebihan voltan dalam kes ini, penangkap disambungkan kepada neutral pengubah.

Biarkan gelombang lonjakan datang dalam tiga fasa.Litar setara pengubah serta perambatan gelombang tuju dalam belitan pengubah ditunjukkan dalam Rajah 7.

Rajah 7.Litar setara pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi bersambung bintang (a) dan kebergantungan U = f (x) untuk kes apabila gelombang datang dalam tiga fasa.

Proses perambatan gelombang penurunan voltan lampau dalam setiap fasa pengubah tiga fasa akan serupa dengan proses dalam pengubah satu fasa dengan keluaran terpencil. Voltan tertinggi dalam mod ini akan berada dalam neutral dan akan menjadi 2U0. Kes voltan lampau pengubah ini adalah yang paling teruk.

Pengubah luka delta voltan tinggi tiga fasa

Biarkan gelombang lonjakan melalui satu fasa A pengubah voltan tinggi tiga fasa yang disambungkan dalam delta, dua fasa lain (B dan C) dianggap dibumikan (Rajah 8).

Rajah 8. Litar setara pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi disambungkan dalam delta (a) dan kebergantungan U = f (x) untuk kes apabila gelombang datang dalam satu fasa.

Belitan AC dan BC akan terdedah kepada voltan lampau (1.3 — 1.4) Uo. Voltan lampau ini tidak berbahaya untuk operasi pengubah.

Biarkan gelombang voltan lampau datang dalam dua fasa (A dan B), graf penjelasan ditunjukkan dalam Rajah 9. Dalam mod ini, perambatan gelombang voltan lampau dalam belitan AB dan BC akan serupa dengan proses dalam belitan yang sepadan dengan a terminal transformer dibumikan tiga fasa. Ini. dalam belitan ini nilai lebihan voltan ialah (1.3 — 1.4) Uo dan dalam belitan AC ia akan mencapai nilai (1.8 — 1.9) Uo.

Rajah 9. Kebergantungan U = f (x) untuk kes apabila gelombang voltan lampau melalui dua fasa pengubah tiga fasa dengan belitan voltan tinggi disambungkan dalam delta.

Biarkan gelombang lonjakan melalui ketiga-tiga fasa pengubah tiga fasa dengan belitan bersambung delta voltan tinggi.

Belitan semua fasa dalam mod ini akan terdedah kepada voltan lampau (1.8 — 1.9) Uo. Sekiranya gelombang lonjakan datang serentak melalui dua atau tiga wayar, maka di tengah-tengah penggulungan, yang mana gelombang datang dari kedua-dua belah pihak, turun naik voltan dengan amplitud yang berbahaya untuk operasi pengubah mungkin berlaku.

Perlindungan lonjakan pengubah

Voltan lampau yang paling berbahaya bagi penebat utama belitan boleh berlaku dalam kes ketibaan gelombang serentak melalui tiga wayar ke pengubah dengan sambungan delta (di tengah belitan) atau bintang dengan neutral terpencil (hampir neutral) . Dalam kes ini, amplitud lebihan voltan yang terhasil menghampiri dua kali voltan keluaran atau empat kali ganda amplitud gelombang input. Voltan lampau penebat belokan ke belokan yang berbahaya boleh berlaku dalam semua kes apabila gelombang dengan hadapan curam tiba di pengubah, tanpa mengira skema sambungan belitan pengubah.

Oleh itu, untuk semua transformer sekiranya berlaku lebihan voltan dan pengedarannya di sepanjang belitan, untuk menganggarkan magnitudnya, adalah perlu untuk mengambil kira kapasitansi dalam litar setara transformer (dan bukan sahaja induktansi). Ketepatan nilai lebihan voltan yang diperoleh bergantung pada ketepatan pengukuran kapasitansi.

Untuk mengelakkan lebihan voltan dalam reka bentuk transformer, ia disediakan:

• skrin tambahan yang mengedarkan arus pengecasan, oleh itu, lebihan voltan dikurangkan.Selain itu, skrin mengurangkan kekuatan medan pada titik tertentu pada belitan pengubah,

• menguatkan penebat belitan di bahagian tertentu (penggantian konstruktif belitan pengubah),

• pemasangan penangkap di hadapan pengubah dan selepasnya - terhadap overvoltage luaran dan dalaman, serta penangkap dalam neutral pengubah.