книги / Практическое моделирование электротехнических систем и систем автоматики
..pdf
Анализ изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–звезда–звезда», указывает на то, что фазовое индуктивное сопротивление определяет амплитудное значение этих параметров. Чем выше значение параметра индуктивности, тем выше значение напряжения в соответствующей обмотке и меньше величина тока. При этом влияние параметров в первичной обмотке усредняется.
При переключении одной из вторичных обмоток трансформатора в вариант соединения по схеме «треугольник» без изменения схемы подключения фазовой нагрузки характер нагрузочных кривых практически не меняется. Об этом свидетельствуют графики на рис. 79.
Рис. 79. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–звезда–треугольник»
споследовательной нагрузкой RL-типа, подключенной
ккаждой фазе по схеме «звезда»
81
Изменим условие поставленной задачи, подключив в каждую фазу нагрузки соответствующую емкость. В результате этого харак- тернагрузкипереходитвRLС-типсоследующимипараметрами:
–для первой вторичной обмотки R1а = 1 K, L1а = 1 H,
C1а = 0,0001 Ф, R1в = 1 K, L1в = 10 H, C1в = 0,001 Ф, R1с = 1 K, L1с = 100 H, C1с = 0,01 Ф;
–для второй вторичной обмотки R2а = 1 K, L2а = 100 H,
C2а = 0,01 Ф, R2в = 1 K, L2в = 10 H, C2в = 0,001 Ф, R2с = 1 K, L2с = 1 H, C2с = 0,0001 Ф.
Введите указанные параметры в элементы Series RLC Branch и переключите работу трансформатора Three-Phase Transformer (Three Windings) на схему «звезда–звезда–звезда». После запуска в работу преобразованной модели на экранах регистраторовScope должныпоявитьсяграфики, представленныенарис. 80.
Рис. 80. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–звезда–звезда»
споследовательной нагрузкой RLС-типа, подключенной
ккаждой фазе по схеме «звезда»
82
При анализе характера изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда– звезда–звезда», с последовательной нагрузкой RLС-типа, подключенной к каждой фазе по схеме «звезда», в фазе «С» первой вторичной обмотки при определенном сочетании индуктивной и емкостной нагрузки (L1с = 100 H, C1с = 0,01 Ф) наблюдается снижение передаваемой мощности. Об этом свидетельствует снижение амплитудного значения напряжения и тока. При других сочетаниях этих параметров подобного явления не наблюдается, зато появляется высокочастотный спектр колебаний напряжения.
При переходе режима работы трансформатора с нагрузкой RLС-типа к варианту соединения вторичных обмоток по схеме «звезда–треугольник–треугольник» и при неизменных параметрах RLС-нагрузки вышеописанный характер проявления нагрузочных характеристик становится таким, каким он был представлен для нагрузки RL-типа. При этом виде соединения обмоток трансформатора параметр емкости нагрузки не играет особой роли для нагрузочной характеристики трансформатора. Чтобы убедиться в этом, соедините обмотки трансформатора по схеме «звезда–треугольник–треугольник» и запустите модель в работу. Полученный результат (рис. 81) сравните с графиками на рис. 79.
Далее исследуем характер поведения трансформатора при различных вариантах подключения его обмоток к последовательной фазовой нагрузке LС-типа. Для этого элемент нагрузки Series RLC Branch переведем на LС-тип, а обмотки трансформатора соединим по схеме «звезда–звезда–звезда» с заземлением (Yg). После этого преобразования модель запустим в работу. На экранах регистраторов Scope появятся графики, представленные на рис. 82.
Из анализа этих графиков можно установить при определенном сочетании в них значений индуктивности и емкости
(L1а = 1 H, C1а = 0,0001 Ф и L2с = 1 H, C2с = 0,0001 Ф) появле-
83
ние в фазах вторичных обмоток низкочастотных биений, которые передаются на первичную обмотку.
Рис. 81. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–треугольник– треугольник» с последовательной нагрузкой RLС-типа
в каждой фазе, подключенной по схеме «звезда»
Не изменяя структуры модели и типа и параметров s RLC Branch блоков, исследуйте ее поведение в вариантах соединения вторичных обмоток по схемам: «звезда–звезда–треугольник» и «звезда–треугольник–треугольник».
На следующем этапе эксперимента построим модель для решения следующей задачи.
84
Рис. 82. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–звезда–звезда»
споследовательной нагрузкой LС-типа, подключенной
ккаждой фазе по схеме «звезда»
Задача: составить SPS-модель, в которой источник трехфазного напряжения подключается с задержкой в 0,02 с трехфазным выключателем к первичной обмотке трансформатора, с двумя вторичными обмотками. Фазная нагрузка в этих обмотках создается элементом RLC параллельного типа. Схема такой модели показана на рис. 83.
Модель, представленная на рис. 83, отличается от предыдущей модели наличием в каждой фазе нагрузочного элемента RLC однофазно-параллельного типа. Вставьте в исследуемую модель элементы Parallel RLC Branch и задайте для них одина-
85
ковые параметры: R = 1 K, L = 1 H, C = 0,0001 Ф, а вторичные обмотки трансформатора соедините по схеме «звезда–звезда– звезда» с заземлением обмоток (Yg).
Рис. 83. Схема модели подключения трехфазного трехобмоточного трансформатора к фазной RLC-нагрузке параллельного типа по схеме «звезда–звезда–звезда»
После запуска в работу новой модели на экранах регистраторов Scope появятся графики, представленные на рис. 84. Анализ этих кривых указывает на то, что при соединении вторичных обмоток по схеме «звезда–звезда–звезда» и при наличии емкости в фазной нагрузке напряжение во вторичных обмотках сильно искажается как по фазе, так и по частоте.
Перестройка соединения вторичных обмоток на схему «звезда–звезда–треугольник» существенно не отражается на изменении описанного процесса. Однако соединение обмоток по схеме «звезда–треугольник–треугольник» влияет на изменение амплитуды низкочастотного спектра напряжения и только в одной из фаз. Это можно наблюдать после запуска модели с таким типом соединения обмоток. На рис. 85 представлены осциллограммы этого процесса.
86
Рис. 84. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора соединенных по схеме «звезда–звезда–звезда»
спараллельной нагрузкой RLC-типа, подключенной
ккаждой фазе по схеме «звезда»
Проделанный нами эксперимент выполнялся для одинаковых (симметричных) фазных значений параметров параллельной RLC-нагрузки. Если теперь параметры этой нагрузки изменить в следующей последовательности: R1а = 1 K, L1а = 1 H,
C1а = 0,001 Ф, R1в = 1 K, L1в = 10 H, C1в = 0,01 Ф, R1с = 1 K, L1с = 100 H, C1с = 0,1 Ф и R2а = 1 K, L2а = 100 H, C2а = 0,1 Ф, R2в = 1 K, L2в = 10 H, C2в = 0,01 Ф, R2с = 1 K, L2с = 1 H,
C2с = 0,001 Ф и после этого запустить в работу новую модель, то результат окажется таким, каким он представлен на рис. 86.
87
Рис. 85. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–треугольник– треугольник» с параллельной нагрузкой RLC-типа, подключенной к каждой фазе по схеме «звезда»
Анализ результата рис. 86 показывает, что при определенном сочетании индуктивности и емкости (L1с = 100 H, C1с = 0,1 Ф и L2а = 100 H, C2а = 0,1 Ф) в фазах резко снижается частота напряжения вторичных обмоток, при этом возрастает амплитуда напряжения низкочастотного спектра.
Установите в одной из вторичных обмоток R1а = 1 K, L1в = 10 H, C1с = 0,1 Ф и последовательно запустите в работу модель во всех вариантах соединения вторичных обмоток трансформатора. Проанализируйте полученный результат.
88
Рис. 86. Характер изменения напряжений и токов в обмотках трансформатора, соединенных по схеме «звезда–треугольник– треугольник», с параллельной несимметричной нагрузкой RLC-типа, подключенной к каждой фазе по схеме «звезда»
Создать модель для решения следующей задачи.
Задача: составить SPS-модель, в которой источник трехфазного напряжения подключается с задержкой в 0,02 с трехфазнымвыключателемкпервичнойобмоткетрансформатора, сдвумя вторичными обмотками. Нагрузка в этих обмотках создается элементом RLC параллельного типа одновременно во всех фазах.
Схематакоймоделипоказананарис. 87.
В этой модели элементам Three-Phase Parallel RLC Branch
задаем следующие значения: R1 = 1 K, L1 = 100 H, C1 = 0,01 Ф
89
Рис. 87. Схема модели подключения трехфазного трехобмоточного трансформатора одновременно ко всем фазам RLC-нагрузки параллельного типа по схеме «звезда»
и R2 = 1 K, L2 = 1 H, C2 = 0,0001 Ф. Если вторичные обмотки трансформатора будут соединены по схеме «звезда–звезда– звезда», то после запуска модели в работу результат эксперимента должен бытьтаким, какимон представленнарис. 88.
Анализ этого результата показывает, что различные сочетания значений параллельной индуктивной и емкостной нагрузки во вторичных обмотках трансформатора вызывают колебательный процесс напряжения, который в одном случае может протекать со значительным понижением частоты напряжения или с появлением спектра низкочастотных биений этого параметра. Спектр колебаний тока в этом процессе в основном сохраняет заданную частоту, но амплитуда этих колебаний переменна.
В другом случае колебания напряжения сочетаются со значительным изменением амплитуды напряжения, что придает этому процессу характер модулированных колебаний с появлением низкочастотного спектра. Характер этого процесса сохра-
90