background image

Schematy zast

Schematy zast

ę

ę

pcze transformatora

pcze transformatora

i generatora synchronicznego

i generatora synchronicznego

2 /  15

Transformator

Transformator

dwuuzwojeniowy

dwuuzwojeniowy

W schemacie zastępczym transformatora rzeczywiste sprzężenie 

magnetyczne zastąpiono sprzężeniem elektrycznym.

Parametrami schematu są następujące wielkości:

ƒ

rezystancja R – związana ze stratami mocy w uzwojeniach

ƒ

reaktancja indukcyjna X – wynikająca z istnienia pola 
magnetycznego wokół przewodów wiodących prąd

ƒ

konduktancja G – odwzorowująca zjawisko histerezy 
magnetycznej i prądów wirowych w obwodach magnetycznych 
transformatora

ƒ

susceptancja B – związana z magnesowaniem rdzenia 

background image

3 /  15

Schemat typu T

Schemat typu Γ

Schematy transformatora

Schematy transformatora

4 /  15

Impedancja

Parametry schematu

Parametry schematu

Parametry gałęzi podłużnej transformatora wyznacza się z danych 
próby zwarcia: u

z

ΔP

Cu

1n

1n 1n

n

z

2

2

1n

1n

1n

I Z

3 I U Z

S Z

u

100

100

100

U

U

U

3

=

=

=

Ponieważ

więc

2

z

1n

t

n

u

U

Z

100 S

=

Ω ]

S

n

w [MVA]

U

1n

w [kV]

u

z

w [%]

background image

5 /  15

Reaktancja

Rezystancja

Rezystancję transformatora oblicza się ze strat mocy czynnej ΔP

Cu

:

2

2

2

2

1n

n

Cu

1n t

1n t

t

2

2

1n

1n

U

S

P

3I R

3I R

R

U

U

Δ

=

=

=

stąd

2

1n

t

Cu 2

n

U

R

P

S

= Δ

Ω ]

2

2

t

t

t

X

Z

R

=

ΔP

Cu

w [W]

U

1n

w [kV]

S

n

w [kVA] 

Ponieważ

Parametry schematu

Parametry schematu

6 /  15

Admitancja

Parametry gałęzi poprzecznej transformatora wyznacza się z danych 
próby stanu jałowego: I

0

ΔP

Fe

0

0

0% 1n

0%

1n

1n 1n

t

2

1n

1n

1n

1n

1n

I

3 I

3 I

I

I

U

3 I U

Y

U

U

100 U

U

100

U

3

=

=

=

=

0%

n

t

2

1n

I

S

Y

100 U

=

[ S ]

S

n

w [MVA]

U

1n

w [kV] 

Parametry schematu

Parametry schematu

background image

7 /  15

Susceptancja

Konduktancja

Konduktancję transformatora oblicza się ze strat w żelazie ΔP

Fe

2

2

1n

Fe

t

1n t

U

P

3

G

U G

3

Δ

=

=

Fe

t

2

1n

P

G

U

Δ

=

stąd

[ S ]

ΔP

Fe

w [W]

U

1n

w [V] 

2

2

t

t

t

B

Y

G

=

Parametry schematu

Parametry schematu

8 /  15

Parametry transformatora można przeliczać z jednego poziomu 
napięcia na drugi, mnożąc lub dzieląc przez kwadrat przekładni:

2

z

1n

t1

n

u

U

Z

100 S

=

2

z

2n

t2

n

u

U

Z

100 S

=

2

t2

2n

t1

1n

Z

U

Z

U

= ⎜

2

2n

t2

t1

1n

U

Z

Z

U

=

Impedancja

Admitancja

0%

n

t1

2

1n

I

S

Y

100 U

=

0%

n

t2

2

2n

I

S

Y

100 U

=

2

t2

1n

t1

2n

Y

U

Y

U

= ⎜

2

1n

t2

t1

2n

U

Y

Y

U

=

Parametry schematu

Parametry schematu

background image

9 /  15

Schemat zastępczy transformatora 3-uzwojeniowego

Transformator

Transformator

tr

tr

ó

ó

juzwojeniowy

juzwojeniowy

10 / 15

Parametry gałęzi podłużnych wyznacza się po obliczeniu impedancji 
par uzwojeń na podstawie danych odpowiednich prób zwarcia.

3

2

3

2

3

1

3

1

2

1

2

1

t

t

t

t

t

t

t

t

t

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

+

=

+

=

+

=

Ponieważ

stąd

2

2

2

2

1

3

2

3

1

3

3

1

3

2

2

1

2

3

2

3

1

2

1

1

+

=

+

=

+

=

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Parametry schematu

Parametry schematu

background image

11 / 15

Rezystancję dławika pomija się.

Reaktancja procentowa jest równa 
stracie napięcia na dławiku w %, przy 
przepływie przez niego prądu 
znamionowego:

n dl

n dl

dl%

n

n

3 I X

I X

X

100

100

U

U

3

=

=

dl%

n

dl

n

X

U

X

100

3 I

=

U

n

– napięcie znamionowe dławika w [V]

I

n

- znamionowy prąd dławika w [A ]

Ω ]

D

D

ł

ł

awik

awik

zwarciowy

zwarciowy

12 / 15

Schemat zastępczy generatora 
jest czwórnikiem, którego 
jedynym parametrem jest 
reaktancja indukcyjna. 
Rezystancję maszyn 
synchronicznych zwykle się
pomija ze względu na jej małą
wartość.

Generator

Generator

synchroniczny

synchroniczny

Generatory synchroniczne są elementami dynamicznymi, które 
charakteryzują się zmiennością reaktancji indukcyjnej w różnych 
stanach pracy, np. stan pracy ustalonej, stan zwarcia.

X

g

background image

13 / 15

Reaktancje schematu zastępczego wyznacza się na podstawie 
analizy zjawisk zachodzących w generatorze, w oparciu o zasadę
stałości skojarzeń magnetycznych (prawo bezwładności 
magnetycznej), wywodzącą się z zasady zachowania energii. 
Wynika z niej, że strumień skojarzony z zamkniętym uzwojeniem nie 
może zmienić się skokowo, gdyż oznaczałoby to skokową zmianę
energii zgromadzonej w polu magnetycznym uzwojenia.

Stan zakłóceniowy powoduje zmianę strumieni skojarzonych 
z poszczególnymi uzwojeniami stojana i wirnika. Ponieważ nagła 
zmiana nie jest możliwa, w poszczególnych uzwojeniach indukują
się przejściowe strumienie nieokresowe „podtrzymujące” strumienie 
skojarzone. Zanikają one do zera w czasie zależnym od 
parametrów tych uzwojeń.

Generator

Generator

synchroniczny

synchroniczny

14 / 15

Istnienie dodatkowych strumieni w obwodach generatora zmienia 
jego stan magnetyczny i zmienia reaktancję wypadkową jaka 
reprezentuje generator w tym stanie. 
W pierwszej chwili zwarcia występują strumienie przejściowe we 
wszystkich uzwojeniach generatora; stan taki nazywa się

podprzejściowym

(przejściowym wstępnym), a generator zastępuje 

się analogicznie nazywaną

reaktancją podprzejściową

(przejściową

wstępną) X

d”

. Po krótkim czasie (

0,01-0,05

s) zanika strumień

w uzwojeniach tłumiących wirnika; stan taki nazywa się

przejściowym

(przejściowym głównym), a generator zastępuje się

reaktancją

przejściową

(przejściową główną) X

d’

. Po zaniknięciu strumienia 

w uzwojeniu wzbudzającym (

0,35-3,5

s)generator przechodzi do 

stanu ustalonego, a reprezentująca go reaktancja nazywa się
ustaloną X

d

Generator

Generator

synchroniczny

synchroniczny

background image

15 / 15

W obliczeniach zwarciowych

(stan przejściowy wstępny - kilka 

okresów) generator zastępuje się reaktancją X

d

Schemat generatora

Schemat generatora

"

2

d%

1n

g

n

X

U

X

100 S

=

U

n

– napięcie znamionowe generatora w [kV]

S

n

- znamionowa moc generatora w [MVA ]

Ω ]