Conditiile de functionare in sarcina a transformatoarelor cuplate in paralel

Conditiile de functionare in sarcina a transformatoarelor cuplate in paralel

Conditiile de functionare optima in sarcina, dupa indeplinirea conditiilor de cuplare sunt:

Ø     curentii secundari sa fie sinfazici;

Ø     curentii secundari sa fie proportionali cu curentii nominali, adica transforma-toarele cuplate in paralel sa se incarce proportional cu puterile lor nominale pentru o sarcina ceruta retelei secundare.

Considerand indeplinite conditiile de cuplare (I_c=0) din relatiile (2.45) dupa raportare rezulta:

(2.48)

si notand prin:

U_k1b=Z_k1b I_1bn; U_k1a=Z_k1a I_1an (2.49)

tensiunile de scurtcircuit ale celor doua transformatoare, vom obtine:

Z_k1bI_1bn=Z_k1aI_1an

(2.50)

unde φ_k1a, φ_k1b sunt definite pe baza triunghiului de scurtcircuit (fig.2.37) ca decalaj intre tensiunea de scurtcircuit u_k si componenta sa activa u_ka iar indicele 1 indica raportarea secundarului la primar.

Fig.2.37 Diagrama de fazori simplificata (Kapp): a-in marimi

b-in unitati relative (prin impartirea la U_1n iar β=I₁/I_1n)

Relatia (2.50) indica faptul ca in practica, tensiunile de scurtcircuit ale transformatoarelor cuplate in paralel, pot diferi atat ca modul cat si ca faza. Pentru simplificarea modului de analiza a influentei pe care o au cele doua elemente, se considera doua cazuri diferite, si anume:

Ø     cazul in care tensiunile de scurtcircuit sunt egale ca modul, dar defazate;

Ø     cazul cand tensiunile de scurtcircuit au modulele neegale dar sunt in faza.

a) cand u_k1an=u_k1bn iar φ_k1a≠φ_k1b, potrivit relatiei (2.50) valorile relative ale curen-tilor sunt egale in modul , dar defazate cu unghiul φ_k1b-φ_k1a (fig.2.38).

La defazajul existent intre curentii secundari de sarcina, curentul secundar total de sarcina I₂ rezulta ca suma fazoriala a curentilor si , mai mica decat suma aritmetica. Astfel, pentru a obtine curentul la receptor egal cu suma arit-metica a curentilor nominali secundari si (cat s-ar obtine daca tensiunile de scurtcircuit ar fi in faza), este necesar a supraincarca inutil transformatoarele la sarcinile >, >.

Pentru o functionare posibila, normele impun ca φ_{k1b k1a} incat supra-sarcina corespunzatoare devine:

(2.51)

si nu depaseste cu mai mult de 3,5% sarcina normala corespunzatoare S₂= S_2an+S_2bn cand tensiunile de scurtcircuit ar fi egale si in faza.

Fig.2.38 Defazajul curentilor din secundarele transformatoarelor cuplate in

paralel si curentul rezultant in cazul φ_k1a≠φ_k1b.

b) cand φ_k1b=φ_k1a si u_k1an≠u_k1bn relatia (2.50) prin inmultire si impartire cu U_1n/U_1n.

rezulta:

(2.52)

sau

(2.53)

sau

(2.54)

rezultand astfel ca: puterile aparente cu care transformatoarele cuplate in paralel contribuie la acoperirea puterii aparente totale S_a+S_b, sunt direct proportionale cu puterile lor aparente nominale si invers proportionale cu tensiunile lor de scurtcircuit.

Relatia (2.54) se poate generaliza pentru λ transformatoare cuplate si in paralel:

(2.58)

Astfel, se poate determina puterea debitata de un singur transformator in functie atat de puterea totala debitata, cat si de puterile nominale si tensiunile de scurtcircuit ale tuturor transformatoarelor, si anume:

(2.59)

Deoarece tolerantele de executie, determina abateri de la valorile de calcul ale raportului de transformare si tensiunii de scurtcircuit, prin norme se admit:

Ø     pentru rapoartele de transformare, abateri in limitele 0,5% din raportul de transformare garantat;

Ø     pentru tensiunile de scurtcircuit, abateri de 10% din u_kn.

La randul lor, aceste abateri impun ca transformatoarele cuplate in paralel sa fie de puteri apropiate, sa nu apara eventuale suprasarcini la transformatoarele mici, iar raportul puterilor lor nominale sa nu fie mai mare de 3.

In concluzie, functionarea optima a transformatoarelor dupa cuplarea lor in paralel are loc atunci cand:

Ø     tensiunile de scurtcircuit sunt egale sub aspectul modulului si fazei;

Ø     in paralel se cupleaza numai transformatoare de puteri apropiate.