طرق الحساب الحسابي للشبكات الإلكترونية العلوية بالأسلاك مواد متعددةعن طريق فقدان الجهد. يتم تحديد فقدان الجهد المسموح به في الشبكة الإلكترونية من خلال انحرافات الجهد المسموح بها للمستخدمين المحتملين. لذلك، تم إيلاء اهتمام كبير للنظر في طلب الحصول على إجابة حول انحرافات الجهد.

لأي جهاز استقبال طاقة كهربائيةمن الممكن حدوث انخفاضات محددة في الجهد. على سبيل المثال، تسمح وحدات الطاقة غير المتزامنة في المعايير القياسية بأن تكون شذوذات الجهد ±5%. وهذا يعني بالتالي أنه في حادث غريب، إذا تم توفير الجهد الاسمي محرك كهربائيسيكون 380 فولت، من هذا الجهد U"add = 1.05 Un = 380 x 1.05 = 399 V وU"add = 0.95 Un = 380 x 0.95 = 361 V يجب أن يعتمد على مؤشرات الجهد المسموح بها على الأرجح بالطبع، جميع الفولتية العازلة، المدرجة في التسميات 361 و 399 فولت، ستظل ترضي المستخدم المشتري وستشكل نطاقًا معينًا، يمكن تسمية هذا أو ذاك، دون اختلافات، بنطاق الفولتية المرغوبة.

فقدان جهد الخط المسموح به

يقوم مستخدمو نشاط الطاقة الإلكترونية بعبء عملهم بشكل طبيعي عندما يتم تطبيق الجهد على أطرافهم، بناءً على الحساب الرياضي للجهاز أو الجهاز الكهربائي المُصنع. عند نقل الطاقة الكهربائية عبر الخطوط، يتم فقد جزء من الجهد بسبب مقاومة الخطوط نفسها، ونتيجة لذلك، في نهاية الخط، أي عند المستخدم المشتري، يكون الجهد أقل مما كان عليه في البداية من الخط. وينعكس انخفاض الجهد من المستخدم المشتري، مقارنة بالجهد المعتاد، في تشغيل جهاز الاستقبال الحالي، حتى في حمل الطاقة أو الضوء.

ولهذا السبب، عند حساب كل شريط نقل الطاقة، لا يتم بالضرورة تجاوز فروق الجهد باحتمال كبير المعايير الممكنة، الشبكات، المعروفة عمومًا باختيار الحمل الكهربائي والمحسوبة للتدفئة، يتم قياسها بشكل أساسي من خلال الخسارة وانخفاض الجهد.

انخفاض الجهد ΔU هو الفرق في الجهد في بداية الخط وفي نهايته. عادةً ما يتم تحديد ΔU مسبقًا في وحدات القياس المقارنة التقليدية - فيما يتعلق بالجهد المعين.
عند استخدام إعداد الجهد المضاد، من الممكن زيادة فقدان الجهد المسموح به. ولسوء الحظ، فإن المجال الذي يتم تنفيذه فيه قيود. يتم تشغيل معظم مستخدمي القرية من حافلات المحطات الفرعية لنظام الطاقة في منطقتهم، الصناعية أو البلدية تركيبات كهربائية. في هذه الحالة، قد تكون هناك كهرباء من المحطات الفرعية بجهد 35/10 أو 110/35 كيلو فولت.

يتم حساب فقدان الجهد على الخطوط الهوائية باستخدام طريقة أعلى حمل ممكن. نظرًا لأن فقدان الجهد يساوي تقريبًا الزيادة في الحمل عند أقل استهلاك ممكن للطاقة، فقد تم ذلك على خطوط الشبكة الهوائية للقرية أعلى قيمة 25%.

فقدان الجهد المسموح به PUE

PUE هو المستند الرئيسي الذي يقوم بإحصاء الطلبات لمختلف النماذج معدات كهربائية. تضمن دقة تنفيذ طلبات PUE التشغيل الآمن والخالي من الأخطاء للتركيبات الكهربائية.

طلبات PUE إلزامية لجميع المؤسسات، بغض النظر عن الملكية الرسمية والتنظيمية الأشكال القانونية، وكذلك لأصحاب المشاريع الخاصة و فرادىالعمل كمصممين وتجميع وتكوين واستخدام التركيبات الكهربائية.

PUE الطبعة السابعة

مستويات الجهد والتحكم، تعويض الطاقة التفاعلية:

• البند 1.2.22. بالنسبة للشبكات الكهربائية، يجب تحديد الإجراءات الهندسية لضمان خواص الكهرباء فيما يتعلق بطلب GOST 13109
• البند 1.2.23. مطلوب تركيب تعديل الجهد لإنشاء استقرار الجهد على الحافلات بجهد 3-20 كيلو فولت من المحطات الفرعية ومحطات الطاقة، حيث يتم توصيل شبكة توزيع الطاقة أو تلك، في حدود ما لا يقل عن 105٪، المشار إليها خلال الفترة من الأحمال القصوى، ولا تزيد عن 100%، المشار إليها خلال فترة الحد الأدنى من الأحمال لهذه الشبكات نفسها. ويجب تبرير عدم الدقة في مستويات الجهد المذكورة
• البند 1.2.24. البدائل وتحديد مواقع أجهزة إعادة التعويض الطاقة النشطةفي شبكات الكهرباء يتم ذلك من منطلق اليأس من توفير سعة الشبكة المطلوبة في المواقف العادية وما بعد الطوارئ مع الحفاظ على مستويات الجهد المطلوبة واحتياطيات التحمل.

محاضرة رقم 10

حساب الشبكات المحلية (شبكات الجهد) بالخسارة

الجهد االكهربى

خسائر الجهد المسموح بها في خطوط الشبكة المحلية.

الافتراضات الكامنة وراء حساب الشبكات المحلية.

تحديد أكبر خسارة الجهد.

حالات خاصة لحساب الشبكات المحلية.

فقدان الجهد في خطوط الكهرباء ذات الحمل الموزع بشكل موحد.

خسائر الجهد المسموح بها في خطوط الشبكة المحلية

تشمل الشبكات المحلية شبكات ذات جهد اسمي يتراوح بين 6 – 35 كيلو فولت. الشبكات المحلية أطول بكثير من الشبكات الإقليمية. إن استهلاك المواد الموصلة والعازلة يتجاوز بشكل كبير حاجتها في الشبكات الإقليمية. يتطلب هذا الظرف نهجا مسؤولا لتصميم الشبكات المحلية.

يصاحب نقل الكهرباء من مصادر الطاقة إلى أجهزة استقبال الطاقة فقدان الجهد في الخطوط والمحولات. ولذلك، فإن الجهد بين المستهلكين لا يبقى ثابتا.

يميز الانحرافاتو التقلباتالجهد االكهربى.

الانحرافاتتنجم الفولتية عن عمليات تحدث ببطء لتغيرات الحمل في عناصر الشبكة الفردية والتغيرات في ظروف الجهد على مصادر الطاقة. نتيجة لهذه التغييرات، تتغير قيمة الجهد عند النقاط الفردية للشبكة، مما ينحرف عن القيمة الاسمية.

التذبذباتتحدث الفولتية بسرعة (بمعدل لا يقل عن 1٪ في الدقيقة) وتغيرات قصيرة المدى في الجهد. تحدث أثناء الاضطرابات المفاجئة للتشغيل العادي بسبب التشغيل المفاجئ أو إيقاف تشغيل المستهلكين الأقوياء، أو الدوائر القصيرة.

يتم التعبير عن انحرافات الجهد كنسبة مئوية الفولطيةالشبكات

يتم حساب تقلبات الجهد على النحو التالي:

أين

أعظم و أصغر قيمةالجهد في نفس النقطة في الشبكة.

لضمان التشغيل الطبيعي لأجهزة الاستقبال الكهربائية، من الضروري الحفاظ على جهد قريب من الجهد المقنن في حافلاتها.

تحدد GOST الانحرافات المسموح بها التالية في التشغيل العادي:

في ظروف ما بعد الطوارئ، يُسمح بتخفيض إضافي للجهد بنسبة 5٪ إلى القيم المحددة.

للتأكد من مستوى الجهد المناسب في حافلات أجهزة الاستقبال الكهربائية، يتم استخدام التدابير التالية:

عند نسبة التحول

سيكون الجهد الفعلي في حافلات الجهد المنخفض أقرب إلى الاسمي:

تم تجهيز ملفات المحولات بفروع تسمح بتغيير نسبة التحويل ضمن حدود معينة. عادةً ما يكون الجهد في عقد الدائرة القريبة من مصدر الطاقة أعلى من الجهد المقنن، وفي العقد البعيدة - أقل من الجهد المقنن. ومن أجل الحصول على مستوى الجهد المطلوب على الجانب الثانوي للمحولات المتصلة في هذه العقد، من الضروري اختيار الفروع في ملفات المحولات. في العقد مع زيادة المستوىالجهد ، يتم ضبط نسب التحويل أعلى من المعدلات المقدرة ، وفي العقد ذات مستوى الجهد المنخفض ، يتم ضبط نسب تحويل المحولات أسفل المعدلات المقدرة.

يتم تحديد مخطط الشبكة والجهد المقنن والمقاطع العرضية للأسلاك بطريقة لا يتجاوز فيها فقدان الجهد القيمة المسموح بها.

يتم تحديد فقدان الجهد المسموح به بدرجة معينة من الدقة، بناءً على القيم الطبيعية لانحرافات الجهد على حافلات أجهزة الاستقبال الكهربائية:

للشبكات ذات الجهد 220 - 380 فولت طوال الطول من مصدر الطاقة إلى آخر جهاز استقبال كهربائي من 5 - 6.5٪؛

لشبكة الإمداد بجهد 6 - 35 كيلو فولت - من 6 إلى 8٪ في الوضع العادي؛ ومن 10 إلى 12% في وضع ما بعد الطوارئ؛

للشبكات الريفية ذات الجهد 6 – 35 كيلو فولت – حتى 10% في الوضع العادي.

يتم تحديد قيم فقدان الجهد المسموح به بحيث يتم استيفاء متطلبات PUE فيما يتعلق بانحرافات الجهد في حافلات أجهزة الاستقبال الكهربائية، مع التنظيم المناسب للجهد في الشبكة.

الافتراضات الكامنة وراء حساب الشبكات المحلية

عند حساب الشبكات ذات الفولتية التي تصل إلى 35 كيلو فولت، يتم وضع الافتراضات التالية:

ولا تؤخذ بعين الاعتبار قوة شحن خطوط الكهرباء؛

لا تؤخذ في الاعتبار التفاعل الاستقرائي لخطوط كهرباء الكابلات؛

لا تؤخذ في الاعتبار خسائر الطاقة في فولاذ المحولات. يتم أخذ خسائر الطاقة في فولاذ المحولات في الاعتبار فقط عند حساب خسائر الطاقة النشطة والكهرباء في الشبكة بأكملها؛

عند حساب تدفقات الطاقة، لا يتم أخذ خسائر الطاقة بعين الاعتبار، أي. القوة في بداية القسم تساوي القوة في نهاية القسم؛

لا يؤخذ في الاعتبار المكون العرضي لانخفاض الجهد. وهذا يعني أنه لا يؤخذ في الاعتبار تحول طور الجهد بين عقد الدائرة؛

يتم حساب خسائر الجهد على أساس الجهد الاسمي، وليس على الجهد الفعلي في عقد الشبكة.

تحديد أكبر خسارة الجهد

مع الأخذ في الاعتبار الافتراضات المقدمة عند حساب الشبكات المحلية، والجهد في أي أنايتم حساب عقدة الشبكة باستخدام صيغة مبسطة:

أين

على التوالي، الطاقة النشطة والمتفاعلة تتدفق عبر المنطقة ي;

على التوالي، المقاومة النشطة والاستقرائية للقسم ي.

إن عدم مراعاة خسائر الطاقة في الشبكات المحلية يجعل من الممكن حساب خسائر الجهد إما بقوة الأقسام أو بقوة الأحمال.

إذا تم الحساب على أساس قوة الأقسام، فسيتم أخذ المقاومة النشطة والمتفاعلة لنفس الأقسام بعين الاعتبار. إذا تم إجراء الحساب على أساس قوة الأحمال، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار إجمالي المقاومة النشطة والمتفاعلة من مصدر الطاقة إلى نقطة اتصال الحمل. فيما يتعلق بالشكل. 10.2 لدينا:

حسب سعة الموقع

بواسطة قوة الحمل

.

في الشبكة غير المتفرعة، أكبر خسارة للجهد هي خسارة الجهد من مصدر الطاقة إلى نقطة نهاية الشبكة.

في الشبكة المتفرعة، يتم تحديد أكبر خسارة للجهد على النحو التالي:

يتم حساب فقدان الجهد من مصدر الطاقة إلى كل نقطة نهاية؛

ومن بين هذه الخسائر يتم اختيار الأكبر. يجب ألا تتجاوز قيمته فقدان الجهد المسموح به لشبكة معينة.

حالات خاصة لحساب الشبكات المحلية

من الناحية العملية، تتم مواجهة الحالات الخاصة التالية لحساب الشبكات المحلية (يتم تقديم الصيغ للحسابات بناءً على سعة الأقسام):

يتكون خط الكهرباء على طوله بالكامل من أسلاك من نفس المقطع العرضي، ومتباعدة بشكل متساوٍ

يتكون خط الكهرباء على طوله بالكامل من أسلاك من نفس المقطع العرضي، ومتباعدة بشكل متساوٍ. الأحمال لها نفس الشيء كوسφ

خطوط الكهرباء التي تزود أحمال مقاومة بحتة ( س = 0, كوسφ=1)، أو خطوط كهرباء كابلات بجهد يصل إلى 10 كيلو فولت ( X =0)

في شبكات التوزيع 0.4 كيلو فولت، توجد مشكلة مرتبطة باختلال كبير في توازن الجهد عبر المراحل: في المراحل المحملة، ينخفض ​​الجهد إلى 200...208 فولت، وفي المراحل الأقل تحميلًا، بسبب التحول "الصفر"، يمكن أن يزيد إلى 240 فولت أو أكثر. الجهد الزائدقد يؤدي إلى الفشل الأجهزة الكهربائيةوالمعدات الاستهلاكية. يحدث عدم تناسق الجهد بسبب اختلاف انخفاضات الجهد في أسلاك الخطوط أثناء اختلال توازن تيار الطور الناتج عن التوزيع غير المتساوي للأحمال أحادية الطور. وفي الوقت نفسه، في السلك المحايدعلى خط أربعة أسلاك، يبدو التيار مساويا للمجموع الهندسي لتيارات الطور. في بعض الحالات (على سبيل المثال، عند فصل حمل من مرحلة أو مرحلتين)، قد يتدفق تيار مساوٍ لتيار الطور للحمل عبر السلك المحايد. وهذا يؤدي إلى خسائر إضافية في خطوط نقل الطاقة 0.4 كيلو فولت، ومحولات التوزيع 10/0.4 كيلو فولت، وبالتالي في شبكات الجهد العالي.

حالة مماثلة نموذجية بالنسبة للعديد من المناطق الريفية ويمكن أن تحدث في المناطق السكنية المباني السكنية، حيث يكون من المستحيل عمليا توزيع الحمل بالتساوي عبر مراحل الطاقة، ونتيجة لذلك تظهر تيارات كبيرة بما فيه الكفاية في السلك المحايد، مما يؤدي إلى خسائر إضافية في موصلات المجموعة وخطوط الإمداد ويستلزم زيادة التقاطع قسم من سلك العمل المحايد إلى مستوى المرحلة.

تؤثر اختلالات الجهد بشكل كبير على تشغيل المعدات [L.1]. وبالتالي فإن عدم تناسق الجهد صغير (على سبيل المثال، ما يصل إلى 2٪) في المحطات الطرفية محرك غير متزامنيؤدي إلى زيادة كبيرة في فقد الطاقة (يصل إلى 33% في الجزء الثابت و 12% في العضو الدوار)، مما يؤدي بدوره إلى تسخين إضافي لللفات ويقلل من عمر خدمة عزلها (بنسبة 10.8%)، ومع حدوث تشوهات بنسبة 5٪ يزيد إجمالي الخسائر بمقدار 1.5 مرة وبالتالي يزيد الاستهلاك الحالي. علاوة على ذلك، فإن الخسائر الإضافية الناجمة عن عدم تناسق الجهد لا تعتمد على حمل المحرك.

عندما يزيد الجهد الكهربائي في المصابيح المتوهجة إلى 5%، يزيد التدفق الضوئي بنسبة 20%، وينخفض ​​عمر الخدمة إلى النصف.

في محطات المحولات الفرعية 10/0.4 كيلو فولت، كقاعدة عامة، يتم تثبيت المحولات ذات مخطط اتصال U/U n. من الممكن تقليل الفاقد وموازنة الجهد في خط كهرباء 10 كيلو فولت باستخدام مخطط التوصيل Y/Zjj أو A/Zjj، أو (المصنع بواسطة V.I. Kozlov METZ)، لكن مثل هذا الاستبدال يرتبط بتكاليف مالية كبيرة ولا يفعل ذلك. لا تعوض عن الخسائر الإضافية في خطوط الكهرباء 0.4 كيلو فولت.

للتعويض عن عدم توازن الجهد، من المستحسن إعادة توزيع تيارات الحمل عبر المراحل، وتسوية قيمها.

ترجع الحاجة إلى الحد من تيار السلك المحايد أيضًا إلى حقيقة أنه في شبكات التوزيع ذات الجهد 0.4 كيلو فولت المصنوعة بواسطة الكابلات، عادةً ما يكون المقطع العرضي للسلك المحايد أصغر بخطوة واحدة من المقطع العرضي للطور الأسلاك.

من أجل تقليل فاقد الكهرباء في شبكات 0.4 كيلو فولت عن طريق إعادة توزيع التيارات عبر المراحل، والحد من التيار في السلك المحايد وتقليل اختلالات الجهد، يقترح استخدام محول ذاتي ثلاثي الطور، وتثبيته في نهاية خط الكهرباء، في عقد التحميل. علاوة على ذلك، إذا كان هناك خط 0.4 كيلو فولت إلى عقدة التحميل دائرة مقصورةإحدى مراحل السلك المحايد (والذي، للأسف، ليس من غير المألوف خطوط الكهرباء العلويةفي المناطق الريفية)، سيتم حماية المستهلكين الذين يقفون خلف المحول الذاتي المثبت من الجهد الزائد الكبير.

يحتوي المحول الذاتي الجاف ذو الثلاث الطور (المختصر بـ ATS-S) على دائرة مغناطيسية ثلاثية القضبان، وتقع اللفات الأولية W 1 على جميع القضبان الثلاثة، متصلة بنجمة مع محايد ومتصلة بـ أنابيب الجهد، يتم تصنيع ملف التعويض W K على شكل مثلث مفتوح (يسميه بعض المؤلفين مفتوحًا [L.3]) ويتم توصيله على التوالي مع الحمل.

يتم عرض الدوائر الكهربائية الرئيسية للمحول الذاتي في الشكل 1...4.

يظهر الشكل 1 رسم بياني كهربائيمحول ذاتي مع ملف تعويض، عندما تكون أجزاء هذا الملف، المصنوعة في كل مرحلة، متصلة في مثلث مفتوح كلاسيكي ومتصلة بالشبكة المحايدة وبالحمل.

يوضح الشكل 2 الدائرة الكهربائية لمحول ذاتي مع ملف تعويض مصنوع على شكل لفات من مادة موصل تقع فوق اللفات الخاصة بالمراحل الثلاث للمحول الذاتي، مما يشكل مثلثًا مفتوحًا. إن استخدام هذا المخطط، مقارنة بالمخطط السابق، لا يسمح فقط بتقليل استهلاك سلك اللف للملف الإضافي، ولكن أيضًا الطاقة الإجمالية للمحول الذاتي عن طريق تحرير نافذة الدائرة المغناطيسية وتقليل المسافة المركزية بين اللفات الأولية.

تنطبق هذه المخططات في الحالات التي لا يكون فيها سلك الحمل المحايد متصلاً بشكل صارم مع التأريض وفي جميع الحالات في نظام من خمسة أسلاك مع موصلات PE وN.

يوضح الشكل 3 الدائرة الكهربائية لمحول ذاتي مع ملفات تعويض مصنوعة على شكل ملفات طور متصلة في مثلثات مفتوحة، متصلة وفقًا لملفات الطور للمحول الذاتي.

من الناحية الهيكلية، يمكن تصميم الدائرة المعروضة في الشكل 4 بشكل مشابه للدائرة الموجودة في الشكل 2، أي. يتم تصنيع ملفات تعويض الطور أعلى اللفات الخاصة بالمراحل الثلاث للمحول الذاتي ويتم تضمينها في كسر أسلاك الطور للشبكة على جانب التحميل.

يمكن استخدام هذه المخططات، بما في ذلك عندما يكون الحمل المحايد مؤرضًا بشكل متين، أي عندما لا يكون من الممكن تضمين اللف التعويضي للمحول الذاتي في فجوة السلك المحايد بين الحمل والشبكة، أو عندما يكون السلك المحايد للشبكة يجب أن يكون الحمل مؤرضًا "بقوة" وفقًا لمتطلبات السلامة.

إذا كان هناك عدم تناسق في تيارات الحمل، وبالتالي التيارات في ملفات التعويض، فإن التدفقات المغناطيسية الناتجة عن هذه اللفات في القلب المغناطيسي للمحول الذاتي ستضيف هندسيًا. ستظهر تدفقات التسلسل الصفري الموجهة في اتجاه واحد في جميع مراحل المحول الذاتي في النوى المغناطيسية. هذه التدفقات المغناطيسية تخلق emf. تسلسل صفر، وبالتالي، تتناسب التيارات I 01 في الملف الأولي مع نسبة التحويل إلى tr (تتناسب عكسيًا مع نسبة عدد اللفات W1/Wk).

يتم اختيار توصيل الملف W K بطريقة يتم من خلالها طرح تيارات الطور للمحول الذاتي بشكل اتجاهي من المرحلة الحاليةخطوط المرحلة الأكثر تحميلا وأضيفت إلى تيارات المراحل الأقل تحميلا. تؤدي إعادة التوزيع هذه إلى توزيع أكثر تناسقًا للتيارات عبر المراحل في خطوط الكهرباء، ومعادلة انخفاض الجهد في أسلاك الخطوط، وبالتالي موازنة الجهد على الحمل، بالإضافة إلى تقليل تيار السلك المحايد والخسائر في خطوط الكهرباء والطاقة محولات التوزيع، وتوفير الكهرباء.

يتم تنفيذ الحد الأقصى للتعويض الحالي في السلك المحايد عندما تكون لفات الأمبير (القوة الدافعة المغناطيسية) للعمل I 01 -W 1 والتعويض I 02 -W K متساوية، أي. عند I 01 -W 1 =3I 02 -W K، أو W K =W 1 /3. في هذه الحالة، يمكن أن تكون الطاقة الإجمالية للمحول الذاتي P، اعتمادًا على مخطط توصيل ملفات التعويض، أقل بثلاث مرات من استهلاك الطاقة للحمل P n.

للحد من تيار السلك المحايد إلى المستوى المسموح به لخطوط الكهرباء، يمكن تقليل عدد دورات ملف التعويض بشكل مناسب: على سبيل المثال، للحد من تيار السلك المحايد عند مستوى 1/3 من الطور واحد، يجب تعويض 2/3 من قيمته، وبالتالي W K = W 1 / 4.5. في هذه الحالة، يمكن أن تكون الطاقة الإجمالية للمحول الذاتي أقل بـ 4.5 مرات من استهلاك طاقة الحمل.

تؤدي تشوهات تيارات الطور إلى خسائر إضافية في خطوط الكهرباء بقدرة 0.4 كيلو فولت وعلى طول سلسلة نقل الكهرباء بأكملها. دعونا ننظر إلى هذا مع مثال خط مشروطناقل الحركة بطول 300 م، مصنوع من كابل الألمنيوم بمقطع عرضي (3x25+1x16) مم (مقاومة أسلاك الطور 0.34 أوم، السلك المحايد 0.54 أوم) مع حمل نشط في الأطوار 40 و 30 و 10 أمبير . التيار في السلك المحايد، يساوي المجموع المتجه لتيارات الطور، سيكون (انظر. مخطط متجهاتفي الشكل 5) 26.5 أ. تعتمد الخسائر في الخط، كما هو الحال في أي موصل، على مقاومة الخط ومربع التيار الذي يمر عبر هذا الخط (I 2 -Z^). خسائر في أسلاك المرحلة، على التوالي، سيكون -40 2 -0.34=544 واط، 30 2 -0.34=3 06 واط، 10 2 -0.34=34 واط، في السلك المحايد -26.5 -0.54=379 واط ، إجمالي الخسائر في الخط - 1263 دبليو.

سيسمح استخدام ATS-S بإعادة توزيع التيارات في الخط. مع نسبة تحويل 1/3، يتم طرح ثلث تيار السلك المحايد بشكل اتجاهي من تيارات الأطوار المحملة وإضافتها إلى تيار الطور الأقل تحميلًا. وفقا لذلك، سوف تصبح التيارات

يساوي 33.8 و 29.6 و 18.6 أمبير، في حين أن تيار السلك المحايد (مع الأخذ في الاعتبار بعض عدم تناسق النظام المغناطيسي للمحول الذاتي) يمكن أن يصل إلى 10٪ من متوسط ​​تيار الطور، أي. 2.7 أ.

مع إعادة توزيع التيارات، سيكون إجمالي الخسائر في الخط (33.82 + 29.62 + 18.62) 0.34 + 2.72 0.54 = 805 واط.

وبالتالي، فإن تركيب المحول الذاتي ATS-S يجعل من الممكن تقليل الخسائر في خطوط الطاقة 0.4 كيلو فولت بنسبة 36٪.

من الواضح أن الانخفاض في انخفاض الجهد في أسلاك الخطوط يتناسب مع التغير في التيار عبر المراحل ويعادل بشكل كبير الجهد في عقدة الحمل، ويرجع ذلك أساسًا إلى التحول "الصفر".

زيادة نسبة التحويل فوق 1/3 ل الأحمال ثلاثية الطورلا ينصح به، وعلى الرغم من إعادة التوزيع الأكثر اتساقًا للتيارات عبر المراحل، فإنه يؤدي إلى زيادة الخسائر في خطوط الكهرباء بسبب زيادة أكبر في تيار السلك المحايد، وسيتطلب أيضًا تكاليف عالية للمواد.

القيمة النسبية لقدرة المحول التلقائي ATS-S ستكون – S*ат= k·Sн، حيث: Sн – قدرة التحميل؛ ك – معامل يعتمد على دائرة المحول الذاتي ونسبة التحويل (ktr)، الموضحة في الجدول 1.

الجدول 1 قيم المعاملاتل

إذا تم ضمان معرفة الحد الأقصى للتيار المتدفق في السلك المحايد للحمل، فيمكن حساب الطاقة الإجمالية للمحول الذاتي وفقًا للمخطط في الشكل 1 بناءً على هذا التيار - B عند = 1 02 -i l / l / 3، ووفقًا للرسم البياني في الشكل 2 - B عند = 1 02 -i l / 3 وبالنسبة للمثال أعلاه، فإن الحمل غير المتماثل ثلاثي الطور سيكون، على التوالي، 8.3 و4.8 كيلو فولت أمبير.

الأكثر فعالية هو تثبيت محول ذاتي مباشرة على المستهلك، عند النقطة التي يتفرع فيها خط ثلاثي الطور إلى خط أحادي الطور، على سبيل المثال، عند مدخل تعاونية داشا، حيث يكاد يكون من المستحيل معادلة الحمل عبر المراحل. في المباني السكنية، يتيح لك تركيب ATS-S على الفروع لكل رافع يزود الشقق في المباني السكنية موازنة الجهد وتقليل الخسائر في المجموعة ثلاثية الطور وخطوط الإمداد لشبكة التوزيع. على صغيرة المؤسسات الصناعيةيمكن استخدامه لتشغيل الأحمال أحادية الطور عالية الطاقة: محولات اللحام والمقومات وسخانات المياه وما إلى ذلك.

حاليًا، يتم استخدام المحولات الثابتة (المقومات، منظمات الثايرستور، محولات التردد العالي)، محولات تفريغ الغاز بشكل متزايد أجهزة الإضاءةمع الكهرومغناطيسية و كوابح الإلكترونية، محركات كهربائية التيار المتناوبمع سرعة دوران قابلة للتعديل، الخ. يمكن لهذه الأجهزة، بالإضافة إلى محولات اللحام والأجهزة الطبية الخاصة وغيرها، توليد توافقيات تيار أعلى في نظام إمداد الطاقة. على سبيل المثال، يمكن للمقومات أحادية الطور أن تولد جميع التوافقيات الفردية، ويمكن للمقومات ثلاثية الطور أن تولد جميع التوافقيات التي ليست من مضاعفات الثلاثة، كما هو موضح في الشكل. 6 [ل.2].

يمكن أن تكون التوافقيات الحالية الناتجة عن الأحمال غير الخطية مشاكل خطيرةلأنظمة إمدادات الطاقة. المكونات التوافقية هي تيارات ذات ترددات مضاعفة للتردد الأساسي لمصدر الطاقة. التوافقيات الحالية المرتفعة المتراكبة على التوافقي الأساسي تؤدي إلى تشويه شكل التيار. وفي المقابل، يؤثر تشويه التيار على شكل موجة الجهد لنظام الطاقة، مما يسبب تأثيرات غير مقبولة على أحمال النظام. يمكن أن تؤدي الزيادة في إجمالي القيمة الحالية الفعالة في وجود مكونات توافقية أعلى في النظام إلى ارتفاع درجة حرارة جميع معدات الشبكة الموزعة. مع التيارات غير الجيبية، تزداد الخسائر في المحولات، ويرجع ذلك أساسًا إلى الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامية، الأمر الذي يتطلب زيادة في الطاقة المركبة. كقاعدة عامة، للحد من التوافقيات في هذه الحالات، يتم تثبيت مرشحات عالية التردد، تتكون من مفاعلات الشبكة والمكثفات.

تشمل مزايا ATS-S حقيقة أن لديها القدرة على تصفية التيارات ذات التوافقيات الأعلى التي تكون مضاعفات الثلاثة (أي 3، 9، 15، وما إلى ذلك)، مما يحد من تدفقها من الشبكة إلى الحمل والعكس. . يؤدي ذلك إلى تحسين جودة الشبكة وتقليل تقلبات الجهد.

كما ذكر أعلاه، كوابح الصابورة الكهرومغناطيسية (كوابح) مصابيح تفريغ الغازتوليد التوافقيات أعلى. وهكذا، في تيارات مصابيح الصوديوم HPS، المستخدمة على نطاق واسع لإضاءة الشوارع، يكون التوافقي الثالث هو السائد، ويصل اعتمادًا على قوة المصباح ونوع الصابورة إلى 5٪ أو أكثر (وفقًا لـ [L.4] ، التوافقي الثالث مسموح به حتى 17.5%). التيارات التوافقية الثالثة في الطور وتضاف حسابيًا في السلك المحايد شبكة ثلاثية الطور، مما يخلق خسائر إضافية كبيرة، مما يفرض أن يكون المقطع العرضي لموصلات العمل الصفرية لخطوط الإمداد والمجموعة ثلاثية الطور مساوية للمرحلة الأولى.

في هذه الحالة، يتيح استخدام ATS-S إمكانية تقليل المقطع العرضي للموصلات المحايدة مرتين على الأقل وحل ثلاث مشكلات: التعويض عن الخسائر الناتجة عن التوافقي الثالث، وضمان تبديل نظام الإضاءة إلى "الوضع الليلي" (يتم إيقاف تشغيل مرحلة أو مرحلتين من شبكة التوزيع ليلاً)، وإعادة توزيع الحمل على ثلاث مراحل؛ وادخل إلى وضع توفير الطاقة عن طريق النقر على المحول التلقائي لتقليل الجهد. لحل المشكلة الأولى فقط، يمكنك استخدام محول ذاتي ذو الحد الأدنى من الطاقة، مصمم لتيار السلك المحايد (إجمالي التيار التوافقي الثالث).

إذا لزم الأمر، يمكنك التعويض عن التوافقيات الخامسة أو السابعة أو الحادية عشرة، باستخدام الدوائر الموجودة في الشكل 3 أو 4. وفي هذه الحالة، يمكن تقليل تكاليف مفاعلات الشبكة، لأن يمكن أن تعمل ملفات التعويض، التي لها مفاعلة حثية متزايدة للتوافقيات عالية التردد، كمفاعل شبكي وتشكل مع المكثفات مرشحًا للتوافقيات الأعلى. يتم توصيل المكثفات بين نقاط الاتصال في المثلثات المفتوحة لأقسام ملفات التعويض والسلك المحايد، ويمكن أن تشكل مرشحًا واحدًا (انظر الشكل 7) أو مرحلتين أو ثلاث مراحل لترددات مختلفة. قيمة الحث
يمكن تحديد أقسام ملف التعويض بموثوقية كافية من خلال المعلمات المقدرة - التيار المقنن ونسبة التحويل. على سبيل المثال، متى التصنيف الحالي I n = 25A ونسبة التحويل ktr = 1/3 قسم الجهد
ستكون U sec =Uph إلى tr =220/3=73V، المقاومة Z sec =Usec/Inom=73/25=2.9 أوم (مع إهمال المقاومة النشطة الصغيرة للملف) تعتبر حثية، ومن ثم محاثة القسم

Lsec =Z sec /w=2.9/314-10 =9.2mH. في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الطبيعة غير الخطية للمقاومة: مع انخفاض الحمل، تزداد المقاومة.

عند طلب محول ذاتي، يجب تحديد إمكانية توصيل المكثفات في طلب التصنيع.

الحالة الخاصة هي محول ذاتي balun، مصمم خصيصًا لتشغيل حمل أحادي الطور (انظر الشكل 8 و9). للحصول على تناسق أكبر للتيارات عبر الأطوار، يمكن جعل نسبة التحويل أكبر من 1/3، مع زيادة طفيفة في تيار السلك المحايد.

دعونا ننظر إلى هذا مع مثال. عند مدخل الشبكة ثلاثية الطور يوجد قاطع دائرة أوتوماتيكي مصمم للعمل على المدى الطويل الحالي المسموح به 25 أ. مطلوب توصيل محول لحام بقوة 10 كيلو فولت أمبير (جهد التيار الكهربائي 220 فولت ، تيار اللحام 160 أمبير ، الجهد حركة خاملة 60 فولت، دورة التشغيل 60%). التيار الذي يستهلكه محول اللحام سيكون 10-1000/220=45.5 أمبير، ومع الأخذ في الاعتبار الطاقة الكهروضوئية، سيكون التيار المكافئ 45.5-//0.6=35.2 أمبير، وهو أعلى 1.4 مرة من التيار المسموح به. بالطبع، يمكنك استخدام محول تلقائي تقليدي 380/220 فولت، مصنوع على أساس محول OSMR-6.3 (طاقة 6.3 كيلو فولت أمبير)، وفي هذه الحالة سيتم إعادة توزيع الحمل فقط على مرحلتين (التيار الخطي - 20.3 أ)، ولكن من الممكن استخدام محول ذاتي بالون (انظر الرسم البياني الشكل 9) مع نسبة تحويل 1/2، وتحويل حمل أحادي الطور إلى حمل ثلاثي الطور ومساواة الحمل عبر جميع المراحل، مما يقلل التيار في الشبكة إلى 17.6 أ، مع وجود التيار في الوضع المحايد، في حالة عدم وجود أحمال أخرى سيكون أيضًا 17.6 أ.

في هذه الحالة، يمكن إجراء المحول الذاتي على أساس محول TSR-6.3. يمكنك أيضًا استخدام محول ذاتي من نوع balun بنسبة تحويل 1/3، مما يحد من التيار في مرحلة التشغيل على المدى الطويل المسموح به القواطع- تيار 23.4 أمبير، بينما في المرحلتين الأخريين سيتدفق تيار 11.8 أمبير في حالة عدم وجود تيار في السلك المحايد.

يمكن تصنيع المحول الذاتي على أساس المحول TSR-2.5.

يظهر الانخفاض في خسائر الشبكة مقارنة بالاتصال المباشر في الجدول 2.

الجدول 2

مع الأخذ في الاعتبار أن محول اللحام يولد توافقيات عالية التردد، بما في ذلك مضاعفات الثلاثة، فيجب إعطاء الأفضلية لمحول ذاتي بالون.

تم إجراء اختبارات المحولات الذاتية ATS-S في مختبر UE METZ الذي سمي باسمه. في و. تم عرض كوزلوف نتائج إيجابيةوأكدت فعاليتها بالكامل (انظر الملحق 1 "نتائج اختبار المحول الذاتي ATS-S-25").

ومن المخطط تطوير سلسلة من المحولات الذاتية من 25 إلى 100 كيلو فولت أمبير كما في نسخة مفتوحة IP00، وفي العبوات الواقية لإصدارات IP21 للتثبيت تحت مظلة وIP54 للتثبيت في الهواء الطلق، بما في ذلك مباشرة على دعامات خطوط الكهرباء 0.4 كيلو فولت. في المحولات الذاتية، إذا لزم الأمر، من أجل زيادة أو تقليل الجهد، قد يكون من الممكن تبديل صنابير التحكم أثناء تركيبها.

حاليا يقبل المصنع الطلبات الفرديةللمحولات الذاتية ATS-S بقدرة تصل إلى 100 كيلو فولت أمبير.

المرفق 1

نتائج اختبار المحول الذاتي ATS-S-25

باستخدام مثال خط كهرباء بأربعة أسلاك - 0.4 كيلو فولت