Переходный процесс и конечное распределение напряжения

Показанные на рис. 10.12, а и б кривые распределения напряжения при соответствуют начальному моменту процесса, т. е. t = 0. После этого начинается переходный процесс, в конце которого – через достаточный промежуток времени – волна напряжения распределяется равномерно вдоль обмотки. При заземленной нейтрали конечное распределение напряжения изображается наклонной линией MN на рис. 10.14а, а при изолированной нейтрали вся обмотка приобретает в конечный момент времени один и тот же потенциал, изображенный на рис. 10.14, б прямой параллельной оси абсцисс. Как мы уже говорили выше, переход от начального распределения напряжения к конечному совершается путем колебаний, протекающих во времени и пространстве.

Анализ процесса на этой стадии представляет значительную сложность, так как приходится учитывать влияние существующих между частями обмотки связей, которые не могут быть выражены каким-либо простым законом.

В зависимости от того или иного допущения, которое мы делаем относительно указанных связей, получается то или иное выражение для закона протекания колебания в обмотке трансформатора. При самых простых допущениях искомое выражение получается как интеграл дифференциального уравнения в частных производных не ниже четвертого порядка. Подробный анализ дает следующие результаты: а) процесс, происходящий в обмотке, является периодическим и затухает по закону экспоненциальной функции; напряжение изменяется в пространстве по координате х, т. е. по длине обмотки и во времени в каждой точке последней; б) конечное распределение напряжения (линии MN и на рис. 10.14, а и б) можно рассматривать, как оси, относительно которых происходит колебательный процесс; пределы возможных колебаний лежат в заштрихованных областях на рис. 10.14, а и б; в) разность между конечным и начальным распределениями напряжения можно разложить в ряд гармонических, причем для трансформаторов с заземленной нейтралью получается ряд, состоящий из одной, двух, трех и т. д. полуволн (рис. 10.14, в), а для трансформаторов с изолированной нейтралью – ряд, состоящий из ¼, ¾ , и т. д. волны (рис. 10.14, г); во времени высшие гармонические пульсируют с частотой пропорциональной порядку гармонической v.

Гармонические напряжения разных порядков распространяются вдоль обмотки с разными скоростями, поэтому проникающая в обмотку волна непрерывно деформируется. Рис. 10.15, а для заземленной нf рис. 10.15, б для изолированной нейтрали показывают примерное распределение напряжения вдоль обмотки в различные моменты времени, причем на кривых обозначено время в долях периода колебания с момента установления начального распределения напряжения. Кроме того, анализ позволяет заключить, что волновое сопротивление обмотки трансформатора не является величиной постоянной, но представляет собой функцию от порядка гармонической. Как в отношении деформации волны, так и волнового сопротивления трансформатор резко отличается от линии передачи, по которой волна распределяется почти без искажения, причем линия имеет постоянное волновое сопротивление для всех волн и импульсов.

Аналогичным образом ведется рассмотрение более сложных явлений при набегании на трансформатор апериодического импульса любой формы. Если импульс имеет характер высокочастотного колебания, то возникает опасность резонанса импульса данной частоты и одной из гармонических. В результате можно считать, что в трансформаторе могут возникнуть значительные градиенты напряжения как между обмоткой трансформатора в данной ее точке и землей, так и между соседними частями обмотки. В каждом из этих случаев трансформатор может потерпеть аварию, часто надолго выводящую его из строя.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 332; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!