3. REGULACJA NAPIĘCIA TRANSFORMATORÓW

3.1 Podstawy teoretyczne

3.1.1 Regulacja napięcia w sieciach

Zagadnienie regulacji napięcia we współczesnych systemach elektroenergetycznych wiąże się

z regulacją rozpływu mocy biernej. Celem tej regulacji jest utrzymywanie odpowiednich wartości

napięcia u odbiorców oraz zapewnienie maksymalnej niezawodności pracy systemu przy minimalizacji

strat przesyłu energii elektrycznej. Występujące w sieciach spadki napięć w ustalonej pracy systemu

powodują odchylenia napięcia od wartości znamionowych. Dopuszcza się odchylenia wynoszące ±5%,

a niekiedy do ±10%. Odchylenia napięcia zmieniają się stosunkowo wolno i mogą być długotrwałe.

W sieciach występują też większe zmiany wartości napięcia zwane wahaniami napięcia. Są one

spowodowane pracą niektórych odbiorników energii elektrycznej (silniki, piece łukowe) oraz

zakłóceniami w pracy systemu, zwłaszcza zwarciami. Amplitudy wahań napięcia są znaczne,

przekraczają wartości znamionowe nawet kilkakrotnie (np. przepięcia) ale są krótkotrwałe (kilka

sekund).

System elektroenergetyczny ma wielopoziomową, hierarchiczną strukturę. Struktury układu

regulacji napięcia i mocy biernej powinna być dostosowane do struktury systemu. W krajowym

systemie elektroenergetycznym przyjmuje się 3 lub 4 poziomy tej struktury.

Poziom 1 (najniższy) - układy regulacji elementów systemu: generatorów, transformatorów,

baterii kondensatorów statycznych, dławików oraz wprowadzanie kompensatorów synchronicznych.

Dopuszcza się odchylenia napięcia nie przekraczające ±5%.

Poziom 2 - układy regulacji zespołów elementów w węzłach wytwórczych systemu lub w

małych (autonomicznych) obszarach systemu (np. GPZ, linie 30kV). Regulacja napięcia odbywa się

poprzez zmianę przekładni transformatorów, zastosowanie transformatorów dodawczych, zmianę

konfiguracji sieci, wytwarzanie odpowiedniego rozpływu mocy biernych w liniach.

Niektórzy autorzy publikacji włączają do tego poziomu sieć 110 kV, inni wprowadzają ją do poziomu

trzeciego.

Poziom 3 - stanowi układ regulacji sekcji systemu 110 kV z pętlami regulacji zamkniętymi

poprzez ODM (Okręgowa Dyspozycja Mocy). Dla poziomu 2 i 3 dopuszczalne odchylenia napięcia

wynoszą ±3%.

Poziom 4 - (najwyższy), to linie 400 i 220 kV pod zarządem KDM (Krajowej Dyspozycji Mocy).

Dla tego poziomu przewiduje się następujące metody i układy regulacji:

- zmiana mocy biernej generowanej przez generatory synchroniczne w dużych elektrowniach,

- wytwarzanie odpowiedniego rozpływu mocy biernych w liniach,

- stosowanie urządzeń automatycznej regulacji napięcia i mocy biernej typu ARNQ czy ARNE,

- instalowanie urządzeń kompleksowej regulacji napięcia i mocy biernej typu KRNQ.

Układy ARNQ i KRNQ oddziałują na prąd wzbudzenia generatorów i położenie przełącznika

zaczepów autotransformatorów sprzęgłowych. Dla tego poziomu dopuszczalne odchylenia napięcia

wynoszą ±1%.

3.1.2. Zaczepowa regulacja napięcia transformatorów

Regulacja napięcia transformatora poprzez zamianę jego przekładni polega na zmianie liczby

zwojów czynnych w obu uzwojeniach lub tylko w jednym z nich. Pierwsze rozwiązanie, choć lepsze, jest

bardzo kosztowne, dlatego najczęściej stosuje się regulację tylko po jednej stronie. Istotną sprawą jest

tu także wysokość napięcia, gdyż przy niższym napięciu przełączniki zaczepów musiałyby być

dostosowane do przypływu większych prądów.

W Polsce transformatory o mocach do ok. 70 MV∙A i napięciach do 110 kV mają przełączniki

zaczepów po stronie GN. Zmiana przekładni może się odbywać w stanie beznapięciowym albo pod

obciążeniem.

Zmiana przekładni w stanie beznapięciowym jest stosowana głównie w transformatorach ze

średnich napięć na niskie. Zakresy regulacji są następujące:

transformatory 1600 kV∙A, +5% ÷ -10%, co 5%,

transformatory 1000 kV∙A, +5% ÷ -2x2,5%, co 5%,

transformatory 100 - 630 kV∙A, +5% ÷ -10%, co 5%,

transformatory 40 kV∙A, +2,5% ÷ -7,5%, co 2,5%.

Zaczepy przestawiane są sezonowo, na wiosnę i w jesieni.

Transformatory z regulacją napięcia pod obciążeniem noszą nazwę transformatorów

regulacyjnych. Opłaca się ją stosować dopiero w stacjach 110/SN, przełączniki zaczepów są bowiem

drogie. Przy mocy znamionowej transformatora 1 MV∙A koszt przełącznika zaczepów jest prawie równy

kosztowi transformatora. Dopiero przy ok. 18 MV ∙ A koszt przełącznika wynosi ok. 20% kosztów

transformatora. Przykładowe zakresy regulacji transformatorów WN/SN wynoszą:

dla mocy 25 i 40 MV∙A, ±16%, co 1,33%,

dla mocy 6,3 - 20 MV∙A, ±10%, co 1% ±9 stopni,

dla mocz 32,4 - 63 MV∙A, 3-uywojeniowe, ±10%, co 1,66% ±6 stopni.

Warto zauważyć, że skokowa regulacja napięcia transformatorów jest przyczyną wahań napięcia w

sieci i dąży się do tego, aby skok regulacji był możliwie mały.

Stosowane są różne schematy (układy) regulacji. O wyborze schematu decyduje wiele

czynników, w tym między innymi charakter i rozmiar zmian reaktancji zwarciowej, wartość napięcia

przy próbie udarowej, a także wielkość strat mocy w uzwojeniu regulacyjnym. Przenoszenie stałej mocy

przy napięciu niższym niż znamionowe pociąga za sobą wzrost strat proporcjonalnie do zakresu

regulacji. Zdarza się zatem, że transformatory regulacyjne są tak wykonywane, iż do pewnego poziomu

napięcia (poniżej znamionowego) obowiązuje regulacja przy stałej mocy a poniżej tej granicy - przy

stałym prądzie.

Układy przełączników zaczepów pod obciążeniem muszą być tak wykonane, aby nie

powodowały zwierania zwojów lub przerw w uzwojeniach. W tym celu między przełączane styki

włączone są odpowiednie rezystancje lub reaktancje.

Podczas przerywania prądu łuk mógłby powodować zanieczyszczenie oleju. Stosuje się więc

odpowiednie konstrukcje zabezpieczające przed kontaktem oleju transformatora z olejem przełącznika

zaczepów. Najczęściej przełączniki zaczepów umieszczone są w specjalnym zbiorniku z olejem. Zbiornik

ten może być umieszczony wewnątrz kadzi transformatora lub na zewnątrz. Umieszczenie

przełącznika zaczepów na zewnątrz daje następujące korzyści:

możliwość przeglądów i napraw przełącznika bez opróżnienia transformatora w oleju,

możliwość zastosowania oddzielnych zabezpieczeń przełącznika zaczepów,

brak kontaktu oleju przełącznika i transformatora oraz możliwość analizy chromatograficznej

oleju przełącznika.

Wymienione cechy dodatnie okupione są wyższymi kosztami i kłopotami z izolacją. Poszukuje

się zatem nowych rozwiązań przełączników zaczepów. Znane są rozwiązania, w których przerywanie

prądu odbywa się w powietrzu (prądy przerywane do 1000 A) lub w próżni (prądy przerywane do 2000

A, napięcie stopnia do 2 kV). Podejmowane są w świecie również próby wykorzystania tyrystorów jako

elementów komutacyjnych. Tyrystorowe układy regulacji są prostsze w eksploatacji ale wrażliwe na

przepięcia.

Nadal jednak najszersze zastosowanie mają przełączniki mechaniczne, olejowe, rezystancyjne,

pracujące w tzw. układzie Jansena. Czas przełączania wynosi 2 okresy (0,04 s). Maksymalnie prądy

przełączania wynoszą 3000 A, maksymalne napięcie stopnia 5 kV a maksymalna moc stopnia - 7 MV∙A.

W niektórych krajach stosowane są przełączniki dławikowe (reaktancyjne). Mają one pewne

zalety w stosunku do rezystancyjnych, jak większa pewność pracy układów stykowych, większa liczba

stopni. Mają jednak także wady: mniejszą prędkość przełączeń, większe rozmiary, dłuższy czas palenia

się łuku.

Uzwojenia z regulowaną liczbą zwojów są zazwyczaj połączone w gwiazdę i umieszczone przy

punkcie zerowym uzwojeń transformatora. Gdy transformatory mają obniżoną izolację punktu

gwiazdowego i punkt ten może być uziemiony, przełącznik gwiazdowy może być wykonany na napięcie

znacznie niższe od napięcia znamionowego transformatora.

Przełączniki zaczepów wymagają odpowiednich zabezpieczeń. Niektóre zakłócenia są

obejmowane działaniem zabezpieczeń transformatora. Stosuje się także dodatkowa układy, są to

zabezpieczenia:

od przepięć; odgromniki, nieliniowe rezystory,

od zakłóceń w kadzi przełącznika; dodatkowe zabezpieczenie gazowo-przepływowe,

układy blokujące działanie przełącznika przy zbyt wysokich lub zbyt niskich napięciach, przy

przeciążeniach prądowych uzwojeń, przy zbyt niskiej temperaturze otroczenia,

blokady i zabezpieczenia mechaniczne.

Większość zabezpieczeń przełącznika zaczepów powoduje wyłączenie transformatora.

3.1.3. Automatyczna regulacja napięcia transformatora

Automatyczna regulacja napięcia transformatora polega na zmianie położenia przełącznika

zaczepów o "n" stopni tak, aby napięcie regulowane (np. strony dolnego napięcia mieściło się w

dopuszczalnym zakresie zmian). Realizowane jest to przez specjalne układy automatyki regulacyjnej.

Transformator jest obiektem regulacji o działaniu nieciągłym, a częstość przełączeń przełącznika

zaczepów transformatora jest ograniczona. Czynniki te decydują o pewnych specyficznych cechach

układu automatycznej regulacji napięcia transformatora. Są to regulatory: wolnodziałające, krok po

kroku, nieciągłe, nieliniowe z opóźnieniem. Własności regulacyjne transformatorów są tym lepsze im

większa jest dopuszczalna częstość przełączania. Producenci transformatorów dopuszczają średnią

częstość przełączeń poniżej 60 na dobę. W praktyce czas między przełączeniami zmienia się w ciągu

doby od kilku (5-10) minut do kilku godzin (3-5).

Wymagania stawiane układom automatycznej regulacji napięcia transformatora

Punkt wyjścia, podczas określania nastawień zaczepów, stanowią wymagania stawiane

napięciom odbiorników. Im większe odchylenia napięć na odbiornikach zostaną dopuszczone, tym

łatwiej będzie regulować napięcie.

W czasie pracy transformatora nie mogą być trwale przekraczane dopuszczalne maksymalne

wartości prądów i napięć obu uzwojeń.

Na podstawie tak sformułowanych wymagań ogólnych układom automatycznej regulacji

napięcia transformatorów stawia się następujące wymagania szczegółowe:

1. Dokładność regulacji. Strefa nieczułości, nie może być mniejsza niż wynosi napięcie między

sąsiednimi zaczepami (napięcie stopniowe). Gdyby tak było, układ byłby niestabilny, powodowałby

nieustanną zmianę zaczepów.

2. Opóźnienie działania. Regulator nie powinien reagować na chwilowe, krótkotrwałe wahania

napięcia, dlatego powinien działać z odpowiednim opóźnieniem. Wynika to także z troski o

właściwą eksploatację przełącznika zaczepów.

3. Jakość regulacji. Dobrą jakość regulacji uzyskuje się dzięki uzależnieniu opóźnienia działania od

wartości odchyłki napięcia poza strefą niedziałania, całkowaniu uchybu regulacji poza strefą

niedziałania oraz wysyłaniu impulsu przełączającego wtedy, gdy całka osiągnie nastawioną wartość.

4. Odpowiednie blokady. Układ musi być wyposażony w wiele elementów dodatkowych

uniemożliwiających jego działanie przy zbyt wysokich lub zbyt niskich napięciach i dużych

przetężeniach (np. przy zwarciach, gdy działanie układu regulacji może być szkodliwe). Warto tu

jednak zauważyć, że od lat istnieją projekty forsowania napięcia transformatora w pewnych stanach

ruchowych sieci. Gdyby je zrealizowano, wówczas rola i sposób nastawiania pewnych członów

blokujących uległaby zmianie.

5. Uniwersalność. Powinna istnieć możliwość zastosowania układu regulatora od różnych

transformatorów zainstalowanych w różnych punktach sieci, przy różnej jej konfiguracji. Regulator

powinien nadawać się do wykorzystania w kompleksowych układach regulacji napięcia i mocy

biernej. Powinien umożliwiać programowane, zdalne nastawienie wielkości zadanej z

wykorzystaniem systemów cyfrowych włącznie.

Regulatory powinny zatem umożliwiać:

nastawienie ręczne, programowe i zdalne wartości zadanej,

nastawienie strefy niedziałania,

kształtowanie odpowiedniej charakterystyki czasowej,

nastawienie kompensacji prądowej,

nastawienie członów blokujących.

Model matematyczny układu regulacji napięcia transformatora

Schemat zastępczy transformatora regulacyjnego przedstawiono na rys. 3.1, natomiast na

rys.3.2 blokowy schema, strukturalny układu automatycznej regulacji napięcia transformatora.

Rys. 3.1. Schemat zastępczy transformatora regulacyjnego

Rys.

3.1

. Blo

kow

y sc

hem

at s

truk

tura

lny

ukła

du a

utom

atyc

znej

reg

ulac

ji na

pięc

ia tr

ansf

orm

ator

a

Ogólny algorytm regulacji

Jeżeli transformator znajduje się w dopuszczalnym obszarze pracy, to regulator utrzymuje

zadaną wartość wielkości regulowanej, w opisywanym przypadku jest to napięcie strony wtórnej U2.

Jeżeli przekroczona jest którakolwiek z dopuszczalnych wartości ograniczających zakres pracy

transformatora, to regulator jest blokowany (możliwy jest inny algorytm, np. utrzymuje się daną

graniczną wartość odpowiedniej wielkości).

Jeżeli uchyb regulacji (odchyłka napięcia od wartości zadanej) jest mniejszy niż wynosi strefa

nieczułości (może być połowa strefy nieczułości), to przełącznik zaczepów nie jest przełączany.

Jeżeli uchyb regulacji jest większy niż wynosi strefa nieczułości (lub połowa strefy nieczułości),

to przełącznik zaczepów jest przełączany po nastawionym opóźnieniu.

Opóźnienie działania regulatora może być stałe lub zmienne, zależne od wartości uchybu

regulacji. Jeżeli zakres zmian napięcia przekracza zakres regulacji zaczepowej, to utrzymywana jest

przekładnia transformatora odpowiadająca końcowym zaczepom regulacyjnym.

Struktura układu regulacji i algorytm szczegółowy

Uproszczony schemat układu regulacji napięcia transformatora przedstawiono na rys. 3.3.

Człon pomiarowy (1)

Członem mierzącym może być przekaźnik z nastawialną strefą nieczułości DB (c). DO członu

podawane jest napięcie (uchyb regulacji)

𝐷𝑈 = 𝑈2𝑟 − 𝑈2𝑘′

gdzie:

𝑈2𝑟 - wartość zadana napięcia regulowanego, która może być stała; może się zmieniać według

określonego programu, może być ustawiona ręcznie lub zadawana zdalnie;

𝑈2𝑘 - napięcie mierzone z uwzględnieniem kompensacji spadku napięcia w linii (liniach)

zasilanej przez transformator.

𝑈2𝑘 = 𝑈2 − 𝐼𝑃𝑅𝑘 − 𝐼𝑄𝑋𝑘

gdzie:

𝑅𝑘 (𝑋𝑘) - nastawiane wartości rezystancji (reaktancji) w układzie kompensacji.

Na wyjściu członu pomiarowego pojawia się sygnał "e" o wartościach

e = 0 gdy DB≤DU≤DB,

e= + 1 gdy DU>DB,

e= - 1 gdy DU<-DB,

Opóźnienie działania układu regulacji wynika z chęci uniknięcia przełączania zaczepów podczas

krótkotrwałych zmian napięcia.

Na wyjściu członu czasowego (2) pojawi się sygnał "b" w zależności od relacji czasu trwania

odchylenia napięcia, od wartości zadanej w stosunku do czasu nastawionego oraz w zależności od

wartości sygnału "e", tzn.

b = 0 gdy 𝑡 ≤ 𝑇𝑑, przy dowolnym e,

b= + 1 gdy 𝑡 > 𝑇𝑑 i 𝑒 = −1,

b= - 1 gdy 𝑡 > 𝑇𝑑 i 𝑒 = +1.

Opóźnienie może być stałe

𝑇𝑑 = 𝑇𝑑𝑜,

lub zmienne, zależne od wartości odchyłki napięcia

Rys.3

.3.

Upro

szczony s

chem

at

ukła

du r

eg

ula

cji

transfo

rmato

ra

𝑇𝑑 =𝑇𝑑𝑜

|𝐷𝑈𝐷𝐵|

.

Przełącznik zaczepów

Zmiana pozycji przełącznika zaczepów zależy od wartości sygnału "b", tzn.

𝑛𝑖 = 𝑛𝑖−1 + 𝑏,

gdzie: 𝑛𝑖−1 (𝑛𝑜) − początkowy numer (pozycja) przełącznika zaczepów.

Przekładnia transformatora dla i-tego kroku wynosi

𝑎1 = 1 + 𝑛𝑖𝐷𝑎

W związku z ograniczeniem zakresu regulacji realizowanymi w członie (3) otrzymuje się

𝑎 = 𝑎1 𝑑𝑙𝑎 −𝑎𝑀1 ≤ 𝑎𝑖 < +𝑎𝑀2,

𝑎 = 𝑎𝑀1 𝑑𝑙𝑎 𝑎𝑖 > 𝑎𝑀1 ,

𝑎 = −𝑎𝑀2 𝑑𝑙𝑎 𝑎𝑖 < −𝑎𝑀2,

przy czym

𝑎𝑀1 = 1 + 𝑛𝑀1𝐷𝑎 ,

𝑎𝑀2 = 1 − 𝑛𝑀2𝐷𝑎 ,

gdzie: 𝑛𝑀1 − największy numer odczepu w kierunku zwiększania przekładni,

𝑛𝑀2 − największy numer odczepu w kierunku zwiększania przekładni;

często 𝑛𝑀1 = 𝑛𝑀2 .

3.2 Przegląd konstrukcji regulatorów napięcia transformatora.

Układy automatycznej regulacji napięcia transformatora były dawniej regulatorami

elektromechanicznymi. Potem do budowy tych regulatorów wykorzystywano elementy magnetyczne-

transduktory. Obecnie produkowane są regulatory elektroniczne, cyfrowe.

Chętnie stosowanym regulatorem, produkowanym w Zakładzie Remontowym Energetyki w

Gdańsku jest regulator typu RNTH-3, przeznaczony do utrzymywania stałego poziomu napięcia w sieci

za pomocą transformatora regulacyjnego z przełącznikiem zaczepów pod obciążeniem.

Regulator zawiera następujące elementy:

przełącznik rodzaju pracy (ręczna, wewnętrzne programowanie, zdalne programowanie),

nastawnik poziomu napięcia,

układ pomiarowy,

układ kompensacji prądowej,

nastawnik strefy niedziałania,

układ opóźnienia działania,

układ blokad napięciowych,

układ zasilający.

Schemat ideowy regulatora przedstawiono na rys. 3.4.

Nastawnik poziomu napięcia składa się z transformatora (3), dwóch par przełączników: (1), (2)

dla poziomu dziennego i (18),(27) dla poziomu nocnego oraz przekaźnika (36) przełączającego

regulator na poziom dzienny lub nocny. Zmiany nastawionego poziomu napięcia dokonuje się

pokrętłami wymienionych przełączników. Napięcie wyjściowe z nastawnika doprowadzone jest do

układu pomiarowego, który składa się z mostka prostowniczego i mostka pomiarowego. W skład

mostka pomiarowego wchodzą dwie Diody Zenera oraz dwa rezystory. Wytworzona w układzie

pomiarowym odchyłka napięcia jest wzmacniana we wzmacniaczu wstępnym (1OS1) o wzmocnieniu

nastawianym dzielnikiem napięcia. Zmieniając przełącznikiem (19) odczepy na rezystorze dzielnika

napięcia zmienia się nastawienie strefy niedziałania regulatora (DB).

Wzrost odchyłki napięcia do wartości, przy której następuje nasycenie wzmacniacza

wstępnego, oznacza osiągnięcie granicy strefy niedziałania. Przy napięciu nasycenia tego wzmacniacza

następuje zmiana charakteru pracy układu opóźnienia działania z inercyjnego na całkujący.

Zasadniczym elementem układu opóźniającego jest wzmacniacz końcowy (2OS2). Wspomniana

zamiana charakteru pracy układu dokonuje się za pomocą styku kontaktronu Z2, który powoduje

wyłączenie odpowiedniego rezystora (R5) z pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. W pętli tej

pozostaje kondensator, toteż przy odchyłce napięcia większej niż strefa niedziałania wzmacniacz

końcowy (2OS2) pracuje jako integrator. Gdy jego napięcie wyjściowe osiąga wartość progową,

określoną układami (40) i (41), wówczas następuje wygenerowanie impulsu powodującego zadziałanie

przekaźników wyjściowych podwyższania napięcia (23) lub obniżania napięcia (24), równocześnie

zapala się jedna z żarówek "wyżej" lub "niżej" na płycie czołowej regulatora. Zależność czasu

opóźnienia działania regulatora od wielkości odchyłki napięcia poza strefę niedziałania podano na rys.

3.5. Na rysunku Ԑ oznacza strefę niedziałania (DB). Czas opóźnienia podawany jest dla odchyłki napięcia

0,25% poza strefą niedziałania.

R

ys.

3.4

. S

chem

at

ideow

y r

eg

ula

tora

RN

TH

-3

Rys. 3.5. Charakterystyki czasowe regulatora RNTH-3

Impuls sterujący przełącznikiem zaczepów trwa tak długo, aż nastąpi zadziałanie przełącznika

zaczepów. W chwili zadziałania następuje zwarcie zestyku pomocniczego w mechanizmie napędu, co

powoduje zadziałanie przekaźnika (29) i rozładowanie jego stykiem (2OZ1) kondensatora w układzie

opóźnienia działania. Zadziałanie układu wyjściowego powtarza się aż do momentu, gdy odchyłka

napięcia zostanie wprowadzona do strefy niedziałania.

W skład regulatora wchodzi układ kompensacji prądowej. Jest on stosowany w celu

uzależnienia wartości napięcia regulowanego od obciążenia biernego i czynnego. W skład układu

wchodzi przekładnik prądowy (11), dławik kompensacji (15) i rezystor kompensacji (14). Podczas

przepływu prądu o wartości 0,25 A (5 A w uzwojeniu wtórnym przekładnika (11)) przez uzwojenie

pierwotne dławika, występuje na nim spadek napięcia o wartości 11 V.

Zaczepy dławika i rezystora oraz przełączniki segmentowe umożliwiają nastawienie poziomu

kompensacji na reaktancji i na rezystancji od zera do ±11 % co 1%.

Regulator zawiera także układy blokad napięciowych, blokujących jego działanie przy zbyt

niskich lub zbyt wysokich napięciach. Układ zawiera transformator (4), układ diod, potencjometry

nastawcze progów działania (8 U<) i (9 U>) oraz układ przerzutników (42).

Ważniejsze dane techniczne regulatora są następujące:

Zakres nastawy poziomu napięcia ±15%, co 1%,

Zakres nastawy strefy niedziałania 1-6%, co 0,5%,

Zakres nastawy opóźnienia 1-4 min., co 1 min dla odchyłki 0,25% poza strefą

niedziałania,

Zakres nastawy blokady nadnapięciowej 1,05-1,20 𝑈𝑛,

Zakres nastawy blokady podnapięciowej 0,80-0,95 𝑈𝑛,

Kompensacja prądowa ±𝑋𝑘 = 0 − 11%, ± 𝑅𝑘 = 0 − 11%, co 1%,

Dokładność regulacji 1%.

3.4. Badanie regulatora RNTH-3

Rys.3.6. Uproszczony schemat powiazan elementów układu regulacji napiecia transformatora i

schemat układu pomiarowego do badania regulatora.

Rys. 3.7. Widok płyty w nadstawce stołu laboratoryjnego (regulacja napiecia transformatora)

Program ćwiczenia:

1. Sprawdzenie zgodności połączeń układu pomiarowego ze schematem,

2. Sprawdzenie poprawności działania regulatora

a) Sprawdzenie zachowania się regulatora po podaniu napięcia znamionowego na wejście

pomiarowe:

- Nastawić za pomocą autotransformatora At1 wartość napięcia U1=100 V,

- Za pomocą autotransformatora At2 nastawić napięcie U2=100 V,

- Nastawić minimalne opóźnienie działania regulatora i minimalną strefę niedziałania,

- Nastawić zerową wartość kompensacji prądowej (dla R i X wcisnięte klawisze 1 i 7 – zgodnie

z tabelką zamieszczoną na płycie regulatora),

- Załączyć regulator do pracy,

- Ocenić zachowanie się regulatora porównując z oczekiwanym jego zachowaniem w takich

warunkach,

b) Jak w p. a), ale bezpośrednio po załączeniu regulatora doregulować wartości napięć: U1=100V

i U2=100 V przy zerowej pozycji przełącznika zaczepów. Ocenić zachowanie się regulatora

porównując z oczekiwanym jego zachowaniem w takich warunkach,

c) Nastawić warunki jak w p. a), załączyć regulator do pracy po czym obniżyć napięcie U1 do

wartości 90V. Ocenić zachowanie się regulatora porównując z oczekiwanym jego

zachowaniem w takich warunkach,

d) Powtórzyć badania wg punktu c) przy ustawieniu strefy niedziałania regulatora na maksimum.

Porównać zachowanie się regulatora w tym przypadku z jego zachowaniem się przy strefie

niedziałania ustawionej na minimum,

e) Nastawić warunki jak w p. a) (strefę niedziałania ponownie ustawić na minimum), po czym

napięcie U2 obniżyć do 0 V a napięcie U1=90 V. Następnie podnosić powoli napięcie U2 od 0

aż do wartości maksymalnej (150V) obserwując zachowanie się regulatora. Powtórzyć ten

punkt przy napięciu U2 zmienianym od wartości maksymalnej do 0V. Zinterpretować wyniki

badań i wyjaśnić rolę obwodów regulatora zasilanych z AT2.

f) Ocenić zakres działania blokady napięciowej regulatora (podnapięciowej i nadnapięciowej),

g) Sprawdzić kierunek działania regulatora i ocenić strefę niedziałania. W tym celu nastawić strefę

niedziałania na wartość 6%, na AT1 i AT2 nastawić 100 V a następnie powoli podwyższać

napięcie obwodu pomiarowego, a później obniżać. Ocenić kierunek działania regulatora i

oszacować wartość strefy niedziałania.

h) Sprawdzenie układu kompensacji prądowej.

Nastawić strefę niedziałania na 1.5%. Za pomocą autotransformatorów odtworzyć znamionowe

warunki pracy transformatora (U1,U2 = 100 V; I=3 A), pamiętając na początku próby o

sprowadzeniu regulatora do równowagi. Nastawić maksymalną kompensację prądową (dla R i

X wciśnięte klawisze 1 i 12). Ocenić wpływ układu kompensacji prądowej na efekt działania

regulatora i ocenić poprawność działania tego układu.

i) Powtórzyć p. h) dla kompensacji ustawionej przez wciśnięcie klawiszy 6 i 7. Ocenić wyniki.

j) Powtórzyć p. i) przy biegu jałowym transformatora. Ocenić wyniki.

Uwagi:

- Podczas każdej próby zwracać uwagę na to, aby początkowa wartość napięcia (przed działaniem

regulatora) nastawionego w obwodzie pomiarowym regulatora (autotransformator AT1)

odpowiadała zerowemu położeniu przełącznika zaczepów,

- Dla każdej próby należy w sprawozdaniu zamieścić opis sposobu działania regulatora z

uwzglednieniem wyników odpowiednich pomiarów i stanów przełącznika zaczepów.

Tabela pomiarowa

L.p. Nastawy na

regulatorze

Oczekiwana reakcja

regulatora

Zachowanie

regulatora (stan

przełącznika

zaczepów, wartości

napięć)

Ocena działania

regulatora

1

2

…