|
|
шпоры эл маш. 8. Трансформатор
8. Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
Основными частями конструкции трансформатора являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, система охлаждения.Магнитная система (магнитопровод) трансформатора — комплект элементов (чаще всего пластин) электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определённой геометрической форме, предназначенный для локализации в нём основного магнитного поля трансформатора. Часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, называется — стержень, часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется — ярмо. от пространственного расположения стержней, выделяют: Плоская, Пространственная, Симметричная, Несимметричная магнитная система.
Обмотка — совокупность витков(Основным элементом обмотки является виток — электрический проводник, или ряд параллельно соединённых таких, однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора), образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках. Проводник обмотки в силовых трансформаторах обычно имеет квадратную форму для наиболее эффективного использования имеющегося пространства. При увеличении площади проводника проводник может быть разделён на два и более параллельных проводящих элементов с целью снижения потерь на вихревые токи в обмотке и облегчения функционирования обмотки. Проводящий элемент квадратной формы называется жилой. Каждая жила изолируется при помощи либо бумажной обмотки, либо эмалевого лака.
Бак в первую очередь представляет собой резервуар для масла, а также обеспечивает физическую защиту для активного компонента. Он также служит в качестве опорной конструкции для вспомогательных устройств и аппаратуры управления. Перед заполнением маслом бака с активным компонентом внутри из него выкачивается весь воздух, который может подвергнуть опасности диэлектрическую прочность изоляции трансформатора. При увеличении номинальной мощности трансформатора воздействие больших токов внутри и снаружи трансформатора оказывает влияние на конструкцию. То же самое происходит с магнитным потоком рассеяния внутри бака. Вставки из немагнитного материала вокруг сильноточных проходных изоляторов снижают риск перегрева. Внутренняя облицовка бака из высокопроводящих щитков не допускает попадания потока через стенки бака. С другой стороны, материал с низким магнитным сопротивлением поглощает поток перед его прохождением через стенки бака.
|
9. Режим холостого хода трансформатора. Основные соотношения и понятия
Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (например, ферромагнитного материала, например, из трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике на вихревые токи и на гистерезис. Мощность потерь можно вычислить умножив ток холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор. Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности. Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе на холостом ходу при согласном включении обмоток приведена
Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея
Где U2 — Напряжение на вторичной обмотке,
N2 — число витков во вторичной обмотке,
Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.
ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:
ГдеU1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,
N1 — число витков в первичной обмотке.
Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение
Величины эдс определяют по формулам:
Е1 = 4,44fω1Ф0 макс10-8В,
Е2 = 4,44fω2Ф2 макс10-8В,
где ω1 и ω2 — числа витков в обмотках; f — частота, Гц; Ф0 макс — максимальное значение магнитного потока, Вб.
Разделив Е1 на Е2, получим Е1 / Е2 = ω1 / ω2. Это соотношение характеризует одно из основных свойств трансформатора : эдс в обмотках трансформатора пропорциональны количеству витков
|
24.Автотрансформаторы
Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге - меньшая стоимость
|
23. Условия параллельной работы трансформаторов.При переменном графике нагрузки экономически выгодной может оказаться установка на подстанции двух (реже – более двух) трансформаторов, которые работают на общую электросеть. При небольшой нагрузки сети работает один трансформатор, а при возрастании потребления электроэнергии параллельно подключают другой.
Параллельная работа трансформаторов возможна при соблюдении следующих требований:
1. Номинальные первичные и вторичные напряжения равны;
2. Трансформаторы имеют одинаковые группы соединения обмоток;
3. Напряжения короткого замыкания трансформаторов равны;
4. Отношение номинальных мощностей трансформаторов не превышает 3:1.
При несоблюдении первого и второго требования в цепи вторичных обмоток появляются большие уравнительные токи, которые вызывают ненужный нагрев обмоток и потери мощности.
При несоблюдении третьего и четвертого требования трансформаторы будут неравномерно нагружаться, следовательно, параллельная работа будет невозможна.
При установке трансформатора для параллельной работы с другим его фазируют, то есть определяют одноименные фазы на низшем напряжении (НН), включив в сеть обмотку высшего напряжения.
Сначала попарно определяют концы обмоток низшего напряжения (НН), между которыми нет разницы в напряжении. Затем измеряют напряжение между каждым из концов одной фазируемой стороны и двумя разноименными концами другой стороны (всего шесть измерений). Эти напряжения тоже должны быть одинаковыми.
При напряжении вторичной обмотки до 380 В для фазировки используют вольтметр или две последовательно соединенные лампы, рассчитанные на фазное напряжение.
Для получения замкнутого электрического контура нейтральные точки вторичных обмоток соединяют. У трансформаторов без заземленной нейтрали соединяют два одноименных зажима.
Высоковольтные обмотки фазируют с использованием трансформаторов напряжения.
|
10. Векторная диаграмма трансформатора в режиме холостого хода
В режиме холостого хода первичная обмотка трансформатора включена в сеть на напряжение , а вторичная разомкнута . Для этого режима справедливы уравнения
(17)
Ток первичной обмотки представляет собой намагничивающий ток трансформатора. Построение векторной диаграммы (рис.10) начинают с вектора потока . ЭДС и отстают от потока на угол 90°. Реактивная составляющая тока намагничивания совпадает по фазе с потоком, а его активная составляющая опережает поток на 90°. Намагничивающий ток несколько опережает поток . Для получения вектора первичного напряжения необходимо построить вектор и прибавить к нему падения напряжений на активном и индуктивном сопротивлениях. Из векторной диаграммы видно, что очень мал. Обычно . Трансформатор потребляет из сети реактивную мощность на создание магнитного поля в трансформаторе.
|
11. Работа трансформатора при нагрузке. Уравнения этого режима работы
При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.
Схематично, процесс преобразования можно изобразить следующим образом:
Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке.
|
26. Трансформаторы тока и напряжения.
Тт – это прибор предназначенный для преобразования тока. У которого первичная обмотка включается в цепь последовательно, а вторичная содержит измерительные приборы и реле защиты и автоматики.
Классификация ТТ: По роду установки (ТТ для работы на открытом воздухе, в закрытых помещениях, длявстраивания в эл. Оборудование), По способу установки (проходные, опорные); По числу коэффициентов трансформации (с одним, с несколькими); По числу ступеней трансформации (одноступенчатые, многоступенчатые); По выполнению первичной обмотки (одновитковые, многовитковые); По принципу преобразования тока (электромагнитные и оптико-электронные); По роду изоляции (жидкая, твердая, вязкая, газ).
Основные параметры и характеристики ТТ:
1)Номинальное напряжение – действующее значение линейного напряжения, при котором предназначен работать ТТ.2)Номинальный первичный ток.3)Номинальный вторичный ток. Принимается равным 1 А, 5А, 2,5 А.4)Вторичная нагрузка ТТ,  ,5) Коэффициент трансформации ТТ – равен отношению первичного тока ко вторичному току.
ТН предназначены для преобразования высокого напряжения в низкое стандартное напряжение, удобное для измерения.
Первичная обмотка изолируется от вторичной на полное рабочее напряжение.
ТН можно классифицировать по следующим признакам: 1) по числу обмоток ( двух- и трехобмоточные); 2) по числу фаз (одно- и трехфазные); 3) по классу точности (0,5; 1; 3); 4) по способу охлаждения (масляное, естественное воздушное, элегазовое); 5) по роду установки ( для внутренней и наружной установки).Основными номинальными параметрами ТН являются напряжения обмоток, напряжение трансформатора, коэффициент трансформации, вторичная нагрузка, погрешность напряжения и угловая погрешность.ТН должен удовлетворять заданным классам точности при следующих условиях:
1) изменение мощности, отдаваемой вторичной обмоткой, в пределах от  , до  ;2) коэффициент мощности нагрузки 0,8.Погрешность ТН обусловлена наличием активных и реактивн. сопрот. обмоток и тока Х/хода.Компенсац. погрешности нап. осущ-ся путем уменьш. числа витков первичной обмотки. Угловую погрешность можно компенсировать с помощью специальных компенсирующих обмоток.
|
25. Специальные трансформаторы.
Специальные трансформаторов очень много:
а)автотрансформаторы, б)трехобмоточные, в)измерительные, г)сварочные, д)испытательные и др.
Автотрансформатором называют трансформатор у которого часть обмотки принадлежит одновременно первичной и вторичной системам. Бывают однофазные и трехфазные, понижающие и повышающие. Автотрансформаторы применяются как делители напряжения в испытательных и лабораторных схемах, в распределительных сетях. В единичных случаях строятся до 50..100 МВА
Сварочные трансформаторы предназначены для электрической дуговой сварки, резки, и наплавки металлов однофазным переменным током. При ХХ обеспечивают напряжение 60..75В ,При нагрузке около 30 В,т.е. имеют круто падающую внешнюю характеристику, с учетом нелинейности характеристики самой электрической дуги. Для регулирования сварочного тока во вторичную сеть включают индуктивность.
Измерительные тр-ры тока и напряжения применяются: 1) для эл-ой Развязки цепей измерительнх приборов, реле управления от сети высокого напряжения с целью безопасности обслуживания, 2) для преобразования тока и напряжения и величины, удобные для измерения стандартными приборами. Трансформаторы напряжения предназначены для питания цепей напряжения (параллельных обмоток) измерительных приборов; работают в условиях, близких к режиму холостого хода. Трансформаторы тока и напряжения –по сути измерительные приборы, изготавливаются с классами точности 0,2; 0,5; 1,0; 3
| |
|
|
Скачать 3.44 Mb.