реферат. реферат 1111. Реферат по дисциплине обсуживание и ремонт судового электрического и электродного оборудования
 Скачать 145.27 Kb.
|
|
Каспийский институт морского и речного транспорта Филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волжский государственный университет водного транспорта» (ФГБОУ ВО «ВГУВТ») Реферат по дисциплине «обсуживание и ремонт судового электрического и электродного оборудования» на тему:«Виды судовых трансформаторов» Выполнил: курсант 4 курса группы 45СВ Мамутов Д.В. Проверил: Попов А.А. Астрахань 2020 Оглавление 1.Принцип устройства трансформатора……………………………………………….1 2.Однофазные трансформаторы……………………………………………………………5 3.Трехфазные трансформаторы…………………………………………………………….8 4.Эксплуатация трансформаторов……………………………………………………….11 Принцип устройства трансформатора Трансформатор — статический (без подвижных частей) электромагнитный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения переменного тока. Принципиальная схема трансформатора приведена на рис. 1.  Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора Основные части трансформатора: замкнутый стальной сердечник 1 и размещенные на этом сердечнике обмотки 2 и 3. Обмотки изолированы от стального сердечника и друг от друга, т. е. обмотки электрически не связаны между собой. Сердечники трансформаторов набирают из листов специальной так называемой трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Листы стали изолируют друг от друга специальной бумагой или лаковой изоляцией. Трансформаторная сталь имеет повышенное по сравнению с обычной сталью электрическое сопротивление, способствующее, так же как и наличие прокладок и лака, уменьшению вихревых токов, индуктируемых в сердечнике, и связанных с ними потерь. В трансформаторной стали потери, связанные с гистерезисом (перемагничиванием), меньше, чем в других сортах стали. Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называется первичной обмоткой, другая, к которой присоединяются приемники энергии, — вторичной обмоткой. Соответственно все электрические величины (мощность, напряжение, ток, сопротивление и т. д.), относящиеся к электрической цепи первичной обмотки, называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке, — вторичными. 1. Обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (в. н.), обмотка, присоединенная к сети с меньшим напряжением, называется обмоткой низшего напряжения (н.н.). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше — повышающим. Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута, а к зажимам первичной подведено напряжение, называется холостым ходом. Если к зажимам первичной обмотки подвести напряжение переменного тока U1, то в первичной обмотке потечет ток, который создаст переменный магнитный поток. Преобладающая часть магнитных линий потока замкнется по стальному сердечнику, пронизывая все нитки первичной и вторичной обмоток. Эта часть магнитного потока называется основным, или рабочим, магнитным потоком Фт. Другая часть потока, обычно гораздо меньшая, замыкается через воздух, пронизывая только витки первичной обмотки, и называется потоком рассеяния первичной обмотки Фs1. При разомкнутой вторичной цепи (цепи, питаемой от вторичной обмотки) ток в ней отсутствует и с ней не связано никакое магнитное поле. При замыкании вторичной цепи в ней появляется ток; связанное с ним магнитное поле образует два потока: один в сердечнике, другой, замыкающийся через воздух, Фs2; таким образом, около вторичной обмотки также создается поток рассеяния. Потоки рассеяния аналогичны магнитному потоку самоиндукции, который создает ток в любой катушке индуктивности и любом проводе. Эти потоки являются вредными. Согласно закону электромагнитной индукции при изменении основного магнитного потока индуктируется э. д. с. в первичной обмотке Е1 и во вторичной Е2. 2. Так как первичная обмотка с числом витков w1 и вторичная обмотка с числом витков w2 пронизываются одним и тем же основным потоком, то очевидно, что в каждом витке обеих обмоток индуктируется одинаковая по величине э. д. с. е. Следовательно, Es1 = ew1 и Е2 = ew2, откуда  где К — коэффициент трансформации трансформатора. Поток рассеяния в свою очередь индуктирует э. д. с. рассеяния в первичной обмотке Es1. Следовательно, напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора, U1 должно быть уравновешено падением напряжения в активном сопротивлении I1r1 первичной обмотки, э. д. с. Esl рассеяния и э. д. с. E1 основного потока. При холостом ходе, т. е. при разомкнутой вторичной цепи, Es1 и I1r1 очень малы и можно считать, что э. д. с. Е1, индуктируемая в первичной обмотке, полностью уравновешивает подведенное напряжение U1. При разомкнутой вторичной цепи э. д. с. Е2 электрического тока не вызывает, но если мы замкнем вторичную обмотку, т. е. присоединим к ней приемники электроэнергии, то под действием вторичной э. д. с. по вторичной цепи потечет ток, подводимая к трансформатору первичная мощность преобразовывается во вторичную, где используется для приемников электроэнергии (электродвигателей, электрических ламп и т. д.). Если не учитывать потерь, можно считать, что подводимая мощность E1I1 приблизительно равна вторичной мощности Е2I2 (I1 и I2 — первичный и вторичный токи трансформатора), т. е.  3. т. е. при трансформации первичный и вторичный токи приблизительно обратно пропорциональны числам витков соответствующих обмоток; э. д. с. первичной и вторичной обмоток прямо пропорциональны числам витков соответствующих обмоток. Вторичный ток I2, проходя в обмотке, создает ампер-витки I2w2, действующие в той же магнитной цепи трансформатора (сердечнике), что и ампер-витки первичной обмотки. Следовательно, при нагрузке основной магнитный поток (сцепленный с первичной и вторичной обмотками) будет определяться совместным действием ампер-витков l1w1 первичной и ампер-витков I2w2 вторичной обмоток. Согласно закону Ленца индуктированный во вторичной обмотке ток направлен таким образом, что препятствует изменению сцепленного с ним магнитного потока. Изменение магнитного потока вызывается первичными ампер-витками l1w1. Следовательно, вторичный ток должен быть такого направления, чтобы создаваемые ими ампер-витки действовали против ампер-витков первичной обмотки. Уменьшение основного магнитного потока из-за размагничивающего действия вторичных ампер-витков вызовет уменьшение индуктированной им э. д. с. Е1 в первичной обмотке. Так как напряжение, приложенное к зажимам первичной обмотки U1, остается постоянным, то при уменьшении Е1 оно не уравновешивает напряжения U1, поэтому ток увеличивается до величины, при которой восстанавливается равенство напряжения U1 и э. д. с. Е1. При этом основной магнитный поток должен практически сохранять величину, равную величине основного потока при холостом ходе. Действительно, при всех нагрузках трансформатора напряжение сети U1 должно уравновешиваться э. д. с. Е1 (падением напряжения в первичной обмотке пренебрегаем). Для этого необходимо, чтобы основной магнитный поток Фт оставался неизменным, т. е. постоянным при любой нагрузке трансформатора. Ток I1 в первичной обмотке должен быть таким, чтобы компенсировать влияние ампер-витков, создаваемых током I2 во вторичной обмотке. Напряжения на зажимах вторичной обмотки всегда меньше э. д. с. Е2 вследствие падения напряжения в активном и реактивном сопротивлениях вторичной обмотки. 4. Однофазный трансформатор Однофазный трансформатор состоит из замкнутого сердечника, собранного при относительно низких частотах из тонких листов электротехнической стали (0,5 мм), на котором расположены две обмотки; одна из них — первичная — получает питание от сети переменного тока.  Переменный ток i первичной обмотки создает переменный магнитный поток, который по закону электромагнитной индукции индуцирует в первичной и вторичной обмотках ЭДС, равные:  (170)В данном случае выражение для мгновенных значений ЭДС может быть записано в виде  (171)На основании формул (170) и (171) имеем Переходя к действующим значениям ЭДС, получим: откуда  (174)где w — число витков; ω= 2πf — круговая частота питающей сети; A=0 — постоянная интегрирования, равная нулю в случае установившегося синусоидального режима. Переменный магнитный поток изменяется от —Фт до +Фт, тогда 1  5. (175) (176) (177) Уравнение (177) устанавливает зависимость между действующими значениями ЭДС и амплитудными значениями магнитного потока трансформатора.  На основании выражения (177) действующее значение ЭДС в первичной обмотке (178) во вторичной обмотке (179) где f — частота питающей сети, Гц; w1 и w2 — число витков соответственно первичной и вторичной обмоток; Фт—амплитудное значение синусоидально изменяющегося магнитного потока, замыкающегося по ферромагнитному сердечнику; √2xπ4,44 — постоянный коэффициент. Составив математическое отношение выражений (178) и (179), получим:  (180) Величина Кп называется коэффициентом трансформации. Учитывая, что в трансформаторах при разомкнутой вторичной обмотке ЭДС незначительно отличается по величине от напряжения, коэффициент К12 с некоторой погрешностью можно выразить через напряжения: (181) Под действием возбужденной во вторичной обмотке ЭДС в ней, при замыкании зажимов на некоторую нагрузку, будет протекать переменный ток, величина напряжения которого будет зависеть от коэффициента трансформации. В процессе преобразования переменного тока в трансформаторе возникают потери мощности: электрические в проводниках обмоток при протекании в них тока; магнитные, обусловленные перемагничиванием сердечника (потери на гистерезис и вихревые токи), и диэлектрические в изоляции при воздействии на нее переменного электрического поля. Наибольшие значения имеют электрические и магнитные потери; диэлектрические потери невелики, и их необходимо практически учитывать только при высоких напряжениях и частотах. 6. Активные и реактивные мощности первичной и вторичной обмоток связаны следующим равенством:  (182)где Р1 — активная мощность, подводимая к первичной обмотке; Рэ, Рм, Рд — электрические, магнитные и диэлектрические потери; Р2 — активная мощность, отдаваемая вторичной обмоткой нагрузке; Q1 — реактивная мощность, подводимая к первичной обмотке; Q'— реактивная мощность, расходуемая на создание магнитного поля трансформатора; Q2 — реактивная мощность, отдаваемая вторичной обмоткой нагрузке. Для судовых трансформаторов характерны следующие режимы работы: холостой ход и под нагрузкой. 7. Трехфазные трансформаторы Для трансформации трехфазного тока применяют трехфазные трансформаторы (трехстержневые), или групповые, которые составляются из трех однофазных. Создателем первой конструкции трехфазного трансформатора является М. О. Доливо-Добровольский. Ученый применил его при сооружении в 1891 г. первой линии электропередачи трехфазного тока, по тому времени самой большой в мире по мощности и протяженности, осуществленной на расстоянии 178 км при напряжении до 30 000 в. Трехстержневые трехфазные трансформаторы имеют общую магнитную цепь для всех трех фаз, состоящую из трех вертикальных стержней и двух горизонтальных, связывающих вертикальные стержни (рис. 2). Каждый вертикальный стержень 1, 2 и 3 с двумя обмотками I и II представляет собой однофазный трансформатор. Одна из обмоток является первичной,а другая — вторичной. Процессы, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора, не отличаются от процессов в однофазном трансформаторе.  Рис. 2. Трёхфазный трансформатор При этом в любой момент времени основной магнитный поток каждой фазы равен алгебраической сумме магнитных потоков двух других фаз. 8. Первичные, а также вторичные обмотки могут соединяться между собой звездой:  или треугольником:  Если первичные обмотки трансформатора соединены звездой, а вторичные — треугольником, то такое соединение обозначается знаком:  Соединение звездой первичных и вторичных обмоток обозначают знаком:  При передаче энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную часть мощности расходуется: на нагревание стального сердечника (гистерезис и вихревые токи), на нагревание первичной и вторичной обмоток (тепло Ленца). Мощность, расходуемая на нагревание стального сердечника, называется потерями в стали и обозначается Рст. Мощность, расходуемая на нагревание обмоток, называется потерями в меди и обозначается Рм. Отношение мощности Р2, отдаваемой вторичной обмоткой потребителям тока (вторичная мощность), к мощности Р1 подводимой к первичной обмотке (первичная мощность), называется коэффициентом полезного действия(к. п. д.) трансформатора:  где  — мощность, отдаваемая трансформатором. Коэффициенты полезного действия трансформаторов достигают весьма высоких значений. К. п. д. некоторых мощных трансформаторов составляет 98—99%. Трансформаторы, обычно применяемые в береговых установках, погружают в бак со специальным трансформаторным маслом. Масло имеет большую теплоемкость, чем воздух, лучше отводит теплоту и является хорошим изоляционным материалом. Масло повышает электрическую прочность изоляции обмоток трансформатора. 9. Поэтому масляные трансформаторы имеют меньшие габариты, чем воздушные той же мощности и с таким же напряжением. Стенки бака для лучшей теплоотдачи изготовляются из волнистого железа; иногда к баку пристраивается специальный радиатор. 10. Эксплуатация трансформаторов При подготовке трансформаторов к действию после продолжительного нерабочего периода, необходимо: 1.проверить надежность контактных соединений; 2.проверить исправность защитных заземлений; 3.измерить сопротивление изоляции обмоток между собой и относительно корпуса. При вводе в действие трансформаторов для автономной работы необходимо включать и отключать их только со стороны первичного напряжения. При вводе в действие трансформаторов для параллельной работы необходимо включать их сначала со стороны первичного, затем вторичного напряжения (нагрузки), отключать трансформаторы необходимо.в обратном порядке - сначала со стороны вторичного напряжения, затем со стороны первичного. При использовании трансформаторов необходимо периодически контролировать: 1.напряжение и токовую нагрузку по штатным приборам; 2.температуру нагрева кожуха; 3.отсутствие повышенного шума (гудения); 4.исправность защитных заземлений. При использовании трансформаторов для электрического разделения сетей (камбуза, рыбцеха, электропогрузчиков с кабельным питанием, переносного электроинструмента и др.) особое внимание следует обращать на состояние изоляции и соответствие ее сопротивления нормам, а также на исправность защитных заземлений корпусов этих трансформаторов. При ежедневном осмотре трансформаторов необходимо: 1.убедиться в отсутствии посторонних предметов на трансформаторах; 2.убедиться в отсутствии повышенного нагрева корпусов; 3.проверить исправность защитных заземлений. 11. При периодическом ТО трансформаторов необходимо: 1.измерить сопротивление изоляции обмоток; 2.снять и очистить защитные кожухи, осмотреть магнитопровод, зажимы и изоляцию обмоток; 3.протереть поверхности магнитопровода и обмоток бельевой ветошью, а в случае сильного загрязнения - ветошью, смоченной в моющем средстве; 4.обжать контактные соединения; 5.просушить обмотки (при необходимости) и покрыть поврежденные места изоляции эмалью; 6.установить защитные кожухи и проверить затяжку болтов крепления трансформаторов; 7.проверить исправность защитных заземлений; 8.включить и проверить в действии. 9.ТО трансформаторов должно осуществляться при снятом напряжении. При снижении сопротивления изоляции трансформаторов ниже нормы их сушку следует осуществлять нагретым воздухом, посредством теплоэлектровентиляторов. Трансформаторы после ТО должны быть проверены под нагрузкой. Периодичность ТО - не реже одного раза в год. 12. Список использованной литературы 1. https://prom-electric.ru/media/transformatori-silovie-sudovie-GOST-9879-76_1998.pdf 2. https://leg.co.ua/arhiv/raznoe-arhiv/osnovy-sudovoy-elektrotehniki-6.html 3. https://www.electroengineer.ru/2013/05/what-is-transformer.html 4. https://www.trans-service.org/ru.php?section=info&page=s_s_u&subpage=elektro_sud_03 13. |