ОБЗОР КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА - Расчет характеристик системы управления магнитным полем индуктивно-связанной обмотки блочного трансформатора
В данном пункте рассмотрим параметры влияющие на характеристики трансформатора.
КПД
Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением мощности P2, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности Р1, потребляемой из сети:
З = P2 / P1
Коэффициент полезного действия характеризует эффективность преобразования напряжения в трансформаторе.
При практических расчетах коэффициент полезного действия трансформатора вычисляют по формуле
З = 1 - (?P - (P2 + ?P),
Где ?P = Pэл + Pмг - полные потери в трансформаторе.
В современных трансформаторах КПД достаточно велик и колеблется в пределах 97-99.9%
Номинальное напряжение
Номинальные напряжения трансформаторов устанавливаются для первичной и вторичных его обмоток при холостом ходе. Первичная обмотка трансформатора является приемником электрической энергии и поэтому для повышающих трансформаторов ее номинальное напряжение равно номинальному напряжению генераторов, а для понижающих - номинальному напряжению сети.
Номинальное напряжение трансформатора влияет на выбор конструкции изоляции между витками, катушками и изоляции отдельных частей обмотки относительно других токоведущих и заземляемых частей трансформатора.
Номинальное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению сети, в которой он устанавливается. Наибольший возможный длительный ток установки должен быть по возможности ближе к номинальному току трансформатора для получения наименьшей погрешности. Класс точности трансформатора выбирается в соответствии с его назначением.
Схема соединения обмоток
На практике чаще всего встречаются следующие схемы соединений: Yy, Dy, Yd, Yz и Dz. Кроме того, обмотки, соединенные в звезду и зигзаг, имеют нейтральную точку, которая может быть выведена или скрыта.
Схема соединений обмоток Yy используется, в основном, в трансформаторах небольшой номинальной мощности, питающих симметричные трехфазные электроприемники. Иногда данный вид соединений применяется в схемах большой номинальной мощности, в том случае если требуются заземление нейтральной точки звезды.
Схема неудобна, принимая во внимание необходимость ограничения негативного влияния высших гармоник ряда v=3n (n=1,3,7...) в токе холостого хода при питании от трехпроводной сети. Кроме того, она невыгодна при асимметричной нагрузке (токи нулевой последовательности), когда выведена нейтральная точка звезды вторичных обмоток. Это вызывает необходимость дополнительной, так называемой компенсационной, обмотки, соединенной в треугольник.
Схема соединения обмоток Dy используется, в основном, в понижающих трансформаторах большой мощности. Трансформаторы с таким соединением обмоток работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звезды заземляется, обеспечивая возможность использования как линейного, так и фазного напряжений. Данное соединение очень выгодно, принимая во внимание сокращение третьей гармоники тока и токов нулевой последовательности при ассиметричной нагрузке.
Схема соединений обмоток Yd используется, в основном, в повышающих трансформаторах. Трансформатор с такой схемой соединений удобен, если нейтральная точка звезды первичной обмотки должна быть глухо заземлена или заземлена через дроссель. Соединение обмоток в треугольник в первичной или вторичной обмотках очень выгодно, из-за того, что третья гармоника намагничивающего тока протекает по замкнутой цепи треугольника и магнитный поток третьей гармоники практически отсутствует.
Схема соединений обмоток Yz и Dz используется, в основном, в понижающих трансформаторах небольшой номинальной мощностью. При такой схеме нейтральная точка соединения обмоток в зигзаг выведена на клеммную колодку для того, чтобы иметь возможность использовать фазные напряжения. Данное решение применяется редко, прежде всего, из экономических соображений. Сравнивая, например, звезду и зигзаг, при одинаковом номинальном токе и одинаковом сечении проводов, можно сделать вывод, что количество витков зигзага при одинаковом наименьшем линейном напряжении в 2/v3 раза превышает количество витков звезды, отсюда стоимость меди в зигзаге более чем на 15% превышает стоимость меди в звезде. Поэтому использование таких схем ограничивается, прежде всего, питанием асимметричных потребителей (например, в случае большого количества однофазных потребителей), когда необходимо симметричное распределение фазных напряжений во вторичной части трансформатора
Потери холостого хода и короткого замыкания
Для снижения потерь холостого хода (XX) применяется не только сталь более высокого качества, но и более современная конструкция магнитопровода.
Кроме потерь XX существуют потери короткого замыкания потери короткого замыкания (КЗ). В работающем трансформаторе ток, как правило, не равен номинальному и вместо потерь КЗ имеют место так называемые нагрузочные потери, которые при номинальном токе равны потерям КЗ, а при других значениях тока получаются пересчетом пропорционально квадрату тока. Нагрузочные потери это тепловые потери в обмотках от протекания по ним токов нагрузки и добавочные потери в обмотках и в элементах конструкции трансформатора. Добавочные потери зависят в основном от напряженности магнитного поля рассеяния. Поток поля рассеяния характеризуется тем, что сцепляется не со всеми обмотками и замыкается не только через активную сталь, но и через канал между обмотками и через окружающее пространство.
Благодаря отклонению потока рассеяния от направления оси обмотки часть его пересекает витки обмотки в радиальном направлении. Радиальный поток проходит перпендикулярно большему размеру сечения провода витков, в проводе наводится существенная вихревая ЭДС, и возникает заметный вихревой ток, который вызывает дополнительный нагрев провода. Особенно резко это выражено у крайних витков и катушек обмоток в ряде крупных трансформаторов старой конструкции. Расчетами показано, что в концевых катушках добавочные потери в ряде случаев могут превышать основные тепловые потери в 34 раза.
Вследствие того что обмотки низшего напряжения (НН), рассчитанные на больший ток, выполняются из многих параллельных проводников, отдельные проводники занимают в магнитном поле различное положение и имеют несколько различную длину. Поэтому в отдельных проводниках возникают неодинаковые ЭДС и, поскольку концы этих проводников соединены вместе, в параллельных проводниках возникают уравнительные циркулирующие токи, т. е. в одних проводниках ток будет меньше, чем в других, за счет большего их сопротивления. А так как выбор сечения проводников ведется из расчета одинаковой плотности тока, то в результате перераспределения тока в ряде проводников получается большая плотность тока и, следовательно, нагрев больше расчетного и больше местные тепловые потери.
Снижения потерь КЗ достигают за счет уменьшения добавочных потерь, так как снизить тепловые потери в обмотках за счет снижения плотности тока в силовых трансформаторах обычно невыгодно (повышается расход меди и т. п.), а в наиболее крупных трансформаторах увеличить сечение меди почти не удается из-за транспортных ограничений.
Габаритные размеры и масса
Габаритные размеры являются немаловажными параметрами в выборе трансформатора. От них будут зависеть размеры желаемой системы автоматизации.
Тип охлаждения
Существует три основных типа охлаждения трансформатором, сухое, масляное и негорючим жидким диэлектриком.
Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности.
Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом. Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий.
Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком. Трансформаторы с таким типом охлаждения выполняют с герметизированным баком, который заполняют негорючим жидким диэлектриком. Обычно применяют синтетические изоляционные материалы -- совтол и др., которые имеют примерно такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Трансформаторы с охлаждением типов Н и НД пожаробезопасны и могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160--2500 кВ-А при напряжении 6 и 10 кВ. Совтол представляет собой смесь полихлордифенила (совола) с трихлорбензолом, который добавляется для уменьшения вязкости и температуры застывания смеси. При использовании совтола в умеренном климате он содержит 65% полихлордифенила и 35% трихлорбензола; для тропических условий соответственно 90 и 10%. Он дороже трансформаторного масла, токсичен, что требует тщательной герметизации системы охлаждения.
Похожие статьи
-
Трансформаторы широко используются для следующих целей: 1. Для передачи и распределения электрической энергии. В настоящие время для высоковольтных линий...
-
Общие сведения о трансформаторах Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством...
-
Трансформатор типа ТДЦ-400000/500-У1. Силовой понижающий трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор ТДЦ-400000 на напряжение 500 кВ предназначен...
-
Главным параметром трансформатора является его мощность. Различают электромагнитную, полезную, расчетную и типовую мощности трансформатора....
-
Задание № 6 - Расчет усилительного каскада и однофазного трансформатора
Расчет однофазного трансформатора с учетом частоты напряжения сети Исходные данные: Вариант Г P2, Вт 120 U1, Ом 120 U2, Ом 3,6 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ...
-
Обмотки якоря - Расчет электродвигателей малой мощности
В электродвигателях постоянного тока малой мощности при двухполюсном исполнении применяется простая петлевая обмотка, а при четырехполюсном - простая...
-
Задание №1 - Расчет усилительного каскада и однофазного трансформатора
Расчет однотактного каскада усилителя мощности Исходные данные: Вариант Д Pвых, Вт 2 Rн, Ом 16 Fн-fв, Гц 4 Fн, Гц 16 Mн 1,1 Еп, В 5 На рис. 1.1 приведена...
-
С развитием системных исследований, с расширением экспериментальных методов изучения реальных явлений все большее значение приобретают абстрактные...
-
УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ - Основные понятия о трансформаторах
Основными частями трансформатора являются магнитопровод и, расположенные на нем, обмотки. Магнитопровод. Магнитопровод служит для усиления магнитной...
-
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ - Основные понятия о трансформаторах
При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток I 1 который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу....
-
Электрооборудование цеховой подстанции - Расчеты по проектированию силового электрооборудования
Выбор типа и схемы соединения цеховой подстанции По степени надежности электроснабжения цех относится к потребителям второй категории, допускающим...
-
Применение узловых уравнений для расчета установившихся режимов электроэнергетических систем
Рассчитать распределение напряжений в цепи (рис. П2.2) с идеальным источником ЭДС E 1 = 0,5 B (см. п.1.5).Параметры элементов схемы равны: R 1 = 50 кОм,...
-
Выбор числа и мощностей силовых трансформаторов - Расчет электрической сети микрорайона в г. Иркутск
Выбрать число и мощность трансформаторов для схем электроснабжения района, представленных на рис. 1.4, рис. 1.6, рис.1.7 и рис. 1.8, с исходными данными...
-
Выбор трансформаторов собственных нужд - Расчет трансформаторной подстанции
Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. На...
-
Выбор трансформаторов тока и напряжения - Расчет трансформаторной подстанции
Трансформаторы тока выбираются из следующих условий: - По номинальному напряжению: ; (35) - по номинальному току первичной цепи: ; (36) - по номинальной...
-
ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ - Основные понятия о трансформаторах
Зависимость U 2 =f(I 2 ) Или U 2 = f(в) При U 1 = U Lном = const, F=f Ном = const и cosц2 = const называют Внешней характеристикой трансформатора. Для ее...
-
Примеры нелинейных систем управления - Нелинейные системы управления
Покажем основные особенности нелинейных систем автоматического управления на конкретных примерах. Пример 1. Рассмотрим систему автоматического...
-
Выбор типа подстанций, числа и мощности силовых трансформаторов - Расчет токов короткого замыкания
В настоящее время наибольшее применение находят комплектные трансформаторные подстанции, что значительно снижает сроки монтажа и улучшает условия...
-
Магнитная система электродвигателя - Расчет электродвигателей малой мощности
Целью расчета магнитной системы электродвигателя постоянного тока малой мощности является: 1) определение размеров магнитной системы машины и длины...
-
Механическая характеристика - зависимость электромагнитного момента от скольжения рассчитывается по формуле: Нм, (1.9.1) Изменяя от 0 до 1,0 через 0,1 и...
-
Составление схемы замещения и определение ее параметров Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрического оборудования,...
-
СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА - Основные понятия о трансформаторах
Схема замещения. Анализ работы трансформаторов и их расчет значительно удобней выполнять по схеме замещения (рис.3-6). При K =1, W 1 =w 2 , E 1 =E 2...
-
Расчет токов короткого замыкания - Расчет токов короткого замыкания
Производится для проверки электрооборудования по аварийному режиму, наиболее тяжелым аварийным режимом является трехфазное короткое замыкание. Для...
-
Провести проверку сети, приведенной на рис. 1.4, с исходными расчетными данными из табл. 1.12 по потере напряжения в нормальном и послеаварийном режимах....
-
АВТОТРАНСФОРМАТОР - Основные понятия о трансформаторах
Автотрансформатором Называют такой трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения электрически (гальванически) связана с обмоткой высшего...
-
КОЭФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА - Основные понятия о трансформаторах
При передаче энергии из первичной обмотки во вторичную возникают электрические потери мощности в активных сопротивлениях первичной и вторичной обмоток...
-
Задачей данного раздела курсового проекта является определение потоков мощности по линиям выбранного варианта электрической сети и напряжений на шинах...
-
Скорость перемещения заряда в приповерхностной области полупроводника гетероструктуры, являющейся зоной перемещения сигнальных зарядовых пакетов...
-
Рабочие характеристики электродвигателя - Расчет электродвигателей малой мощности
Под рабочим характеристиками электродвигателей постоянного тока малой мощности понимаются зависимости потребляемых тока и мощности, частоты вращения, к....
-
Расчет обмотки возбуждения - Расчет электродвигателей малой мощности
Расчет обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока заключается в определении числа витков, приходящихся на один полюс, сечения провода, а также...
-
В модели рассматривается радиальная тепловая сеть. Потребление тепла в промышленном секторе учитывается при расчете зоны теплового влияния станции, т. к....
-
Заключение, Литература - Расчет трансформатора
В данной курсовой работе описаны этапы проектирования броневого ленточного трансформатора, со следующими характеристиками: Полезная мощность 30 ВА...
-
Выбор мощности и числа трансформаторов подстанции Мощность и число трансформаторов понижающих подстанций выбирают по расчетной мощности на шинах низшего...
-
Статор, пазы, обмотка и ее электрические параметры. - Расчет электродвигателей малой мощности
В асинхронных электродвигателях с неявнополюсным статором применяются как однослойные, так и двухслойные петлевые обмотки статора. Однако наибольшее...
-
Определить напряжение на шинах низшего напряжения подстанций, приведенное к стороне ВН, и выбрать регулировочные ответвления трансформаторов с РПН на...
-
При формировании узловых уравнений следует пронумеровать узлы анализируемой цепи. В качестве опорного узла с индексом "0", относительно которого...
-
Зададимся целью подобрать такие настройки S1 и S0, чтобы переходный процесс в замкнутой САР был оптимальным. Сразу возникает вопрос, что подразумевают...
-
Магнитные материалы, применяемые при изготовлении трансформаторов - Расчет трансформатора
Основным элементом конструкции трансформаторов и дросселей являются магнитопровод. Назначение магнитопровода заключается в том, чтобы создать замкнутый...
-
Оценка адекватности включает в себя проверку способности модели правильно осуществлять идентификацию состояний МиУГВ как входящих в базу прецедентов...
-
Мощности потерь и коэффициент полезного действия - Расчет электродвигателей малой мощности
Мощности потерь в электродвигателях постоянного тока малой мощности слагаются из следующих видов: 1) потерь в меди обмоток якоря и возбуждения машины, 2)...
ОБЗОР КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА - Расчет характеристик системы управления магнитным полем индуктивно-связанной обмотки блочного трансформатора