Трансформатор. Тема 1.3

41.Назначение, принцип действия трансформаторов

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные

Обмотку трансформатора, подключенную к сети с более высоким напряжением, называют обмоткой

Одна из обмоток, которую называют первичной, присоединена к источнику переменного тока

В общем случае вторичная система переменного тока может отличаться от первичной

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции:
При подключении первичной

в первичной обмотке ЭДС самоиндукции
e1 = –w1(dФ/dt),
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции
е2

При подключении нагрузки Zн к выводам вторичной обмотки трансформатора под действием

ЭДС е1 и е2, наводимые в обмотках трансформатора, отличаются друг от

Трансформатор — это аппарат переменного тока.
Если же его первичную обмотку

Трансформаторы обладают свойством обратимости: один и тот же трансформатор можно использовать

Наибольшее применение в электротехнических установках, а также в энергетических системах передачи

42. Устройство и классификация трансформаторов.

Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов:
-магнитопровода,
-обмоток,
-вводов и

Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции:
во-первых, он составляет магнитную цепь,

Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких

В зависимости от назначения трансформаторы разделяют на:
силовые трансформаторы общего назначения;
трансформаторы специального

Трансформаторы специального назначения характеризуются разнообразием рабочих свойств и конструктивного исполнения.
К

Кроме того трансформаторы классифицируют по следующим признакам:
по виду охлаждения –

Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами трех типов: стержневого, броневого и бронестержневого

1

Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого

По взаимному расположению на стержне обмотки разделяют на концентрические и чередующиеся.

Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций (дисков) НН и

Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), выполненного из ферромагнитного материала

Первичная и вторичная обмотки трансформатора не имеют электрической связи друг с

43.Уравнение электродвижущих сил, магнитодвижущих сил и токов

Свойства трансформатора определяются его номинальными параметрами:
1)номинальное первичное линейное напряжение U1ном,

Номинальные линейные токи вычисляют по номинальной мощности трансформатора: для трехфазного трансформатора

Действующее значение первичной ЭДС (В):

Аналогично, для вторичной ЭДС

Отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения называют

44.Схема замещения и векторная диаграмма

В общем случае параметры первичной обмотки трансформатора отличаются от параметров вторичной

Указанные затруднения устраняются приведением всех параметров трансформатора к одинаковому числу витков,

Таким образом, вместо реального трансформатора с коэффициентом трансформации k = w1/w2

Однако приведение вторичных параметров трансформатора не должно отразиться на его энергетических

приведенная вторичная ЭДС:

приведенное напряжение вторичной обмотки

Приведенное активное сопротивление:

Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки

Приведенное полное

Уравнения напряжений и токов для приведенного трансформатора имеют вид

Схема замещения приведенного трансформатора представляет собой совокупность трех ветвей:

1.первичной — сопротивлением Z1 = r1 + jx1 и током I1;
2.намагничивающей

Векторная диаграмма — графическое выражение основных уравнений приведенного трансформатора

45.Трансформирование трехфазного тока и схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Трансформирование трехфазной системы напряжений можно осуществить тремя однофазными трансформаторами, соединенными в

В установках мощностью примерно до 60000 кВА обычно применяют трехфазные трансформаторы,

Для уменьшения магнитной несимметрии трехстержневого магнитопровода, т.е. уменьшения магнитного сопротивления потокам

Обмотки трехфазных трансформаторов принято соединять по следующим схемам:
-звезда;
-звезда с

Схемы соединения обмоток трансформатора обозначают дробью, в числителе которой указана схема

Выводы обмоток трансформаторов принято обозначать следующим образом:
обмотки ВН — начало

Соединение в зигзаг применяют только в трансформаторах специального назначения, например в

Отношение линейных напряжений трехфазного трансформатора определяется следующим образом:

.

Таким образом, отношение линейных напряжений в трехфазном трансформаторе определяется не только

Пример . Трехфазный трансформатор номинальной мощностью Sном =100 кВ-А включен по

Требуемое соотношение витков в трансформаторе w1/w2 = U1ф/U2ф= 1,73/0,4 = 4,32.
Номинальный

46.Опытное определение параметров схемы замещения

Режимы работы силового трансформатора.

1.Режим холостого хода (Х.Х), при котором ток во

Опытное определение параметров трансформатора.

1.Режим холостого хода (Х-Х).
Определяет:
1.1. Коэффициент

Полученная электрическая схема замещения позволяет с достаточной точностью исследовать свойства трансформаторов

Определение параметров схемы замещения
Z1 = г1 + jx1,
Zm=rm +

Опыт холостого хода.
Холостым ходом называют режим работы трансформатора при разомкнутой

Так как полезная мощность при работе трансформатора вхолостую равна нулю, то

Однако ввиду небольшого значения тока I0, который обычно не превышает 2—10%

По данным опыта х.х. можно определить: коэффициент трансформации
k = U1/U20 =

Опыт короткого замыкания. Короткое замыкание трансформатора — это такой режим, когда

При опыте к.з. обмотку низшего напряжения однофазного трансформатора замыкают накоротко ,

Напряжение, при котором токи в обмотках трансформатора при опыте к.з. равны

Так как это напряжение при опыте к.з. составляет не более 10%

Схема замещения трансформаторов для опыта к.з. не содержит ветви намагничивания .

Полное, активное и индуктивное сопротивления схемы замещения при опыте к.з.:

Мощность Рk,

Внешняя характеристика, потери и КПД трансформатора

При колебаниях нагрузки трансформатора его вторичное напряжение меняется. В этом можно

Изменение вторичного напряжения трансформатора при увеличении нагрузки от х.х. до номинальной

Зависимость вторичного напряжения трансформатора от нагрузки называют внешней характеристикой.
Напомним, что

Нормальное отклонение напряжения – 5%
Допустимое отклонение напряжения – 10 %

В процессе трансформирования электрической энергии часть энергии теряется в трансформаторе на

Электрические потери. Обусловлены нагревом обмоток трансформаторов при прохождении по этим обмоткам

Магнитные потери. Происходят главным образом в магнитопроводе трансформатора. Причина этих потерь

Магнитные потери от гистерезиса прямо пропорциональны частоте перемагничивания магнитопровода, т. е.

С целью уменьшения магнитных потерь магнитопровод трансформатора выполняют из магнитно-мягкого ферромагнитного

При проектировании трансформатора магнитные потери определяют по значению удельных магнитных потерь

Таким образом, активная мощность Р1, поступающая из сети в первичную обмотку

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется как отношение активной мощности на выходе

Выражение максимального КПД трансформатора

47.Регулирование напряжения трансформатора

Обмотки ВН понижающих трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, с помощью которых можно

Необходимость в этом объясняется тем, что напряжения в разных точках линии

Но так как напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора во всех

Регулировочные ответвления делают в каждой фазе либо вблизи нулевой точки, либо

Во втором случае обмотку разделяют на две части и делают шесть

Переключать ответвления обмоток можно двумя способами:
1.при отключенном от сети трансформаторе (переключение

Для ПБВ применяют переключатели ответвлений . На каждую фазу устанавливают по

Принцип РПН основан на изменении коэффициента трансформации посредством регулировочных ответвлений. Однако

Группы соединения обмоток трансформатора

При построении векторных диаграмм трансформатора считалось, что ЭДС фазы обмотки ВН

Сдвиг фаз между ЭДС фазы обмотки ВН и обмотки НН

Угол смещения вектора линейной ЭДС обмотки НН по отношению к вектору

Например, группа соединения 5 указывает, что вектор ЭДС НН отстает по

Таким образом, в однофазном трансформаторе возможны лишь две группы соединения: группа

Применением разных способов соединения обмоток в трехфазных трансформаторах можно создать 12

Схемы соединения обмоток и векторные диаграммы: а — для группы Y/Y—0;

Схемы соединения обмоток и векторные диаграммы: а — для группы Y/Δ—11;

Рассмотренные четыре группы соединения (0, 6, 11 и 5) называют основными.

Например, если в трансформаторе с группой соединения Y/Y—0 выводы обмотки НН

Аналогично от основной группы 6 путем круговой перемаркировки получают производные группы

Основные группы соединения имеют некоторое преимущество перед производными, так как предусматривают

При изготовлении или в процессе эксплуатации трансформаторов иногда возникает необходимость в

Параллельная работа трансформаторов

Параллельной работой двух или нескольких трансформаторов называется работа при параллельном соединении

Применение нескольких параллельно включенных трансформаторов вместо одного трансформатора суммарной мощности необходимо

Это также целесообразно при работе трансформаторной подстанции с переменным графиком нагрузки,

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их

1.При одинаковом первичном напряжении вторичные напряжения должны быть равны.
Другими словами,

При нагрузке трансформаторов уравнительный ток накладывается на нагрузочный. При этом трансформатор

Однако ГОСТ допускает включение на параллельную работу трансформаторов с различными коэффициентами

2.Трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединения.
При несоблюдении этого условия

Так, если включить на параллельную работу два трансформатора с одинаковыми коэффициентами

Появление такого разностного напряжения привело бы к возникновению во вторичной цепи

3. Трансформаторы должны иметь одинаковые напряжения к. з.:
Соблюдение этого условия

Относительные мощности (нагрузки) параллельно работающих трансформаторов обратно пропорциональны их напряжениям к.з.

Учитывая, что практически не всегда можно подобрать трансформаторы с одинаковыми напряжениями

Помимо соблюдения указанных трех условий необходимо перед включением трансформаторов на параллельную

Соблюдение всех перечисленных условий проверяется фазировкой трансформаторов, сущность которой состоит в

48.Многообмоточные трансформаторы, автотрансформаторы

В трехобмоточном трансформаторе на каждую трансформируемую фазу приходится три обмотки.
За

Принцип работы трехобмоточного трансформатора по существу не отличается от принципа работы

Автотрансформатор — это такой вид трансформатора, в котором помимо магнитной связи

Если выводы Ах подключить к сети, а к выводам ах подключить

Автотрансформатор по сравнению с трансформатором равной мощности обладает следующими преимуществами:
1.меньшим

49.Специальные
трансформаторы

Электропечные и сварочные трансформаторы.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) являются важными элементами любой высоковольтной сети. Основное

С помощью трансформаторов напряжения осуществляется измерение напряжения в высоковольтных сетях, питание

Трансформатор напряжения понижает высокое напряжение до стандартного значения 100 или 100/v3

Трансформатор напряжения работает в режиме, близком к холостому ходу, так как

Трансформатором тока (ТТ) называется трансформатор, в котором при нормальных условиях применения

Первичная обмотка трансформатора тока включена в цепь последовательно (в рассечку токопровода),

Трансформатор тока работает в режиме, близком к короткому замыканию, так как

Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746-2001

2. Номинальный первичный ток I1н – указываемый в паспортной таблице ТТ