Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Z TR C. Materiał ilustracyjny do przedmiotu. (Cz. 3)

Transkrypt

1 Politechnika Wrocławska nstytut Maszyn, Napędów i Pomiarów lektrycznych Z A KŁ A D M A S Z YN L K TR C Materiał ilustracyjny do przedmiotu LKTROTCHNKA Y Z N Y C H Prowadzący: * * M N (Cz. 3) Dr inż. Piotr Zieliński (-9, A0 p.408, tel ) i P * Wrocław 005/6 P OL.WR.

2 Transformatory

3 Budowa transformatorów jednofazowych Budowa rdzeniowa Wykroje blach Budowa płaszczowa Pakiety rdzeni kłady uzwojeń

4 Rdzeń transformatora (straty) Straty w rdzeniu P Fe = P Straty histerezowe ( P h ) Straty wiroprądowe ( P w ) h + P w ( straty w żelazie ) B,(Φ) z Φ H,() i i Ph = khb f P k B f w = w

5 Dławik idealny (bez strat) Φ m m z L X L = Φ e = z ( t) = Φ dφ (t) dt sinωt m π zφ f = = f m m m e = π zφm f cosωt zφ f = 4,44 m

6 Dławik rzeczywisty R Φ R X r Φ r Fe R Fe m X m j X r R Fe m R - rezystancja uzwojenia R Fe rezystancja reprezentująca straty w rdzeniu X m reaktancja odpowiadająca strumieniowi w rdzeniu (Φ) X r reaktancja odpowiadająca strumieniowi rozproszenia (Φ r )

7 Transformator idealny stan jałowy 0 z z Φ e = π zφ m f cosωt e Φ = z ( t) = dφ Φ ω = π dt m f (t) sinωt m = z Φ f = 4, 44 m 0 ϑ Analogicznie: = 4, 44 z Φ m f Przekładnia transformatora - ϑ = = z z

8 Transformator idealny-stan obciążenia Φ = Φ -Φ z z Odb. ϑ = ϑ = = ' ϑ = ' = ϑ Z odb = z z 0z W przypadku transformatora idealnego: o 0 z z Zatem: 0 Z odb z z ϑ oraz = = ' ϑ

9 Transformacja impedancji ϑ Z ϑ = = mpedancja przyłączona na stronę wtórną transformatora - mpedancja Z widziana z zacisków strony pierwotnej - Z = ' Z = ' Z = = = ϑ ϑ Z ϑ ' Z = Zϑ

10 Transformator rzeczywisty Φ = Φ -Φ Φ r Φr Φ r strumień rozproszenia uzwojenia Φ r strumień rozproszenia uzwojenia z z Z odb. jx R jx R X r 0 X r R R Fe m Z odb R Fe X m X r ; X r reaktancje odpowiadające strumieniom rozproszenia odpowiednio: uzwojenia (Φ r ) i uzwojenia (Φ r ) o m Fe

11 Stan jałowy transformatora 0 A W 0 R X r X r R =0 0 Fe m 0 V Tr 0 0 R Fe X m 0 0 = n -napięcie znamionowe = 0 ( 0,03 0,) o n 0 0 = P P 0 Fe Moc pobierana przez transformator w stanie jałowym jest w przybliżeniu równa stratom w jego rdzeniu (stratom w żelazie).

12 n A Stan zwarcia transformatora W z = n z V Tr n Napięcie zwarcia ( z ) to napięcie, które przyłożone do strony pierwotnej, przy zwartej stronie wtórnej, powoduje przepływ prądu znamionowego. n R X r X r R Fe 0z m n = ( 0,03 0,5) z n R Fe X m P P zw Cu z n R +R Zz =R z +jx z X r +X r n Moc pobierana przez transformator w stanie zwarcia jest w przybliżeniu równa stratom w jego uzwojeniach (stratom w miedzi).

13 Sprawność transformatora P Fe Tr P P P Cu η,0 η = P P = P P + P Fe + P Cu 0,5 =const. cosf =const. Przy obciążeniu prądem znamionowym: 0 0,5,0 / n η = n n n cosϕ n n cosϕ + P n 0n + P zn Przy obciążeniu prądem : η k = n n n k n n cos ϕ n + P n + k 0 cos ϕ P zn Gdzie: k = n

14 Transformatory trójfazowe V W V W u v w u v w V W u v w

15 Grupy połączeń transformatorów trójfazowych V W V W V W u v w u v w u v w WN NN WN WN NN NN Yy0 Dy Yz Grupą połączeń transformatora nazywany jest kąt między wektorami górnego i dolnego napięcia, wyrażony w godzinach.

16 Zastosowanie transformatorów w sieciach elektroenergetycznych Przesył i rozdział energii elektrycznej G 0kV 400kV 400kV 0kV 30kV G 30kV 0,4kV

17 Przesył i rozdział energii Transmisja energii mechanicznej analogia do przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. 0kV/30kV 0kV 0kV/400kV G 400kV/0kV G G 30kV/0,4kV 0,4kV

18 Praca równoległa transformatorów G N G N Tr Tr Tr Tr D N D N Warunki poprawnej pracy równoległej: Równość przekładni ( + 0,5%). Równość napięć zwarcia ( + 0%). Jednakowe grupy połączeń. Stosunek mocy znamionowych nie większy niż 3:. Zalety: Mniejsze koszty eksploatacyjne Łatwiejszy transport Większa niezawodność pracy układu Mniejszy koszt rezerwy Wady: Wyższe koszty inwestycyjne Potrzebna większa powierzchnia do zainstalowania i eksploatacji. Transformatory spełniające warunki pracy równoległej obciążają się proporcjonalnie do ich mocy znamionowych.

19 Autotransformatory z z Odb. Z odb -

20 Transformatory pomiarowe (przekładniki) Przekładnik napięciowy Przekładnik prądowy WN K L M m n N V W k l A W Otwarcie obwodu wtórnego przekładnika prądowego w czasie pracy jest niedopuszczalne, gdyż powoduje: waga! - niebezpieczny wzrost napięcia wtórnego, - nasycenie rdzenia (niebezpiecznie duże straty w żelazie), - wzrost impedancji zastępczej układu między zaciskami K L.