Трансформаторы являются одними из главных электрических устройств, которые используются на производстве и в бытовых условиях. Предлагаем рассмотреть, что такое сухие, масляные силовые трансформаторы (ТС) напряжения и мощности, где используются однофазные, понижающие и высоковольтные электрические устройства, а также их технические характеристики и монтаж. Трансформатор – это электрическое устройство, передающее энергию между контурами, используя законы магнитной индукции. Трансформаторы могут применяться как приборы, которые повышают или понижают напряжение, чтобы преобразовать поступающий ток переменного напряжения в выходящий ток постоянного напряжения. Эта уникальная способность трансформаторов может быть использована для импеданса между несогласованными электрическими цепями, чтобы обеспечить максимальную передачу мощности между схемами. Фото – Параметры напряжения Трансформатор обычно состоит из двух обмоток проволоки с изоляцией, намотанных вокруг общего якоря, чтобы вызвать тесный электромагнитный контакт между обмотками. Материал сердечника чаще всего выполнен из железа. Катушка, которая получает электрический входной ток, называется катушкой первичной обмотки, а выходная катушка, соответственно – вторичной. У тороидального трансформатора пассивными электронными компонентами являются катушки индуктивности, они состоят из круглого кольцевого магнитного сердечника с высокой магнитной проницаемостью материала – это железный порошок или феррит, вокруг которого намотана проволока. Тороидальные катушки и фильтры используются для высокочастотных катушек и трансформаторов, их помощью проводят испытания мощности. Фото – Силовой трансформатор Если переменный электрический ток протекает через первичную обмотку (обмотки) трансформатора, электромагнитное поле генерируется и развивается в магнитном потоке в сердечнике трансформатора. При помощи электромагнитной индукции, этот магнитный поток генерирует переменное ЭДС во вторичной обмотке, который индуцирует напряжение на выходных клеммах. Если сопротивление нагрузки подключается через вторичную обмотку, электрический ток протекает через неё от первичной обмотки и источника питания. Мощные двухобмоточные трансформаторы (до 110 кВ) не могут работать с постоянным током, хотя, когда они подключены к источнику постоянного тока, передают краткий выходной импульс о том, как поднимается напряжение. Фото – Уличный трансформатор Функционирование трансформатора холостого хода основано на двух принципах закона электромагнитной индукции: электрический ток через проводник, например, провод производит магнитное поле вокруг провода, происходят изменения магнитного поля в непосредственной близости от проволоки, индуцируется напряжение на её концах. Как видите, устройство силового трансформатора практически не отличается от обычного бытового прибора. Магнитное поле возбуждается в первичной катушке, что приводит к самоиндукции, а также ко взаимной индукции между катушками. Эти самоиндукционные счетчики возбуждают поле до такой степени, что в результате ток, проходящий через первичную обмотку, очень мал. Если нагрузка отсуствует – прибор питается о вторичной обмотки. Фото – Трансформатор В зависимости от области применения, бывают такие типы силовых трансформаторов: Переменный ток через обмотку производит постоянно меняющийся поток или переменные потоки, окружающие обмотку. Этот поток постоянно меняется в амплитуде и направлении, но должно быть изменение потокосцепления соглас levevg.ru Силовые трансформаторы представляют собой устройства, работа которых основана на принципе электромагнитной индукции. Агрегат способен преобразовать напряжение переменного тока, сохранив при этом значение его частоты. Особенности прибора позволяют сохранить мощность, а также поменять систему сети (однофазная, трехфазная). Чтобы понять, что такое силовые трансформаторы, необходимо рассмотреть их устройство и принцип действия. Устройство трансформатора силового позволяет транспортировать электричество на большие расстояния. От объекта, который его вырабатывает, до конечного потребителя расстояние может насчитывать тысячи километров. Рассказать кратко о силовых трансформаторах позволяет схема перемещения электричества. Чтобы избежать его искажений и потерь применяется принцип трансформации. Генераторы вырабатывают электричество и передают его на подстанцию. Здесь повышается напряжение, и ток с требуемыми характеристиками передается в линии электропередач. На другой стороне ЛЭП подводится к удаленной подстанции. Через этот объект осуществляется распределение тока между всеми потребителями. Для этого напряжение понижается. Чтобы преобразовывать электричество большой мощности на обеих подстанциях функционируют представленные устройства. Это трансформаторы и автотрансформаторы. Технические характеристики этих устройств практически идентичны. Отличается их принцип функционирования. Первый повышающий силовой трансформатор находится непосредственно возле ЛЭП электростанции. Последующие первичные агрегаты в сети также работают для повышения напряжения. Это позволяет избежать потери в линии. На пути к потребителю устанавливается определенное количество понижающей аппаратуры. В обеспечении полноценного функционирования всей системы заключается назначение всех силовых трансформаторов. Принцип работы силового трансформатора основан на электродвижущей силе, которая движется по обмоткам. Данные устройства функционируют исключительно на переменном токе. Если его подключить к обмотке, будет создаваться магнитный поток. Он замыкается в магнитоприводе. В этот момент возникает электродвижущая сила во второй обмотке. Все катушки связаны в системе магнитной связью. Показатель ЭДС будет пропорционален количеству витков в обмотке. Принцип действия понижающего или повышающего силового трансформатора включает в себя несколько режимов. Для каждого из них предусмотрены свои особенности. В рабочем режиме к первичной обмотке подводится напряжение, а к вторичной – нагрузка. В таком положении установка способна длительное время обеспечивать подключенные к нему потребители электричеством. Рабочий режим может осуществляться при холостом ходе и опыте короткого замыкания. Холостой ход наступает при размыкании вторичной обмотки. В этот период исключается протекание по ней тока. Этот режим позволяет определить КПД прибора, потери при намагничивании сердечника и коэффициент трансформации. Опыт короткого замыкания происходит при коротком шунтировании выводов вторичной катушки. При этом сила тока на входе должна быть занижена на входе. На этом уровне создается вторичный ток без превышения. Представленную методику применяют для определения уровня потерь в меди. Аварийный режим определяется при нарушениях в работе системы. Рабочие параметры отклоняются от допустимых значений. Наиболее опасным состоянием считается короткое замыкание внутри обмоток. При этом возможно возникновение пожара, причинение большого ущерба системе энергоснабжения. Чтобы предупредить возникновение аварии, применяются различные автоматические системы защиты, сигнализации и отключения оборудования. Производство конструкций силовых трансформаторов предполагает применение различных технологий. В процессе создания представленной аппаратуры применяются разные диэлектрические компоненты. Определенные части оборудования способствуют охлаждению и обеспечивают электрическую защиту. Для маломощных разновидностей применяется диэлектрический компаунд или специальная бумага, электротехническое лаковое покрытие. Средние и мощные агрегаты имеют в своем составе такие основные части, как масло, элегаз. Производство подобного оборудования предполагает выполнять особую изоляцию обмоток. Помимо вышеприведенной классификации выделяют еще несколько основных категорий объектов: Производство подобной аппаратуры позволяет создавать установки мощностью от 4 кВА до 200 тыс. кВА (и выше). При этом достигается уровень напряжения на обмотках более 330 кВ. Всего существует девять групп оборудования. В первую из них входят приборы с напряжением не выше 35 кВ и мощностью 4-100 кВА. К восьмой отнесены аппараты с мощностью выше 200 тыс. кВА и напряжением 35-330 кВ. Существуют и более мощное оборудование. Оно относится к девятой категории. Устройство и монтаж силовых трансформаторов предполагает размещение станции на стационарной, специально подготовленной площадке. Фундамент сооружения должен быть прочным. На грунте при этом могут монтироваться катки и рельсы. Внутри металлического корпуса располагаются электрические установки. Он выполнен в виде герметичного бака. Внутренние системы закрывает крышка. Чаще всего применяются масляные разновидности. Они имеют особые технические характеристики. Внутри короба такого агрегата находится масло специального типа. Оно обладает особыми диэлектрическими качествами. Масло отводит излишнее тепло от деталей системы в процессе повышенной токовой нагрузки. Однако есть и другие варианты охладительных систем. Основными характеристиками, влияющими на функционирование установки, являются: Сегодня в системах обеспечения электричеством различных объектов чаще встречаются агрегаты с двумя трехфазными обмотки. Только для бытовой сети применяются однофазные установки. Трехфазный силовой трансформатор распространен больше в сетях электрокоммуникаций. Система регулировки бывает двух типов. В первом случае необходимо отключать питание перед проведением настройки, а во втором – нет. Регулировка выполняется со стороны обмотки высоковольтного типа. По ней движется меньший ток. Такой тип регулировки позволяет выполнять точную настройку. Конструкция, предполагающая отключение нагрузки, проще. Однако ее предел изменения небольшой. Регулировка требует полного отключения прибора от сети. Схема силового трансформатора включает в себя несколько основных элементов. К ним относятся: На основе с балками закрепляются все составные детали. Магнитопривод необходим для снижения потерь при прохождении магнитного потока через контуры. Он изготавливается из электротехнической стали. В сердечнике магнитопривода листы металла собирают по определенной схеме. Стержни с обмотками должны приближаться по форме к кругу. Подобная конфигурация позволяет облегчить намотку проводников. Стыки между отдельными пластинами сердечника перекрываются цельными листами. Обмотка выполняется из проводов круглой или прямоугольной формы сечения. Между слоями и самими обмотками оставляются зазоры для циркуляции охладительного компонента. Силовые трансформаторы требуют при выборе учитывать требования потребителей электроэнергии. При монтаже оборудования энергоснабжения, необходимо рассчитать правильно мощность оборудования. Если применяется несколько агрегатов, при аварийном отключении один из них должен полностью компенсировать работу другого прибора. Также важно уделять внимание качеству системы защиты. Она должна срабатывать при перегрузках, внутренних повреждений элементов конструкции. К их числу относятся приборы по контролю уровня давления масла, температуры сердечника, обмотки, образование газов. Работа аппаратов связана с высокими значениями мощностей. Поэтому их обслуживанию уделяется повышенное внимание. Ежедневно обслуживающий персонал совершает осмотры, контролирует показания измерительных приборов. В процессе техобслуживания оцениваются следующие показатели: Если на объекте не предусмотрено круглосуточное дежурство персонала, периодическая ревизия производится раз в месяц. На трансформаторных пунктах осмотр выполняют раз в 6 месяцев. При необходимости меняют или доливают масло. Его цвет контролируется при визуальном осмотре. Если оно стало темным, его меняют. Раз в год и при проведении капитального ремонта выполняют лабораторное исследование состава масла. Для разрушения пленки окислов на медных и латунных элементах раз в 6 месяцев отключают установку от питания. Переключатель переводят через все положения несколько раз. Такую процедуру проводят перед сезонными колебаниями нагрузки. Силовая аппаратура является важным элементом сети энергоснабжения. Они функционируют круглосуточно, поэтому важно уделять внимание особенностям их выбора и обслуживанию. Это одно из сложнейших, но крайне важных устройств. protransformatory.ru МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНСТИТУТ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Липецкий филиал Энергетический факультет Кафедра Электроэнергетические системы КУРСОВАЯ РАБОТА «РАСЧЕТ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА» по дисциплине: «Электромеханика» Вариант №10 Выполнил: Петров А.В. Группа: ЭЭо – 08 Дата _______________ Подпись ____________ Принял: канд. техн. наук Довженко С.В. Дата ________________ Подпись _____________ Липецк 2010г. Задание Для трехфазного трансформатора, паспортные данные и соединение обмоток которого приведены в табл.1 выполнить следующее: 1. Определить линейные и фазные токи и напряжения обмоток высшего и низшего напряжений. 2. Определить основные размеры трансформатора. 2.1 Выбрать конструкцию магнитной системы. 2.2 Выбрать марку стали и толщину стальных листов, вид их изоляции, определить индукцию магнитной системы. 2.3 Выбрать проводниковый материал обмоток. 2.4 Предварительно выбрать конструкцию обмоток. 2.5 Выбрать конструкцию и размеры основных изоляционных промежутков главной изоляции обмоток. 2.6 Определить диаметр стержня, высоту обмотки и активное сечение стержня. 3. Окончательно выбрать размеры, конструкцию обмоток и выполнить расчет. 3.1. Выбрать тип обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений. 3.2. Рассчитать обмотки низшего напряжения. 3.3. Рассчитать обмотки высшего напряжения. 4. Определить параметры опыта короткого замыкания. 4.1 Определить потери короткого замыкания. 4.2 Определить напряжение короткого замыкания. 4.3 Рассчитать механические силы в обмотках. 5. Провести окончательный расчет магнитной системы. 5.1. Определить размеры пакетов и активных сечений стержня и ярма. 5.2. Определить массу стержня и ярм, общую массу активной стали. 6. Определить потери и ток холостого хода. 7. Сравнить параметры, полученные в п.4,5,6 с паспортными данными трансформатора. Таблица 1. - Паспортные данные трансформатора ТМ - 160/35 1 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ЛИНЕЙНЫХ И ФАЗНЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ОБМОТОК ВЫСШЕГО И НИЗШЕГО НАПРЯЖЕНИЙ Номинальный линейный ток обмоток ВН и НН трехфазного трансформатора определяется согласно [1] по следующей формуле: где Номинальный линейный ток обмотки высшего напряжения (ВН) рассчитываемого трансформатора: Фазный ток обмотки ВН трансформатора равен линейному току, т.к обмотка ВН соединена в «звезду»: Фазное напряжение обмотки ВН при соединении обмотки в «звезду» будет определяться по формуле: Номинальный линейный ток обмотки низшего напряжения (НН): Фазный ток обмотки НН трансформатора при соединении в «треугольник» определяется по формуле: Фазное напряжение обмотки НН трансформатора при соединении в «треугольник» равно линейному напряжению: 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ 2.1 Выбор конструкции магнитной системы Магнитная система трансформатора – конструкция, собранная из ферромагнитного материала и служащая для локализации основного магнитного поля трансформатора. При выборе магнитной системы в первую очередь должны быть максимально совмещены следующие параметры трансформатора [1]: - минимальный ток холостого хода; - минимальный расход электротехнической стали; - максимальный уровень заполнения пространства внутри обмоток; - механическая прочность и устойчивость трансформатора при токах короткого замыкания. В магнитной системе трансформатора выделяют две основные части: стержни и ярма. Стержни – те, части магнитопровода, на которых располагаются основные обмотки трансформатора, и которые служат для преобразования электрической энергии. Ярмом называется часть магнитной системы, не несущая основных обмоток, а служащая для замыкания магнитной цепи. Рассматриваемый в данной работе трансформатор относится ко II габариту с мощностью 100 – 1000 кВА и классом напряжения до 35 кВ. Для данного типа трансформатора число ступеней в сечении стержня от 6 до 8. Примем 6. Коэффициент kкр – коэффициент заполнения площади круга площадью ступенчатой фигуры для рассчитываемого трансформатора с числом ступеней 6 и с прессующей пластиной равен: kкр = 0,884. Поперечное сечение ярма – многоступенчатое с числом ступеней на 1 – 2 меньше числа ступеней стержня, поэтому примем число ступеней ярма равным 5. На основании принятых допущений ориентировочный диаметр стержня примем равным 0,2 м. Поскольку выбранный предварительно диаметр стержня меньше 36 см, то на предварительной стадии расчет охлаждающих каналов в сечении стержня не требуется. Т.к. мощность рассчитываемого трансформатора 160 кВА и диаметр стержня 0,2 м, то прессовка набора пластин стержня осуществляется путем забивания деревянных стержней и планок между стержнем и обмоткой НН или ее жестким изоляционным бумажно- бакелитовым цилиндром. 2.2 Выбор марки стали и толщины стальных листов, вида их изоляции, определение индукции магнитной системы При выборе марки и толщины стали для магнитной системы силового трансформатора следует учитывать, что сталь с более высокими магнитными свойствами имеет существенно более высокую цену, а сталь меньшей толщины при более высоких магнитных свойствах имеет меньший коэффициент заполнения сталью kз . Эта сталь для получения пакета заданных размеров требует изготовления, отжига и укладки при сборке магнитной системы большего числа пластин по сравнению со сталью большей толщины. В основной массе силовых трансформаторов с учетом трудоемкости отдельных технологических операций, магнитных свойств и цены стали используются стали марок 3404 и 3405 толщиной 0,35 и 0,30 мм. В тех случаях, когда низкие потери являются решающим фактором, может использоваться сталь толщиной 0,27 мм. Весьма важное значение при расчете трансформатора имеет правильный выбор индукции в стержне магнитной системы. В целях уменьшения количества стали магнитной системы, массы металла обмоток и стоимости активной части следует выбирать возможно большее значение расчетной индукции, что, однако, связано с относительно малым увеличением потерь и существенным увеличением тока холостого хода. Уменьшение расчетной индукции приводит к получению лучших параметров холостого хода (главным образом тока) за счет увеличения массы материалов и стоимости активной части. Учитывая вышеизложенное, выберем электротехническую холоднокатаную анизотропную тонколистовую сталь марки 3404 толщиной 0,3 мм с термостойким изоляционным покрытием листов. Для заданного трансформатора индукцию в магнитопроводе предварительно примем: B = 1,55,Тл 2.3 Выбор проводникового материала обмоток В качестве материала обмоток в течение долгого времени использовалась медь, но малое мировое распространение природных запасов медных руд заставило искать пути замены меди другим металлом, в первую очередь, алюминием (при этом он дешевле меди на 10 – 15%), более широко распространенным в природе. Рационально спроектированные трансформаторы с алюминиевыми обмотками существенно отличаются по соотношению основных размеров от эквивалентных им по мощности и параметрам короткого замыкания и холостого хода трансформаторов с медными обмотками. Отличительными особенностями магнитной системы трансформатора с алюминиевыми обмотками являются меньший диаметр, большие высоты стержня и площадь окна магнитной системы. Алюминиевые обмотки имеют несколько большее число витков. Увеличение чисел витков и сечений витков алюминиевых обмоток по сравнению с эквивалентными медными обмотками приводит к увеличению стоимости работы по намотке обмоток и значительному увеличению расхода некоторых изоляционных материалов – бумажно- бакелитовых цилиндров (на 25 – 30%), электроизоляционного картона и пропиточного лака (50 – 60%). При большей высоте магнитной системы увеличиваются также высота бака и масса масла. Увеличение стоимости работы и материалов компенсируется уменьшением массы и стоимости провода обмоток так, что общая стоимость рационально спроектированного трансформатора с алюминиевыми обмотками практически не отличается от стоимости эквивалентного трансформатора с медными обмотками. mirznanii.comУстройство и виды силовых трансформаторов. Мощность трансформатора силового
Подключение трансформатора треугольником. Силовые трансформаторы
Виды силовых трансформаторов
назначение, устройство и принцип действия
Область применения
Функционирование системы
Разновидности
Особенности и основные параметры
Схема
Особенности выбора
Обслуживание и ремонт
Расчет силового трансформатора
(1.1) 
- мощность трансформатора, кВ·А; 
- номинальное напряжение соответствующей обмотки, В. 
(1.2) 
(1.3) 
(1.4) 
(1.5) 
(1.6) 
(1.7) 
интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''
Поделиться с друзьями: