Види та принцип дії трансформаторів

 дол.. США в рік,

де: - ціна 1 кВт/год = 0,05 дол/кВт; = години роботи в рік =8760 годин

Підвищення технічного рівня трансформаторів, пов'язане з розв'язанням таких проблем:

- застосування для магнітних систем високоякісних марок електротехнічних сталей з питомими втратами на рівні 1 Вт/кг і нижче.

- впровадження в конструкцію магнітних систем сучасних схем шихтовки, включаючи повну схему “степ-леп”.

- впровадження для трансформаторів 110 кВ здійснюваного в спеціальних камерах вакуумного заливання активних частин трансформаторним маслом у власних баках.

- використання в багатопаралельних обмотках емальпроводів прямокутного перерізу.

- впровадження технології, що забезпечує стабілізацію висоти обмоток.

- застосування для обмоток, які стискуються у випадку КЗ, циліндрів із склопластику.

- застосування пресувальних кілець із склопластику або твердого електрокартону.

- впровадження сучасних конструкцій пристроїв РПН (РПН - перемикальний пристрій регулювання напруги під навантаженням).

- зниження додаткових втрат в елементах конструкцій трансформаторів.

- підвищення ефективності систем охолодження.

- більш широке використання трьохобмоткових тр-ів із зниженими потужностями обмоток СН та НН.

Охолодження обмоток масляних силових трансформаторів. Застосовуються такі способи охолодження силових масляних трансформаторів: природне масляне (М); масляне з дуттям і природною конвекцією масла (Д); масляне з примусовою конвекцією масла і повітря (ДЦ); масловодяне з примусовою конвекцією масла і води (Ц).

Охолодження потужних силових трансформаторів є актуальною проблемою щодо утилізації втрат в трансформаторах. В ряді країн широкого поширення набули роботи зі створення установок для вторинного використання тепла, які дають істотну економію енергетичних ресурсів. Наприклад, у США понад 60 фірм займається виробництвом таких установок з використанням теплових насосів, одинична потужність яких становить від 1-2 кВт до 500 кВт. За самими приблизними оцінками втрати тепла в трансформаторах протягом року досягають сотень мільйонів кіловат-годин, і це тепло витрачається на нагрівання довкілля. В той же самий час опалення пристанційних будинків електричних станцій та підстанцій здійснюється за рахунок використання електроенергії.

Визначення втрат електроенергії в двообмоточному трансформаторі.

Розрахунок параметрів схеми заміщення трансформаторів та автотрансформаторів має на увазі знання каталожних даних (коефіцієнта трансформації , втрат холостого ходу  та короткого замикання ,  - струму холостого ходу, - напруги короткого замикання). Параметри схеми двохобмоточних трансформаторів з номінальною потужністю  розраховуються за формулами: ; .

Втрати потужності в  паралельно працюючих двохобмоточних трансформаторах можна записати у вигляді:

- навантаження трансформатора.

-  и - втрати відповідно активної потужності на нагрівання обмоток трансформатора і реактивної потужності на розсіювання в обмотках, пропорційні квадрату повної потужності, що протікає через трансформатор;

- и - незалежні від навантаження втрати активної потужності й потужності в сталі трансформатора и втрати реактивної потужності на намагнічування.

Приведені втрати потужності в трансформаторах (з врахуванням втрат в системі електропостачання): , де - приведені втрати потужності при холостому ході трансформатора; - коефіцієнт навантаження трансформатора; - приведені втрати потужності при короткому замиканні; - коефіцієнт зміни втрат (залежить від передачі реактивної потужності (для промислових підприємств, коли коефіцієнт не заданий енергосистемою, слід приймати 0,07), - втрати потужності холостого ходу (приймаються рівними приблизно втратам в сталі); - втрати потужності короткого замикання (приблизно втрати в міді обмоток трансформатора); - коефіцієнт завантаження ( , де - фактичне або розрахункове навантаження трансформатора; - номінальна потужність трансформатора, (коефіцієнт завантаження трансформатора ));  - реактивна потужність холостого ходу трансформатора;  - реактивна потужність, що споживається трансформатором при номінальному паспортному навантаженні; , - струм холостого ходу та напруга к.з. трансформатора, %.

При підрахунку втрат активної потужності в трьох обмотковому трансформаторі користуються виразом:

або , де  - приведенні втрати активної потужності в обмотках вищої (1), середньої (2) і нижчої (3) напруги;  - коефіцієнти завантажень цих обмоток.

При підрахунку втрат реактивної потужності в трьох обмотковому трансформаторі користуються виразом:

Втрати енергії у всіх елементах електричної мережі при відомому графіку навантаження розраховується як . Для випадку трансформатора, втрати активної електричної енергії в трансформаторі, кВт.г, , де  - повне число під єднання трансформатора до електромережі;  - число годин роботи трансформатора під навантаженням. Втрати реактивної електричної енергії в трансформаторі, кВАр.г, .

7. Застосування трансформаторів

Найчастіше трансформатори застосовуються в електромережах і в джерелах живлення різних приладів.

Оскільки втрати на нагрівання дроту пропорційні квадрату струму, що проходить через дріт, при передачі електроенергії на велику відстань вигідно використовувати дуже велику напругу і невеликі струми. З міркувань безпеки і для зменшення маси ізоляції в побуті бажано використовувати не таку велику напругу. Тому для найбільш вигідного транспортування електроенергії в електромережі багато разів застосовують трансформатори: спочатку для підвищення напруги генераторів на електростанціях перед транспортуванням електроенергії, а потім для пониження напруги лінії електропередач до прийнятного для споживачів рівня.

Оскільки в електричній мережі три фази, для перетворення напругу застосовують трифазні трансформатори, або групу з трьох однофазних трансформаторів, сполучених в схему зірки або трикутника. У трифазного трансформатора сердечник для всіх трьох фаз загальний.

Не дивлячись на високий ККД трансформатора (понад 99 %), в дуже могутніх трансформаторах електромереж виділяється велика потужність у вигляді тепла (наприклад, для типової потужності блоку електростанції 1 Гвт на трансформаторі може виділятися потужність до декілька мегават). Тому трансформатори електромереж використовують спеціальну систему охолоджування: трансформатор поміщається в баку, заповненому трансформаторним маслом або спеціальною негорючою рідиною. Масло циркулює під дією конвекції або примусово між баком і могутнім радіатором. Іноді масло охолоджують водою. «

ВИСНОВОК

При написанні самостійної роботи я зрозуміла, що:

Трансформатор - це статичний електромагнітний пристрій для перетворення енергії змінного струму з одними параметрами струму і напруги в енергію з іншими параметрами при незмінній частоті і без істотних втрат потужності.

Трансформатори містять: магнітопроводи і обвитки вищої напруги (первинні) та нижчої напруг (вторинні).

Частини магнітопроводу з обмоткою називається стержнями;

Частини, до якої підводиться електрична енергія називається первинною (1);

Обмотку від якої енергія задається до споживача - вторинною(2);

Обмотка - сукупність витків, створюючих електричний ланцюг;

За видами трансформатори бувають:

1. Силовий трансформатор - трансформатор, призначений для перетворення, прийому та використання електричної енергії в електричних мережах і в установах.

Силові трансформатори поділяються на:

Сухі трансформатора;

Масляні трансформатори;

Литі трансформатори;

Роздрібні трансформатори;

Трансформатори, що підсумовують.

Великого значення набули масляні і сухі трансформатори, але і решта видів трансформаторів до цих пір застосовують на виробництві і в промисловості, і в даний час, значно рідше.

Сухі силові трансформатори бувають: 1 - фазними або 3 - фазними. Як правило вони використовуються для підвищення або пониження змінного струму. Використовуються в електромережах і в джерелах живлення різних приладів.

Силові масляні трансформатори використовуються: в умовах помірного або дуже холодного клімату. Призначаються для пониження напруги.

2. Автотрансформатор - варіант трансформатора, в якому між обвитками крім магнітного зв'язку існує електричний зв'язок.

3. Трансформатор струму - трансформатор, призначений для вимірювання великих струмів.

4. Трансформатор напруги - трансформатор, призначений для перетворення високої напруги в ланцюгах.

5. Імпульсний трансформатор - трансформатор, призначений для перетворення імпульсних сигналів з тривалістю імпульсу до десятків мікросекунд з мінімальним спотворенням форми імпульсу.

6. Розділовий трансформатор - трансформатор, первинна обмотка якого електрично не пов'язана з вторинними обмотками.

7. Пік - трансформатор - трансформатор, що перетворює напругу синусоїдальної форми в імпульсну напругу з тією, що змінюється через кожні півперіоду полярністю.

Класифікація трансформаторів:

За будовою магнітопроводу:

стержневі - містять сердечник;

броневі - містять обмотки;

За типом охолодження:

Повітряні;

Масляні;

Основні поняття:

Робота трансформатора базується на законі електромагнітної індукції::

?==W

Коефіцієнт трансформації - це відношення кількості витків вторинної катушки до первинної катушки:

k=

Рівняння трансформатора - це рівняння електромагнітної рівноваги, котрі записані для обох обвиток і магнітного осердя:

u1= w1+L 1s+R1i1

u2= w2+L 2s-R1i1 - R2i2

Для трансформаторів виділяють такі режими:

Неробочий - це такий режим в якому на первинну обмотку подано номінальну напругу;

Робочий (номінальний) - режим здійснюється коли вторинну обмотку увімкнено навантаження;

Режим короткого дня (замикання) - це режим, в якому вторинну обмотку замкнену накоротко, а до первинної обмотки таку напругу при якій проходять струми.

Коефіцієнт завантаження трансформатора:

Список використаної літератури

1. Адоньев Н. М.. Афанасьев В. В., Карпенко Л. Н. Оптико - электронный трансформатор тока высокого напряжения. -- Электричество, 1969.

2. И. Э.Тамм - Основы электричества, 1971.

3. Баев А. В. Остаточная индукция в трансформаторах тока релейной защиты.--Электричество, 1971.

4. Барзилович В. М. Высоковольтные трансформаторы тока.-- Л Госзнергоиздат, 1962.

5. Барталог А. Ф., Рогоза В. В., Сирота И. М. Разработка трансформаторов тока для быстродействующих релейных защит электрических сетей напряжением 330--500 кВ.--Электротехническая промышленность, 1975.

6. Вавин В. H. Трансформаторы тока.--M.: Энергия 1966.

7. Іцхоки Я. С., Імпульсні пристрої, М., 1959: Крівіцкий Би. Х., Елементи і пристрої імпульсної техніки, 2 видавництва, М., 1961.

8. Вавін Ст Н., Трансформатори напруги і їх вторинні ланцюги, Л., 1967; Електричні виміри, під ред. Е. Р. Шрамкова, М., 1972.

9. Васюра А.С. - книга Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики.

10. В.В.Афанасьев, Н.М. Адоньев, Б.С. Стогний - «Трансформаторы тока», - 1969.

11. Китаєва В.Є. Трансформатори. Москва, «Вищу школу», 1974

12. Грумбина Г.Б. Електричні машини та джерела харчування РЭА. Москва, «Энергоатомиздат», 1990

1. Размещено на www.allbest.ru