Используемые определения

При выполнении курсовой работы необходимо знать определения, которые приведены ниже.

Автотрансформатор - электрический трансформатор, все обмотки которого гальванически соединены друг с другом. При малых коэффициентах трансформации автотрансформатор легче и дешевле многообмоточного трансформатора. Недостаток автотрансформатора - невозможность гальванического обособления цепей. Автотрансформаторы служат преобразователями электрического напряжения в пусковых устройствах мощных электродвигателей переменного тока, в схемах релейной защиты для плавного регулирования напряжения и т.д. Регулируемые автотрансформаторы позволяют благодаря механическому перемещению точки отвода вторичного напряжения сохранить его постоянным при изменениях первичного напряжения. Если необходимо указать, что трансформатор не является автотрансформатором, должны использоваться термины «трансформатор с раздельными обмотками» или «двухобмоточный трансформатор».

Высшее напряжение подстанции (трансформатора) - наибольше из номинальных напряжений распределительных устройств подстанции (обмоток трансформатора).

Коэффициент заполнения графика нагрузки энергоустановки потребителя (коэффициент заполнения) - отношение среднеарифметического значения нагрузки энергоустановки потребителя к максимальному за установленный интервал времени.

Коэффициент использования установленной мощности электроустановки - отношение среднеарифметической мощности к установленной мощности электроустановки за установленный интервал времени.

Коэффициент полезного действия (кпд) - характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой. В электрических двигателях кпд - отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в электрических трансформаторах - отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

Коэффициент спроса - отношение совмещенного максимума нагрузки приемников энергии к их суммарной установленной мощности.

Масляный трансформатор - трансформатор, магнитная система и обмотки которого погружены в масло.

Мощность - физическая величина, измеряемая отношением работы к промежутку времени, в течение которого она произведена. Если работа производится равномерно, то мощность определяется формулой Р = A/t, где А - работа, произведённая за время t; в общем случае Р = dA/dt, где dA - элементарная работа, производимая за элементарный промежуток времени dt (обычно 1 сек). Мощность измеряется в ваттах (Вт), а в технике иногда в лошадиных силах.

Нагрузка электрическая - любой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи.

Нагрузка электроэнергетической системы - суммарная электрическая мощность, расходуемая всеми приемниками (потребителями) электроэнергии, присоединёнными к распределительным сетям системы, и мощность, идущая на покрытие потерь во всех звеньях электрической сети (трансформаторах, преобразователях, линиях электропередачи).

Нагрузка энергоустановки потребителя (нагрузка потребителя) - значение мощности или количества тепла, потребляемых энергоустановкой в установленный момент времени.

Обмотка трансформатора - совокупность витков, образующих электрическую цепь с целью получения одного из напряжений трансформатора. Для трехфазного трансформатора под «обмоткой» подразумевается совокупность соединяемых между собой обмоток одного напряжения всех фаз.

Подстанция электрическая, подстанция (ПС) - электроустановка или совокупность электрических устройств для преобразования напряжения (трансформаторная подстанция) или рода электрического тока (преобразовательная подстанция), а также для распределения электрической энергии между потребителями. Является промежуточным звеном в системе передачи электрической энергии от электростанций к потребителям. В состав электрической подстанции входят: распределительное устройство, содержащее высоковольтные (свыше 1000 В) коммутационные аппараты (выключатели, разъединители, отделители, короткозамыкатели) и аппараты защиты от перенапряжения (разрядники); основные преобразовательные агрегаты - электрические трансформаторы, выпрямители, инверторы и преобразователи частоты; распределительное устройство, содержащее низковольтные (до 1000 В) коммутационные аппараты (рубильники, автоматические выключатели, контакторы) для включения и отключения электрических сетей, отходящих к потребителям электрической энергии; щит управления, на котором размещается аппаратура ручного или автоматического управления агрегатами и коммутационными аппаратами, а также измерительные приборы и аппаратура защиты от перегрузок, коротких замыканий, чрезмерного понижения напряжения. Кроме того, к электрической подстанции относят вспомогательные установки и сооружения (аккумуляторные батареи для питания систем управления, ремонтные мастерские, помещения для ревизии основных агрегатов, установки для сушки и регенерации трансформаторного масла). Могут входить также устройства для повышения коэффициента мощности (статические конденсаторы или синхронные компенсаторы). Электрические подстанции подключаемые к протяжённым высоковольтным линиям электропередачи, оборудуют установками диспетчерской высокочастотной связи, осуществляемой по проводам линии электропередачи.

Показатель использования установленной мощности электростанции - отношение произведенной электростанцией электрической энергии за установленный интервал времени к установленной мощности электростанции.

Потери короткого замыкания трансформатора (они же потери в меди, потери в обмотках или переменные потери)- активная мощность, потребляемая трансформатором при номинальной частоте и расчетной температуре, устанавливающихся при протекании номинального тока (тока ответвления) через линейные выводы одной из обмоток при замкнутых накоротко выводах другой обмотки. Остальные обмотки, при их наличии, должны быть разомкнуты. В двухобмоточном трансформаторе возможна только одна комбинация обмоток и одно значение потерь короткого замыкания. В многообмоточном трансформаторе имеется несколько значений потерь короткого замыкания в зависимости от сочетания пар обмоток. Поэтому значение потерь короткого замыкания многообмоточного трансформатора относят к определенному сочетанию нагрузок обмоток. Как правило, измерение этих потерь невозможно осуществить во время проведения испытаний. Если две обмотки имеют различные номинальные мощности, потери короткого замыкания относят к номинальному току обмотки с меньшей номинальной мощностью.

Потери холостого хода трансформатора (они же потери в стали или постоянные потери) - активная мощность, потребляемая трансформатором при номинальном напряжении (или напряжении ответвления) и номинальной частоте на выводах одной из обмоток при разомкнутых остальных обмотках.

Потеря энергии - разность между количеством подведенной (первичной) и потребляемой (полезной) энергии.

Потребитель электрической энергии (тепла) - предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии (тепла) присоединены к электрической (тепловой) сети и используют электрическую энергию (тепло).

Присоединенная мощность электроустановки (присоединенная мощность) - сумма номинальных мощностей трансформаторов и приемников электрической энергии потребителя, непосредственно подключенных к электрической сети.

Реактивная мощность - величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока. Реактивная мощность Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sinφ. Измеряется в варах. Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность, потребляемая в электрических сетях, вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной мощности. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Трансформатор силовой - электрический трансформатор, служащий для преобразования энергии переменного тока в электрических сетях энергетических систем, в радиотехнических устройствах, системах автоматики и других, и работающий при постоянном действующем значении напряжения. Представляет собой наиболее распространённый класс трансформаторов.

Трансформатор собственных нужд (ТСН) - силовой понижающий трансформатор для питания электроприемников собственных нужд подстанции.

Трансформатор тока (ТТ) - измерительный трансформатор электрический, предназначенный для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно ТТ служат для изоляции аппаратуры от потенциала сети, в которой производится измерение (контроль). ТТ подразделяются на трансформаторы переменного тока (обычно их называют просто ТТ) и трансформаторы постоянного тока. ТТ классифицируют по назначению (измерительные, защитные, промежуточные, лабораторные), способу установки (наружные, внутренние, встроенные в электрические аппараты и машины, накладные, надеваемые на проходные изоляторы, переносные), числу ступеней (одноступенчатые, каскадные), способу крепления (проходные, в том числе клещи электроизмерительные, опорные), числу витков первичной обмотки (одновитковые, или стержневые, многовитковые), рабочему напряжению (низкого напряжения, высокого напряжения), виду изоляции обмоток (с сухой, бумажно-масляной, компаундной изоляцией).

Трансформатор тока (ТТ) измерительный - метрологически аттестованный трансформатор для подключения слаботочных (до 5 А) средств измерения электроэнергии и мощности в точку измерения с высоким значением тока.

Трансформаторная подстанция (ТП) - подстанция электрическая, предназначенная для повышения или понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Повысительные ТП (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП). Понизительные ТП преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное. В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понизительные ТП подразделяются на районные, главные понизительные и местные (цеховые). Районные ТП принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понизительные ТП, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) - на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями. В состав ТП входят трансформаторы силовые (обычно 1 или 2), распределительные устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательные сооружения.

Трансформации коэффициент - отношение эдс, наводимых основным магнитным потоком в первичной и вторичной обмотках электрического трансформатора, равен: e₁/e₂ = w₁/w₂,  где e₁ и e₂, w₁ и w₂ - эдс и число витков в обмотках трансформатора. На практике определяют как отношение номинального напряжения, подводимого к первичной обмотке, к напряжению на разомкнутой вторичной обмотке, при этом погрешностью.

Трансформатор электрический - статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине.

Справка о истории и принципе действия трансформаторов

В основе действия трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из одной первичной обмотки (ПО), одной или нескольких вторичных обмоток (ВО) и ферромагнитного сердечника (магнитопровода), обычно замкнутой формы. Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой. Иногда вторичной обмоткой служит часть ПО (или наоборот), такие называются автотрансформаторами. Концы ПО (вход трансформатора) подключают к источнику переменного напряжения, а концы ВО (его выход) - к потребителям. Переменный ток в ПО приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока. В реальных трансформаторах часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода, образуя так называемые потоки рассеяния, однако в высококачественных трансформаторах потоки рассеяния малы по сравнению с основным потоком (потоком в магнитопроводе). Трансформатор был впервые использован в 1876 П.Н. Яблочковым в цепях электрического освещения. В 1890 М.О. Доливо-Добровольский разработал трёхфазный электрический трансформатор. Дальнейшее развитие трансформаторов заключалось в совершенствовании их конструкции, увеличении мощности и кпд, улучшении изоляции обмоток. Основной вид - силовые трансформаторы, среди которых наиболее представительную группу составляют двухобмоточные силовые, устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие трансформаторы повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций, с 10÷15 кВ до 220÷750 кВ, что позволяет передавать электроэнергию по воздушным ЛЭП на несколько тыс. км. В местах потребления электроэнергии при помощи силовых трансформаторов высокое напряжение преобразуют в низкое (220 В, 380 В и др.). Многократное преобразование электроэнергии требует большого количества силовых трансформаторов, поэтому их суммарная мощность в энергосистеме в несколько раз превышает мощность источников и потребителей энергии. Мощные силовые трансформаторы имеют кпд 98÷99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы — из листов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5÷0,35 мм, имеющей высокую магнитную проницаемость и малые потери на гистерезис и вихревые токи. Магнитопровод и обмотки силового трансформатора обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое используется для изоляции и охлаждения обмоток. Такие масляные трансформаторы обычно устанавливают на открытом воздухе, что требует улучшенной изоляции выводов и герметичности бака. Трансформаторы без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла трансформаторы снабжают трубчатым радиатором, омываемым воздухом (в ряде случаев - водой). В грозоупорных трансформаторах применяют обмотки, конструкция которых устраняет появление опасных напряжений на изоляции. Иногда два или более трансформатора включают последовательно (каскадный трансформатор). В ряде случаев используют трансформаторы с регулированием под нагрузкой. Среди сухих силовых трансформаторов обширный класс составляют трансформаторы малой мощности с большим числом вторичных обмоток (многообмоточные), их часто применяют в радиотехнических устройствах и системах автоматики. Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов, предназначенные для измерения больших напряжений и токов (измерительный трансформатор, трансформатор напряжения, трансформатор тока), снижения уровня помех проводной связи (отсасывающий трансформатор), преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформатор), преобразования импульсов тока и напряжения (импульсный трансформатор), выделения переменной составляющей тока, разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, их согласования и т.д. Радиочастотные трансформаторы служат для преобразования напряжения ВЧ, их изготовляют с магнитопроводом из магнитодиэлектрика либо без магнитопровода. В радиопередатчиках мощность таких трансформаторов достигает нескольких сотен кВт.