Laboratorna_robota_1

Теоретичні відомості

Силові трансформатори і автотрансформатори розрізняються по призначенню, кількості фаз, кількості обмоток, по способу охолодження, по схемі з’єднання та других конструктивних особливостях.

По призначенню трансформатори і автотрансформатори розподіляються на силові загального призначення та спеціальні (зварювальні, тягові і т.п.). Силові трансформатори і автотрансформатори загального призначення використовуються в електричних мережах для перетворення електроенергії з однієї напруги в іншу та для безпосереднього живлення споживачів електричної енергії.

По кількості фаз трансформатори і автотрансформатори розподіляються на однофазні трифазні та багатофазні (спеціальні). В електричних мережах найбільш поширеними є трифазні. Однофазні використовуються, як правило, тільки великої потужності, коли трифазні обмежуються їх транспортуванням (1150 кВ, 750 кВ).

По кількості обмоток - одно обмоткові та три обмоткові відповідно: вища напруга – нижча напруга та вища – середня і нижча напруга. Інколи обмотки, як правило нижчої напруги, можуть складатись із двох або більше паралельних обмоток ізольованих одна від одної та від заземлюючих частин. Такі трансформатори і автотрансформатори називаються з розщепленою обмоткою.

По способу охолодження трансформатори і автотрансформатори розподіляються на наступні групи:

а) сухі, в яких основним ізоляційним середовищем є твердий діелектрик, а охолоджувальним - повітря;

б) масляні, в яких ізоляційним та охолоджувальним середовищем є масло. При цьому охолодження може бути природнім масляним, масляним з обдуванням та примусовою циркуляцією масла, масляно – водяним з природною циркуляцією масла, масляно – водяним з примусовою циркуляцією масла;

в) трансформатори і автотрансформатори з заповненням негорючим рідким діелектриком з природнім охолодженням та з додатковим обдуванням.

Будова та елементи конструкції силових трансформаторів і автотрансформаторів.

За стандартом номінальні потужності трифазних трансформаторів і автотрансформаторів повинні відповідати ряду: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5;

40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 і т. д.

Складовими частинами масляного трансформатора є: остов обмотки, перемикаючий пристрій, вводи, виводи, ізоляція, бак, охолоджувачі, захисні і контрольно-вимірювальні і допоміжні пристрої.

Конструкція, що включає в зібраному вигляді остов трансформатора, обмотки з їх ізоляцією, відводи, частини регулюючого пристрою, а також всі деталі, що служать для їх механічного з'єднання, називається активною частиною

трансформатора. На рис. 1 показано пристрій і компонування основних частин силового масляного трансформатора потужністю 1000 - 6300 кВА.

Автотрансформатори

У мережах високої напруги часто виникає необхідність порівняно невеликої зміни напруги, на ± (10-50)%. Установка звичайних трансформаторів у цих випадках виявляється економічно невигідною. Дійсно, нехай потрібно зв'язати мережі з напругою U1=1 о.в. і U2=1,2 о.в. При зв'язку цих мереж за допомогою трансформатора число витків вторинної обмотки буде пов'язано з числом витків первинної обмотки співвідношенням

w2=1,2 w1

Вирішимо цю задачу іншим шляхом. Первинну обмотку залишимо без зміни, а вторинну виконаємо з числом витків w2 = 0,2w1 і з'єднаємо як показано на рис.1.2.

Тоді

Таким чином ми отримали той самий результат, що і за допомогою трансформатора, але з меншими витратами.

Рис.1.2. Схема з’єднання обмоток автотрансформатора.

Трансформатори, у яких крім електромагнітного зв'язку є ще й електричний зв'язок, називаються автотрансформаторами.

У автотрансформаторах розрізняють два коефіцієнти трансформації:

kат= w1/w2 і kтр= U1/U2

Для схеми рис.2. вони пов'язані співвідношенням

.

Коефіцієнт kтр характеризує потужність, що надходить у вторинну мережу електромагнітним шляхом,

.

Коефіцієнт kтр пов'язаний з прохідною потужністю

.

Прохідна потужність передається через автотрансформатор електромагнітним і електричним шляхом. У трансформаторі електромагнітна і прохідна потужність практично не розрізняються. У автотрансформатори електромагнітна потужність значно менше прохідної,

.

звідси випливає, що при kтр≈1 електромагнітна потужність буде мала, тому перетворення напруги відбуватиметься найбільш економічно.

Втрати і напруга короткого замикання автотрансформатора, віднесені до електромагнітної потужності, приблизно такі ж, як і у трансформатора:

; .

Однак якщо ці величини віднести до прохідної потужності, то вони приблизно в Sтр/Sэм разів менше, ніж у звичайних трансформаторах, тому ηат>ηтр;

ukат< ukтр

остання обставина призводить до збільшення струмів короткого замикання. До недоліків автотрансформатора слід віднести практично повну відсутність демпфування грозових перенапруг.

Тим не менш автотрансформатори отримали широке поширення в схемах для пуску потужних двигунів змінного струму і для з'єднання високовольтних мереж різних напруг (110, 220, 330, 500, 750) кВ. У останньому випадку використовуються автотрансформатори граничних потужностей, які значно перевищують граничні потужності трансформаторів.