I Трансформаторы

1. Устройство трансформатора

Трансформатор – статистический электромагнитный аппарат преобразующий систему переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения. Трансформаторы служат для передачи и распределения электроэнергии потребителей. Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие; однофазные, трех и многофазные; силовые, измерительные, испытательные и т. д.

Номинальные данные щитка: S_H, квт,U_1H/U_2H,I_1H/I_2H,/.

Активными элементами трансформатора являются:

1. магнитопровод;

2. обмотки.

Магнитопроводы бывают:

1. броневые;

2. стержневые.

Для магнитопровода используется электротехническая сталь:

1. горячекатаная;

2. холоднокатаная.

1.1.1. Шихтовка железа стержневого трансформатора

Горячекатаная сталь

Холоднокатаная сталь

Однофазный

Трехфазный

Броневой трансформатор

Марка стали (пример).

1321

Первая цифра – по структурному состоянию и прокату:

1. горячекатаная изотропная;

2. холоднокатаная изотропная;

3. холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой.

Вторая цифра – содержание кремния:

1. до 0,8 %;

2. 1,8 – 2,8 %;

3. 2,8 – 3,8 %;

4. 3,8 – 4,8 %.

Третья цифра – характеризует удельные потери :

1. нормальные потери;

2. низкие потери;

3. пониженные потери;

Четвертая цифра – порядковый номер типа стали.

Обмотки (однослойные и многослойные):

а) дисковые у броневого трансформатора

б) цилиндрические

в) винтовые

г) непрерывные

Магнитопровод с обмоткой помещается в бак с трансформатором маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

1.2.Однофазные трансформаторы. Холостой ход однофазного трансформатора

1.2.1.Ток холостого хода

При синусоидальном напряжении и потока, как холостого хода имеет несинусоидальную форму, за счет насыщения железа в области амплитуды потока.

Iм поток намагничивания

Отличие: поток от индукции запаздывает,Ф- поток

Рассмотрим какие потоки и ЭДС в однофазном трансформаторе.

Ф₀E₁,E₂ Ф_S1E_2S

ЭДС рассеяния

e_{1S =} -I_S(dl₀/dt) = -I_S = -I_m l_S cost

ЭДС рассеяния в комплексной форме (l_S=x)

реактивное

В первой обмотке три ЭДС –, ,

Фаза ЭДС

E₁ = -W₁(dФ/dt) = -W=W₁Ф_m sin(t - /2), (W₁Ф_m = E_1m)

Действующие значения ЭДС обмотки

E_1max=W₁Ф_m= 2f₁W₁Ф_m

E₁=

E₁= 4,44f₁W₁Ф_m

E₂= 4,44f₁W₂Ф_m

E₁/E₂=kU₁/U₂=kw–число витков

При xx

U₂=E₂

U₁E₁

1.2.2.Потери при холостом ходе трансформатора

Мощность, потребляемая трансформатором при холостом ходе идет на покрытие в обмотках и стали: P₀=p _эл1+P_магн

p_эл1= 12% отP₀

Поэтому, мощность при холостом ходе трансформатора идет в основном на покрытие потерь в стали (гистерезис и вихревые токи).

p_r=_r(f/100)B^{2гистерезис зависит от степени} легирования стали

Pосн мг

p_b=_вх(f/100)²B^{2 вихревые токи} зависит от толщины листа

p_доб= 1520%Pосн мг ИтакP₀= (1,151,2)P_мго

_{основные потери} на создание потоков рассеивания

1.2.3.Схема замещения трансформатора при холостом ходе

_{математическая модель}

Исследование работы трансформатора упрощается, если действительный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменить схемой элементы которой, связаны между собой только электрически. Такая схема называется схемой замещения трансформатора. Схема замещения должна удовлетворять основным уравнениям ЭДС и МДС трансформатора.

Цепьab- цепь намагничивания

z_m,r_m,x_mпараметры цепи намагничивания.

Zm=Xm+Rn-активноеR