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5.1変圧器の基本的な動作原理と構造

5.1.1変圧器の基本的な動作原理

トランスにはDC遮断効果があります

主磁束が正弦法則に従って変化する場合、つまりφ(t)=φ.sinotの場合、各物理的

数量の実効値は、次の関係を満たします。


巻線抵抗とコア損失を無視すると、次のように1次電力と2次電力が節約されます。

したがって、

 

トランスの巻数比または巻数比、

 

と言うのは見かけの容量です。

変圧器は電圧変換を実現しながら電流変換を実現していることがわかります。また、

トランスはインピーダンス変換の機能も実現できます。

 

二次側の負荷インピーダンスは次のとおりです。

 

一次側からZIを見ると、そのサイズは次のとおりです。

 

単相変圧器の構造

1- コアカラム2-鉄ヨーク3---高電圧巻線4-〜低電圧巻線

三相変圧器の構造

三相変圧器の高電圧巻線用タップ

1-鉄心柱2-鉄ヨーク

3-低電圧巻線4---高電圧巻線

 

1-ネームプレート2-温度計3-除湿剤4-オイルレベルゲージ5-オイルコンサベーター6-安全空気通路7-ガスリレー8-高圧オイルパイプ

9低圧オイルパイプ10-タップスイッチ11-燃料タンクコア12-オイルドレンバルブ13-コイル14-アースプレート15--トロリー

5.2変圧器の評価

 

➢定格容量または見かけの容量Sn;

➢定格電圧Un

定格電流Iv;

➢定格周波数fn;

➢定格効率ηn;

 

定格電圧と定格電流の両方がライン値(つまり、ライン電圧またはライン電流)を参照します

評価されたデータの間には、次の関係があります。

 

 

 

式では、mは変圧器の相数を表します。


U1NφとI1Nφは、それぞれ定格電圧と定格電流の位相値を表します。

単相変圧器の場合:

 

三相変圧器の場合:

 

5.3変圧器の無負荷運転の分析

意味:

変圧器の無負荷とは、一次巻線にAC電圧が印加され、二次巻線が開いている、つまり二次側が開いている(つまり、電流がゼロである)動作状態を指します。

 

5.3.1無負荷運転時の変圧器の電磁関係

 

 

フェーザ形式で次のように記述されます。

 

 

結論は:

巻線に誘導される電位の大きさは、周波数、巻線の巻数、磁束の振幅に比例します。同相では、変圧器の巻線に誘導される電位は主磁束より遅れます。

一次巻線に定格電圧を印加した場合、二次巻線の開回路電圧は二次側の定格電圧として指定されます。つまり、変圧器の変換比は次のように求められます。

 

 

5.3.2磁気回路の電気的パラメータに相当

基本的な考え方:

変圧器に含まれる磁気回路問題を回路問題に変換し、統一回路理論に従って変圧器を計算します。

漏れフラックスの場合:

 

次にX1δ またはL1δは、漏れ磁気回路を反射するために使用できます。 (定数として、なぜですか?)

 

主なフラックスの場合:

まず、等価正弦波電流の概念を導入し、非正弦波の無負荷電流を等価正弦波電流に置き換えます。

 

 

 

 

(a) フェーザ図              (b)等価回路           (c)等価回路

 

理想的なトランスの場合:

 

 

 

5.3.3変圧器の無負荷電圧平衡方程式、フェーザ図、および等価回路図

 

 

結論は:

変圧器が無負荷で動作している場合、一次側の力率は低くなります。したがって、

変圧器は通常、無負荷または軽負荷の動作を許可しません。

5.4変圧器の負荷動作の分析

変圧器に負荷がかかると、2次側の電流はゼロではなくなり、コア内部の電磁プロセスが変化します。

 

 

5.4.1変圧器に負荷がかかっているときの磁気ポテンシャルの平衡方程式

 

 

5.4.1変圧器に負荷がかかっているときの磁気ポテンシャルの平衡方程式

 

無負荷/負荷

 

上記の式は次のように理解できます。負荷電流が増加すると、対応する磁気ポテンシャル(または電流)を一次側で増加させて二次側の磁気ポテンシャルを相殺し、磁束または磁気ポテンシャルを変化させないようにする必要があります。 -ロード。だからあります:

 

 

 

結論は:

変圧器に負荷がかかった後、一次側電流が増加します。二次側に必要な負荷(電流)が大きいほど、一次側に供給される電流が大きくなります。つまり、変圧器は需要と供給のバランスと見なすことができます。

 

5.4.2変圧器に負荷がかかった後の二次漏れ磁気回路の等価電気パラメータ

 

 

X₂δまたはḮ₂は、二次側漏れ磁気回路の状況を反映するために使用できます。

5.4.3変圧器に負荷がかかっているときの電磁関係

 

 

 

5.5変圧器の基本方程式、等価回路、フェーザ図

5.5.1変圧器の基本方程式は、前のセクションのさまざまな分析とパラメーター、およびフェーズと同等です。

定量的形式の変圧器の基本方程式

 

 

5.5.2変圧器負荷動作の等価回路

 

以前の基本式によれば、変圧器のさまざまな分析と計算を実行できますが、計算は比較的面倒です。エンジニアリングでは、通常、実際のトランスを置き換えるために等価回路に変換されます。

 

 

等価回路の一次側と二次側は互いに電気的に独立しています。計算を簡単にするために、通常、2次側の巻線数はNから1に増加し、2次側の各物理量はそれに応じて変化します。このプロセスは、変換とも呼ばれます。

 

変換の原則:

変換の前後で、電磁関係は変更されないようにする必要があります。

(1)変換前後の磁場ポテンシャルは変化しないはずです。

(2)変換前後の電力と損失は変更しないでください。


(1)電圧変換(E1をE2と同じに変換)

 

 

(2) 電流変換(磁気ポテンシャルが変化しないようにするため)

 

(3) インピーダンス変換(有効電力と無効電力を含む、エネルギー伝達関係が変わらないことを保証するため)

有効電力    

無効電力

 

 

 

 

5.5.3変圧器に負荷がかかっているときのフェーザ図フェーザ図は、変圧器の電磁関係を示すだけでなく、変圧器内の各物理量の大きさと位相の関係を直感的に確認できます。

回路パラメータがわかっていて、負荷のサイズと位相が与えられていると仮定すると、フェーザ図はいくつかのステップに従って描くことができます。

 

結論は:

変圧器に負荷がかかった後、一次側の力率角が減少し、力率が改善されます。

5.6変圧器の等価回路パラメータのテストと測定等価回路を使用して、変圧器の動作性能を分析できます。まず、等価回路のパラメータを知る必要があります。

 

無負荷テスト-> 変換比k、励起インピーダンス

 

短絡試験→短絡インピーダンス

5.7変圧器の定常状態の動作特性の計算

5.7.1変圧器の外部特性と電圧変化率

外部特性の定義(負荷に対する変圧器の電源の品質を反映)

定格電源電圧と一定の負荷力率の条件下での変圧器の二次側の端子電圧と二次側の負荷電流の関係曲線。

さまざまな負荷の下での変圧器の典型的な外部特性

 

電圧変化率の定義:

定格電源電圧と特定の負荷力率の条件下で、二次側端子電圧のパーセンテージは無負荷から定格負荷に変化します。

 

 


 

 

∆u

内部要因:xᶄ、rᶄ →変圧器の構造パラメータ

外部要因:cosφ2、β-→負荷固有、負荷サイズ

 

 

考察:変圧器は一般的にrᶄ:xᶄよりはるかに小さい 例(5-1)を参照してください

◆純粋な抵抗負荷の場合、cosφ2= 1、sinφ2= 0であるため、Δuは小さくなります。

◆誘導性負荷の場合、

 cosφ2>0、 sinφ2>0なので ∆u>0、

つまり、負荷電流が増加すると、2次側の電圧が大幅に低下します。

◆容量性負荷の場合、cosφ2>0、sinφ2<0、|rᶄの場合 cosφ2|<| xᶄ sinφ2|、次に∆u<0、

負荷電流I2の増加に伴い、2次側の電圧が

上昇することができます。

変圧器の二次端子電圧への容量性負荷の適用:

(1)無効電力を補償し、力率を改善し、ライン損失を削減します

(2)工場の電力網電圧を上げて、工場の重い負荷と電力網の電圧降下の問題を解決します。

5.7.2変圧器の効率特性。

変圧器の効率は次のように定義されます。

 

 

ηの影響因子

内部要因:励起や短絡パラメータなどの変圧器の構造パラメータ

外的要因:cosφ2、β 負荷の性質、負荷のサイズ

 

効率特性は次のように定義されます。

定格電圧と特定の負荷力率の条件下で、

η=f(I2)

(またはη= f(β))。

変圧器の定格効率は一般的に高いです

それらのほとんどは95%を超えており、大型変圧器は99%に達する可能性があります。 ACモーターは回転部分があり、効率が低くなります。

 

 

変圧器の最大効率を解きます。

 

 

5.8三相変圧器の特別な問題

前の章では、単相変圧器を例として取り上げ、変圧器の基本方程式、等価回路、および性能計算方法を研究しました。これらは、三相変圧器にも適用できます。

三相変圧器にも独自の特別な問題があります。

➢接続方法

➢磁気回路構造

 

5.8.1三相変圧器の接続方法と接続グループ

(1)接続方法

 

(a) スターコネクション                           (b)デルタ接続

規制:

大文字(A、B、C、N)は元の正方形を表します。

支払当事者に代わって小文字(x、y、z、n)。

 

(2)グループのリンク

三相変圧器では、グループは通常、三相変圧器の一次電圧と二次電圧の間の位相差を表すために使用されます。θ=(EABEab)、これは30°の倍数で、正確には時計の文字盤の時間の間です。したがって、三相変圧器の高電圧巻線電位と低電圧巻線電位の位相関係は、一般に「クロック表記」、つまりグループ番号で表されます。

グループを決定する方法:

ハイサイドラインポテンシャルEABを長い針として使用し、文字盤の「12」ローサイドラインポテンシャルを指します。

Eabは短い針で、それが指す番号は三相変圧器の接続グループ番号です。

 

 

A.単相変圧器の接続グループ

同じ名前の概念:

同じ鉄心に2つのコイルを巻く場合、同じ鉄心に2つのコイルを反射させるため

コイル間の巻線方向の関係は、通常、「同じ名前の端」の概念を導入します。

同じ名前の側は言う:

同じコア上の2つのコイルは、同じ磁束によってリンクされています。磁束が交番しているとき、コイルの一方の端から誘導される瞬時電位が同じコイルのもう一方の端に対して正の場合、両方とも正の2つの端子は次のようになります。これは同じ名前の端子であり、「 * "、

 

 

       (a) 同じ方向に巻く                          (b)反対方向に巻く

 

単相変圧器の場合、高電圧巻線のヘッドエンドはAとマークされ、テールエンドはXとマークされます。低電圧巻線のヘッドエンドにはaのマークが付けられ、テールエンドにはXのマークが付けられています。

規制:

電位の正の方向は、ヘッドエンドからテールエンドです。

トランスでは、同じ名前の端をヘッドエンドとして使用することも、同じ名前の端をヘッドエンドとして使用することもできます。下の図aとbは、それぞれこれら2つの場合の1次電位と2次電位の間の位相関係を示しています。

 

 

(a) 同じ名前の端がヘッドエンドとしてマークされます                (b)同じ名前の端がヘッドエンドとしてマークされている

 

同じ名前の端がヘッドエンドとしてマークされている識別方法が採用されている場合(図aを参照)、単相変圧器のグループはI、i0です。私にとっては、i6。

B.三相変圧器の接続グループ

単相変圧器の一次側と二次側の電位(または三相変圧器の一次側と二次側の電位)間の位相関係により、三相変圧器の一次側と二次側の電位間の位相関係をさらに進めることができます。決定された、つまり接続グループ。

(1) Y/Y接続三相変圧器

 

 

(2) Y/△接続三相変圧器

 

 

 

三相変圧器グループを決定するための一般的な手順:

(1)高圧側巻線の電位フェーザ図を描きます。

(2)点aと点Aを一致させ、同じコアカラムの高電圧巻線と低電圧巻線の位相関係に従って、低電圧巻線axの相電位を引き出します。

(3)低電圧巻線の配線方法に従って、低電圧巻線の他の2つの相の電位フェーザ図を描きます。

(4)高電圧巻線と低電圧巻線の電位フェーザ図からEBとEを決定します。の間に

三相変圧器の位相関係を求め、三相変圧器の接続グループ番号を求めます。

Y / Y、△/△偶数グループ

Y /△、Y/△奇数配列

一般的に使用される標準の参加グループは5つあります。

Y、yn0、Y、d11、YN、d11、YN、y0、Y、y0、最初の3つが最も一般的に使用されます。

5.8.2三相変圧器の磁気回路構造

 

三相グループ変圧器の特性:各相の磁気回路は互いに独立しています。

 

三相コアトランスの特性:各相の磁気回路は相互に関連しています。

 

5.8.3三相変圧器の巻線接続と磁気回路構造の正しいマッチング

 

正弦波フラックスはピーク波電流に対応します正弦波電流はフラットトップ波フラックスに対応します

結論は:

位相電位波形が正弦波であることを保証するために、各位相の主磁束は正弦波の法則に従って変化する必要があります。このとき、励起電流はピーク波である必要があります。つまり、回路接続で3次高調波電流の経路を確保する必要があります。 (どうして? )

 

 

フラットトップ波の磁束-(導出)-ピーク波の電位。ピークが大きすぎると、巻線の絶縁が破壊される可能性があります。

 

グループトランスの各相の磁気回路は互いに独立していることを考えると、それらは互いに関連していません。主磁束に含まれる三次磁束は基本波磁束と同じであり、各相変圧器の主磁気回路を循環することにより、一次巻線と二次巻線に高振幅の三次高調波電位を誘導し、位相ポテンシャル波形は、鋭い波(フラットな波の磁束の導出によって得られる)です。ピーク波相電位のピークは、巻線の絶縁を破壊する可能性があります。

コアトランスの各相の磁気回路が相互に関連していることを考慮すると、3相フラットトップ波の主磁束の3次高調波磁束の位相は同じであり、循環することはできません。主鉄心の磁気回路。閉磁気回路が形成され、一次巻線と二次巻線の3次高調波磁束によって誘導される3次高調波電位が小さくなり、位相電位波形は依然として正弦波に近くなります。

 

 

結論は:

 

(1)三相グループ構造変圧器の三相巻線はY/Yで接続できません。 。

(2)三相コア構造のトランスの三相巻線はY / Yで接続できますが、容量が大きすぎないようにしてください。

巻線の片側はデルタで接続されており、3次高調波電流には経路があります。したがって、磁気回路がグループ型であろうとコア型であろうと、三相巻線は△/Yで接続することができます。

巻線の片側はY字型に接続されており、3次高調波電流は流れませんが、正弦波電流によって生成される3次高調波磁束により、2次巻線に3次高調波電流が誘導されます(デルタ接続)(図を参照)下)。 )、主磁束波形が正弦波に近いことも保証できるため、誘導された位相電位も正弦波になります。同じ一次側での三角形の接続の効果が類似していることがわかります。

 

 

結論は:

0 / Y(またはY / 0)接続の三相巻線の場合、グループ構造の三相変圧器またはグループ構造の三相変圧器に使用できます。

結論は:

相電位が正弦波になるようにするには、三相変圧器の片側にデルタ接続を使用するのが最適です。

5.9電気ドラッグシステムの特殊変圧器

5.9.1単巻変圧器

 

(a)構造の概略図                           (b)巻線配線図

 

特徴:一次側巻線と二次側巻線の間に共通の巻線があり、磁気結合だけでなく、一次側と二次側の巻線間の電気的接続にもつながります。

 

 

 

結論は:

単巻変圧器の容量は、次の2つの部分で構成されています。

(1)電磁力U2nIl2:巻線Aaと共通巻線axの間の電磁結合を介して負荷に伝達される電力です。

(2)伝導電力U2nI1N:共通巻線斧を介して負荷に直接伝達される電力です。

 

➢電磁容量< 定格出力

小型、鉄と銅の消費量が少なく、高効率

➢比率が小さい

共通部分電流が二次側定格よりも小さい

ギャップは明らかではありません、経済は減少します

➢直接電気接続があり、内部絶縁と過電圧保護を強化する必要があります。

 

5.9.2トランス

電圧変圧器-低電圧計で高電圧を測定

 


予防:

二次側の一方の端は接地する必要があります。 (安全を確保し、静電荷の蓄積が読み取りに影響を与えないようにするため)

二次側を短絡させないでください。短絡しないと、変圧器が焼損します。 (降圧できれば電流を増やすことができます)


変流器1-低電流計で大電流を測定

 


予防:

➢➢ 二次側の一方の端は接地する必要があります。 (安全を確保し、静電荷の蓄積が読み取りに影響を与えないようにするため)

➢二次側を開くことができません。そうしないと、二次側の巻数が多いために二次側に高い電圧スパイクが誘導され、変圧器の巻線絶縁が破壊されます。 (電流を下げることができれば、電圧を上げることができます)

 

 

 

 


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