Prispevek za razlago modeliranja in analize značilnosti transformatorjev

5.1 Osnovno načelo delovanja in zgradba transformatorja

5.1.1 Osnovno načelo delovanja transformatorja

Transformator ima DC blokirni učinek

Če se glavni magnetni tok spreminja po sinusnem zakonu, to je φ(t)=φ.sinot, potem vsaka fizična

Efektivna vrednost količine izpolnjuje naslednje razmerje:

Če zanemarimo upor navitja in izgubo jedra, se primarna in sekundarna moč ohranita, kot sledi:

torej imeti

Razmerje obratov ali razmerje obratov transformatorja,

recimo navidezna zmogljivost.

Vidimo, da transformator realizira pretvorbo toka, medtem ko realizira transformacijo napetosti. tudi,

Transformator lahko uresniči tudi funkcijo transformacije impedance.

Impedanca obremenitve na sekundarni strani je:

Če pogledate ZI s primarne strani, je njegova velikost:

Struktura enofaznega transformatorja

1- Jedrni stolpec 2- Železni jarem 3- - Visokonapetostno navitje 4- ~ Nizkonapetostno navitje

Struktura trifaznega transformatorja

Pipe za visokonapetostna navitja trifaznih transformatorjev

1-železni jedrni stolpec 2-železni jaram

3- nizkonapetostno navitje 4- - visokonapetostno navitje

1- Imenska ploščica 2- Termometer 3- Absorber vlage 4- Merilnik nivoja olja 5- Konzervator olja 6- Varnostni pretok zraka 7- Plinski rele 8- Visokotlačna oljna cev

9 nizkotlačna oljna cev 10 - stikalo pipe 11 - jedro rezervoarja za gorivo 12 - ventil za izpust olja 13 - tuljava 14 - ozemljitvena plošča 15 - - voziček

5.2 Ocene transformatorja

➢ Nazivna zmogljivost ali navidezna zmogljivost Sn;

➢Nazivna napetost Un

Nazivni tok Iv;

➢Nazivna frekvenca fn;

➢Nazivni izkoristek ηn;

Tako nazivna napetost kot nazivni tok se nanašata na linijsko vrednost (tj. linijsko napetost ali omrežni tok)

Med ocenjenimi podatki obstaja naslednje razmerje:

V formuli m predstavlja število faz transformatorja;

U1Nφ in I1Nφ predstavljata fazni vrednosti nazivne napetosti oziroma nazivnega toka.

Za enofazne transformatorje:

Za trifazne transformatorje:

5.3 Analiza delovanja transformatorjev brez obremenitve

definicija:

Neobremenitev transformatorja se nanaša na delovno stanje, v katerem je primarno navitje uporabljeno z izmenično napetostjo, sekundarno navitje pa je odprto, to je, da je sekundarna stran odprta (tj. tok je nič).

5.3.1 Elektromagnetno razmerje transformatorjev med delovanjem brez obremenitve

Zapisano v fazorski obliki kot:

V zaključku:

Velikost induciranega potenciala v navitju je sorazmerna s frekvenco, številom zavojev in amplitudo magnetnega toka; v fazi inducirani potencial v navitju transformatorja zaostaja za glavnim magnetnim tokom.

Ko se nazivna napetost nanese na primarno navitje, je napetost odprtega tokokroga sekundarnega navitja določena kot nazivna napetost sekundarne strani, in sicer na ta način lahko dobimo transformacijsko razmerje transformatorja kot:

5.3.2 Ekvivalent električnih parametrov magnetnega vezja

Osnovna ideja:

Problem magnetnega vezja, ki je vključen v transformator, se pretvori v problem vezja, nato pa se transformator izračuna po enotni teoriji vezja.

Za tok puščanja:

Potem X1δ ali L1δ, se lahko uporabi za odraz uhajanja magnetnega vezja. (kot konstanta, zakaj?)

Za glavni tok:

Najprej se uvede koncept ekvivalentnega toka sinusnega valovanja, nesinusni tok brez obremenitve pa se nadomesti z enakovrednim sinusnim tokom.

(a) Fazorski diagram              (b) Ekvivalentno vezje           (c) Ekvivalentno vezje

za idealen transformator:

5.3.3 Enačba ravnotežja napetosti brez obremenitve, fazni diagram in ekvivalentni vezni diagram transformatorja

V zaključku:

Faktor moči primarne strani je nižji, ko transformator deluje brez obremenitve. torej,

Transformatorji na splošno ne dovoljujejo delovanja brez obremenitve ali pri majhni obremenitvi.

5.4 Analiza obremenitvenega delovanja transformatorja

Ko je transformator obremenjen, tok na sekundarni strani ni več enak nič, kar ima za posledico spremembe v elektromagnetnem procesu znotraj jedra.

5.4.1 Balansna enačba magnetnega potenciala, ko je transformator pod obremenitvijo

5.4.1 Balansna enačba magnetnega potenciala, ko je transformator pod obremenitvijo

Brez obremenitve/obremenitve

Zgornjo formulo je mogoče razumeti kot: Ko se obremenitveni tok poveča, je treba ustrezen magnetni potencial (ali tok) povečati na primarni strani, da se izravna magnetni potencial sekundarne strani, da se ohrani magnetni tok ali magnetni potencial nespremenjen pri nič. -obremenitev. Torej obstajajo:

V zaključku:

Ko je transformator obremenjen, se primarni stranski tok poveča. Večja kot je obremenitev (tok) potrebna na sekundarni strani, večji je tok na primarni strani. To pomeni, da je transformator mogoče obravnavati kot ravnovesje med ponudbo in povpraševanjem.

5.4.2 Ekvivalentni električni parametri sekundarnega magnetnega tokokroga uhajanja po obremenitvi transformatorja

X₂δ ali Ḯ₂ se lahko uporablja za odražanje položaja sekundarnega stranskega magnetnega vezja.

5.4.3 Elektromagnetno razmerje, ko je transformator pod obremenitvijo

5.5 Osnovne enačbe, ekvivalentna vezja in fazni diagrami transformatorjev

5.5.1 Osnovna enačba transformatorja je enakovredna različnim analizam in parametrom v prejšnjem razdelku, faza

Osnovne enačbe transformatorja v kvantitativni obliki

5.5.2 Ekvivalentno vezje za delovanje obremenitve transformatorja

Po prejšnjih osnovnih enačbah se lahko izvajajo različne analize in izračuni transformatorja, vendar so izračuni razmeroma okorni. V inženirstvu se na splošno pretvori v enakovredno vezje, ki nadomesti dejanski transformator.

Primarna in sekundarna stran ekvivalentnega vezja sta električno neodvisni drug od drugega. Za poenostavitev izračuna se število zavojev navitja na sekundarni strani običajno poveča z N na 1, tako da se vsaka fizična količina na sekundarni strani ustrezno spremeni. Ta proces se imenuje tudi pretvorba.

Načelo pretvorbe:

Pred in po pretvorbi je treba elektromagnetno razmerje ohraniti nespremenjeno, in sicer:

(1) magnetni potencial pred in po pretvorbi mora ostati nespremenjen;

(2) Električna moč in izgube pred in po pretvorbi morajo ostati nespremenjene.

(1) Pretvorba napetosti (pretvori E ₁ enako kot E₂)

(2) Pretvorba toka (za zagotovitev, da magnetni potencial ostane nespremenjen)

(3) Pretvorba impedance (za zagotovitev, da odnos prenosa energije ostane nespremenjen, vključno z aktivno in jalovno močjo)

Aktivna moč    

Reaktivna moč

5.5.3 Fazorski diagram, ko je transformator pod obremenitvijo. Fazorski diagram ne prikazuje le elektromagnetnega razmerja transformatorja, ampak lahko tudi intuitivno vidi velikost in fazno razmerje vsake fizične količine v transformatorju.

Ob predpostavki, da so parametri vezja znani ter podana velikost in faza obremenitve, lahko narišemo fazni diagram v več korakih.

V zaključku:

Ko je transformator obremenjen, se kot faktorja moči primarne strani zmanjša in faktor moči se izboljša.

5.6 Preizkus in merjenje parametrov ekvivalentnega vezja transformatorja Ekvivalentno vezje se lahko uporablja za analizo delovanja transformatorja. Najprej je treba poznati parametre v ekvivalentnem vezju.

Test brez obremenitve -> transformacijsko razmerje k, impedanca vzbujanja

Preizkus kratkega stika → impedanca kratkega stika

5.7 Izračun stacionarnih obratovalnih značilnosti transformatorjev

5.7.1 Zunanje značilnosti in hitrost spremembe napetosti transformatorjev

Opredelitev zunanjih značilnosti (ki odražajo kakovost napajanja transformatorja za obremenitev)

Krivulja razmerja med priključno napetostjo sekundarne strani transformatorja in obremenitvenim tokom sekundarne strani pod pogoji nazivne napajalne napetosti in določenega faktorja moči obremenitve.

Značilne zunanje značilnosti transformatorjev pri različnih obremenitvah

Opredelitev stopnje spremembe napetosti:

Pod pogojem nazivne napajalne napetosti in določenega faktorja moči obremenitve se odstotek napetosti sekundarnih sponk spremeni iz prostega v nazivno obremenitev, in sicer:

∆u

Notranji dejavniki: xᶄ, rᶄ → strukturni parametri transformatorja

Zunanji dejavniki: cosφ2, β-→ specifična obremenitev, velikost obremenitve

Razprava: Transformator je na splošno rᶄ: veliko manjši od xᶄ glejte primer (5-1)

◆Za čisto uporovno obremenitev je cosφ2=1, sinφ2=0, zato je ∆u majhno;

◆Za induktivne obremenitve,

 cosφ2>0, sinφ2>0, torej ∆u>0,

to pomeni, da se s povečanjem toka obremenitve napetost na sekundarni strani močno zmanjša;

◆Za kapacitivno obremenitev, cosφ2>0, sinφ2<0, če |rᶄ cosφ2|<| xᶄ sinφ2|, Potem ∆u<0,

kar kaže, da je s povečanjem toka obremenitve I2 lahko napetost na sekundarni strani

lahko naraste.

Uporaba kapacitivne obremenitve na napetosti sekundarnega terminala transformatorja:

(1) Kompenzira jalove moči, izboljša faktor moči in zmanjša izgubo v liniji

(2) Povečajte napetost električnega omrežja v tovarni, da rešite problem velike tovarniške obremenitve in padca napetosti električnega omrežja

5.7.2 Učinkovite lastnosti transformatorjev.

Učinkovitost transformatorja je opredeljena kot:

Vplivni dejavniki η

Notranji dejavniki: strukturni parametri transformatorja, kot so parametri vzbujanja in kratkega stika

Zunanji dejavniki: cosφ2, β narava obremenitve, velikost obremenitve

Značilnost učinkovitosti je opredeljena kot:

Pod pogojem nazivne napetosti in določenega faktorja moči obremenitve,

η= f(I2)

(ali η = f(β) ).

Nazivna učinkovitost transformatorja je na splošno višja

Večina jih je nad 95%, veliki transformatorji pa lahko dosežejo 99%. AC motor ima vrtljivi del, zato je učinkovitost nižja.

Rešite za največjo učinkovitost transformatorja:

5.8 Posebni problemi trifaznih transformatorjev

V prejšnjih poglavjih smo za primer vzeli enofazni transformator za preučevanje osnovnih enačb, ekvivalentnih vezij in metod izračuna zmogljivosti transformatorja, ki veljajo tudi za trifazne transformatorje.

Trifazni transformatorji imajo tudi svoje posebne težave:

➢Način povezave

➢Struktura magnetnega vezja

5.8.1 Način priključitve in priključna skupina trifaznega transformatorja

(1) Način povezave

(a) zvezdasta povezava                           (b) delta povezava

Uredba:

Velike črke (A, B, C, N) predstavljajo izvirni kvadrat;

male črke (x, y, z,n) v imenu plačilnika;

(2) Povezovanje skupin

V trifaznih transformatorjih se skupine običajno uporabljajo za predstavljanje fazne razlike med primarno in sekundarno napetostjo trifaznega transformatorja: θ=(EABEab), ki je večkratnik 30°, natančno med urami na številčnici ure. Zato je fazno razmerje med visoko in nizkonapetostnimi potenciali žice navitja trifaznega transformatorja na splošno izraženo z "urnim zapisom", to je s številko skupine.

Kako določiti skupino:

Uporabite visoko stranski potencial črte EAB kot dolgo roko, ki kaže na potencial nizke strani "12" na številčnici ure.

Eab je kratka igla, številka, na katero kaže, pa je številka priključne skupine trifaznega transformatorja.

A. Priključna skupina enofaznega transformatorja

Koncept z istim imenom:

Ko je isto železno jedro navito z dvema tuljavama, da odsevata dve tuljavi na istem železnem jedru

Razmerje smeri navitja med tuljavami običajno uvaja koncept "istoimenskega konca".

Stran z istim imenom pravi:

Dve tuljavi na istem jedru sta povezani z istim magnetnim tokom. Ko je magnetni tok izmeničen, če je trenutni potencial, ki ga povzroča en konec tuljave, pozitiven glede na drugi konec iste tuljave, sta dva terminala, ki sta oba pozitivna To je terminal z istim imenom, ki je predstavljen z " *",

       (a) Navijanje v isto smer                          (b) Navijanje v nasprotni smeri

Pri enofaznih transformatorjih je glavni konec visokonapetostnega navitja označen z A, zadnji pa z oznako X; glavni konec nizkonapetostnega navitja je označen z a in zadnji konec je označen z X.

Uredba:

Pozitivna smer potenciala je od glave do zadnjega konca.

V transformatorju je lahko konec z istim imenom uporabljen kot glavni konec ali pa konec z istim imenom kot glavni konec. Spodnji sliki a in b prikazujeta fazno razmerje med primarnim in sekundarnim potencialom v teh dveh primerih.

(a) Konec z istim imenom je označen kot glavni konec                (b) Konec z istim imenom je označen kot glavni konec

Če je sprejeta metoda identifikacije, pri kateri je konec z istim imenom označen kot glavni konec (glej sliko a), je skupina enofaznih transformatorjev I, i0; za jaz, i6.

B. Priključna skupina trifaznega transformatorja

Preko faznega razmerja med primarnim in sekundarnim potencialom enofaznega transformatorja (ali primarnim in sekundarnim faznim potencialom trifaznega transformatorja) je mogoče fazno razmerje med primarnim in sekundarnim potencialom trifaznega transformatorja nadalje določena, torej povezovalna skupina.

(1) Y/Y priključek trifazni transformator

(2) Y/△ priključni trifazni transformator

Splošni koraki za določitev skupine trifaznih transformatorjev:

(1) Narišite fazni diagram potenciala visokonapetostnega stranskega navitja;

(2) Sovpadajte s točko a in točko A ter narišite fazni potencial osi nizkonapetostnega navitja glede na fazno razmerje med visoko in nizkonapetostnimi navitji na istem jedrnem stolpcu.

(3) V skladu z metodo ožičenja nizkonapetostnega navitja narišite potencialni fazni diagram drugih dveh faz nizkonapetostnega navitja;

(4) Določite EB in E iz potencialnih fazorskih diagramov visoko in nizkonapetostnih navitij. med

Dobimo fazno razmerje trifaznega transformatorja in dobimo številko priključne skupine trifaznega transformatorja.

Y/Y, △/△ enakomerna skupina

Y/△,Y/△ liho niz

Obstaja pet pogosto uporabljenih standardnih skupin za pridružitev:

Y, yn0, Y, d11, YN, d11, YN, y0, Y, y0, prvi trije so najpogosteje uporabljeni.

5.8.2 Struktura magnetnega vezja trifaznega transformatorja

Značilnosti trifaznih skupinskih transformatorjev: magnetna vezja vsake faze so neodvisna drug od drugega.

Značilnosti trifaznega jedrnega transformatorja: magnetna vezja vsake faze so med seboj povezana.

5.8.3 Pravilno ujemanje povezave navitja in strukture magnetnega vezja trifaznega transformatorja

Tok sinusnega valovanja ustreza toku vršnega valovanja. Sinusni tok ustreza pretoku ravnega vrha

v zaključku:

Da bi zagotovili, da je valovna oblika faznega potenciala sinusna, se mora glavni magnetni tok vsake faze spremeniti v skladu s sinusnim zakonom. V tem času se zahteva, da mora biti vzbujevalni tok vršni val, to pomeni, da mora biti v povezavi vezja zagotovljena pot toka tretjega harmonika. (zakaj?)

Tok ravnega vala - (izpeljava) - potencial vršnega vala, če je vrh prevelik, lahko poruši izolacijo navitja.

Glede na to, da so magnetna vezja vsake faze skupinskega transformatorja med seboj neodvisna, med seboj niso povezana. Tretji harmonski magnetni tok, ki ga vsebuje glavni magnetni tok, je enak magnetnemu toku osnovnega valovanja in kroži v glavnem magnetnem tokokrogu vsakega faznega transformatorja, s čimer inducira višjo amplitudo potenciala tretje harmonike v primarnem in sekundarnem navitju, kar povzroči Valovna oblika faznega potenciala je val z ostrim vrhom (dobljen z izpeljavo magnetnega toka valov z ravnim vrhom). Vrhunec faznega potenciala najvišjega vala lahko poruši izolacijo navitja.

Glede na to, da so magnetna vezja vsake faze jedrnega transformatorja med seboj povezana, je faza magnetnega toka tretje harmonike v glavnem magnetnem toku trifaznega ploščatega vala enaka in je nemogoče krožiti v magnetno vezje glavnega železnega jedra. Nastane zaprto magnetno vezje, zaradi česar je potencial tretje harmonike, ki ga povzroča magnetni tok tretje harmonike v primarnem in sekundarnem navitju, majhen, fazni potencial pa je še vedno blizu sinusnega vala.

v zaključku:

(1) Trifaznega navitja transformatorja trifazne skupine ni mogoče povezati z Y/Y; .

(2) Trifazno navitje transformatorja s trifazno strukturo jedra je mogoče povezati z Y/Y, vendar zmogljivost ne sme biti prevelika.

Ena stran navitja je povezana v delto, tretji harmonični tok pa ima pot. Ne glede na to, ali je magnetno vezje skupinski ali jedrni tip, se trifazna navitja lahko povežejo z △/Y.

Ena stran navitja je Y-povezana in tretji harmonski tok ne more teči vanjo, toda tretja harmonika magnetnega toka, ki ga ustvari sinusni tok, bo induciral tretji harmonski tok v sekundarnem navitju (delta povezava) (glej sliko spodaj). ), lahko tudi zagotovi, da je valovna oblika glavnega magnetnega toka blizu sinusne, tako da je inducirani fazni potencial tudi sinusni. Vidimo, da je učinek trikotne povezave na isti primarni strani podoben.

v zaključku:

Za 0/Y (ali Y/0) povezana trifazna navitja se lahko uporablja za trifazne transformatorje skupinske strukture ali trifazne transformatorje skupinske strukture.

v zaključku:

Da bi zagotovili, da je fazni potencial sinusoiden, je najbolje uporabiti trifazni priključek na eni strani trifaznega transformatorja.

5.9 Posebni transformatorji v električnih vlečnih sistemih

5.9.1 Avtotransformatorji

(a) Shematski diagram strukture                           (b) Shema ožičenja navitja

Značilnosti: Med primarnim in sekundarnim stranskim navitjem je skupno navitje, kar vodi ne le do magnetne sklopke, temveč tudi do električne povezave med primarnim in sekundarnim stranskim navitjem.

V zaključku:

Zmogljivost avtotransformatorja je sestavljena iz dveh delov:

(1) Elektromagnetna moč U2nIl2: je moč, ki se prenaša na obremenitev prek elektromagnetne sklopke med navitjem Aa in skupno osjo navitja;

(2) Prevedena moč U2nI1N: to je električna moč, ki se neposredno prenaša na obremenitev preko skupne osi navitja.

➢Elektromagnetna zmogljivost< nazivna zmogljivost

Majhna velikost, nizka poraba železa in bakra, visoka učinkovitost

➢Majhno razmerje

Tok skupnega dela je manjši od nazivne vrednosti sekundarne strani

Razkorak ni očiten, gospodarstvo se zmanjša

➢Obstaja neposredna električna povezava, treba je okrepiti notranjo izolacijo in prenapetostno zaščito.

5.9.2 Transformator

Napetostni transformator - merjenje visoke napetosti z nizkonapetostnim merilnikom

Previdnostni ukrepi:

En konec sekundarne strani mora biti ozemljen; (za zagotovitev varnosti in preprečitev, da bi kopičenje statičnega naboja vplivalo na odčitavanje)

Sekundarna stran ne sme biti v kratkem stiku, sicer bo napetostni transformator izgorel. (Lahko poveča tok, če ga je mogoče znižati)

Tokovni transformator 1 - Izmerite velik tok z nizkim ampermetrom

Previdnostni ukrepi:

➢ En konec sekundarne strani mora biti ozemljen; (za zagotovitev varnosti in preprečitev, da bi kopičenje statičnega naboja vplivalo na odčitavanje)

➢ Sekundarne strani ni mogoče odpreti, sicer bo na sekundarni strani zaradi velikega števila zavojev na sekundarni strani induciran višji napetostni skok in bo pokvarjena izolacija navitja transformatorja. (Napetost se lahko poveča, če se tok zmanjša)

• Leto Ustanovitve
  --
• poslovni tip
  --
• Država / regija
  --
• Glavna industrija
  --
• Glavni izdelki
  --
• Podjetniška pravna oseba
  --
• Skupni zaposleni
  --
• Letna proizvodna vrednost
  --
• Izvozni trg
  --
• Sodelovali stranke
  --