Makalah pikeun ngajelaskeun modél sareng analisis karakteristik transformator

5.1 Prinsip kerja dasar sareng struktur transformator

5.1.1 Prinsip kerja dasar transformator

Transformator mibanda pangaruh ngahalangan DC

Upami fluks magnét utama robih numutkeun hukum sinus, nyaéta, φ(t)=φ.sinot, maka unggal fluks fisik

Nilai efektif tina kuantitas nyumponan hubungan ieu:

Tanpa ngalalaworakeun résistansi lilitan sareng rugi inti, daya primér sareng sekundér dilestarikan, sapertos kieu:

ku kituna gaduh

Babandingan lilitan atawa babandingan lilitan transformator,

nyebutkeun éta kapasitas anu katingali.

Bisa katingali yén transformator ngawujudkeun konvérsi arus bari ngawujudkeun transformasi tegangan. ogé,

Transformator ogé tiasa ngawujudkeun fungsi transformasi impedansi.

Impedansi beban dina sisi sekundér nyaéta:

Upami anjeun ningali ZI ti sisi primér, ukuranana nyaéta:

Struktur transformator fase tunggal

1- Kolom inti 2- Kuk beusi 3- - Gulungan tegangan luhur 4- ~ Gulungan tegangan handap

Struktur transformator tilu fase

Keran pikeun gulungan tegangan tinggi tina transformator tilu fase

1-Kolom inti beusi 2-Kuk beusi

3- gulungan tegangan rendah 4- - gulungan tegangan tinggi

1- Papan ngaran 2- Termometer 3- Penyerap uap 4- Alat ukur tingkat oli 5- Konservator oli 6- Saluran hawa kaamanan 7- Relay gas 8- Pipa oli tekanan tinggi

9 pipa oli tekanan rendah 10 - saklar keran 11 - inti tangki bahan bakar 12 - katup pembuangan oli 13 - koil 14 - pelat taneuh 15 - - troli

5.2 Rating transformator

➢ Kapasitas anu dipeunteun atanapi kapasitas anu katingali Sn;

➢Tegangan anu dipeunteun Un

Arus anu dipeunteun Iv;

➢Frékuénsi anu dipeunteun fn;

➢Efisiensi anu dipeunteun ηn;

Boh tegangan nu dipeunteun jeung arus nu dipeunteun nujul kana nilai garis (nyaéta tegangan garis atawa arus garis)

Hubungan ieu aya antara data anu dipeunteun:

Dina rumus, m ngagambarkeun jumlah fase transformator;

U1Nφ sareng I1Nφ ngagambarkeun nilai fase tegangan anu dipeunteun sareng arus anu dipeunteun, masing-masing.

Pikeun transformator fase tunggal:

Pikeun transformator tilu fase:

5.3 Analisis operasi transformator tanpa beban

definisi:

Tanpa beban transformator nujul kana kaayaan operasi dimana gulungan primér diterapkeun ku tegangan AC sareng gulungan sekundér kabuka, nyaéta, sisi sekundér kabuka (nyaéta, arusna nol).

5.3.1 Hubungan éléktromagnétik transformator salami operasi tanpa beban

Ditulis dina wangun fasor salaku:

Kasimpulanana:

Gedéna poténsial anu diinduksi dina gulungan sabanding jeung frékuénsi, jumlah lilitan gulungan, jeung amplitudo fluks magnét; dina fasena, poténsial anu diinduksi dina gulungan transformator katinggaleun ti fluks magnét utama.

Nalika tegangan anu dipeunteun diterapkeun kana gulungan primér, tegangan sirkuit kabuka tina gulungan sekundér ditangtukeun salaku tegangan anu dipeunteun tina sisi sekundér, nyaéta ku cara kieu, babandingan transformasi transformator tiasa didapet sapertos kieu:

5.3.2 Sarua jeung parameter listrik sirkuit magnét

Ide dasarna:

Masalah sirkuit magnét anu aya dina transformator dirobah jadi masalah sirkuit, teras transformator diitung numutkeun téori sirkuit terpadu.

Pikeun fluks bocor:

Teras X1δ atanapi L1δ, tiasa dianggo pikeun ngagambarkeun sirkuit magnét bocor. (salaku konstanta, kunaon?)

Pikeun fluks utama:

Mimitina, konsép arus gelombang sinus ékuivalén diwanohkeun, sareng arus tanpa beban non-sinusoidal diganti ku arus gelombang sinus ékuivalén.

(a) Diagram fasor (b) Sirkuit ékuivalén (c) Sirkuit ékuivalén

pikeun transformator idéal:

5.3.3 Persamaan kasaimbangan tegangan tanpa beban, diagram fasor sareng diagram sirkuit ékuivalén transformator

Kasimpulanana:

Faktor daya sisi primér leuwih handap nalika transformator dijalankeun tanpa beban. Ku kituna,

Transformator umumna henteu ngijinkeun operasi tanpa beban atanapi beban hampang.

5.4 Analisis operasi beban transformator

Saatos transformator dimuat, arus dina sisi sekundér henteu nol deui, anu ngahasilkeun parobahan dina prosés éléktromagnétik di jero inti.

5.4.1 Persamaan kasaimbangan poténsial magnét nalika transformator aya dina beban

5.4.1 Persamaan kasaimbangan poténsial magnét nalika transformator aya dina beban

Tanpa beban/beban

Rumus di luhur tiasa kahartos sapertos kieu: Nalika arus beban ningkat, poténsial magnét (atanapi arus) anu saluyu kedah ditingkatkeun dina sisi primér pikeun ngimbangan poténsial magnét sisi sekundér, supados fluks magnét atanapi poténsial magnét tetep teu robih dina kaayaan tanpa beban. Janten aya:

Kasimpulanana:

Saatos transformator dieusian, arus sisi primér ningkat. Beuki ageung beban (arus) anu diperyogikeun dina sisi sekundér, beuki ageung arus anu disayogikeun dina sisi primér. Nyaéta, transformator tiasa dianggap salaku kasaimbangan antara suplai sareng paménta.

5.4.2 Parameter listrik anu sami tina sirkuit magnét bocor sekundér saatos transformator dimuat

X₂δ atanapi Ḯ₂tiasa dianggo pikeun ngagambarkeun kaayaan sirkuit magnét bocor sisi sekundér.

5.4.3 Hubungan éléktromagnétik nalika transformator aya dina beban

5.5 Persamaan dasar, sirkuit ékuivalén sareng diagram fasor transformator

5.5.1 Persamaan dasar transformator sami sareng rupa-rupa analisis sareng parameter dina bagian sateuacanna, sareng fase

Persamaan Dasar Transformator dina Bentuk Kuantitatif

5.5.2 Sirkuit ékuivalén pikeun operasi beban transformator

Numutkeun persamaan dasar samemehna, rupa-rupa analisis sareng itungan transformator tiasa dilakukeun, tapi itunganana kawilang rumit. Dina rékayasa, umumna dirobih janten sirkuit anu sami pikeun ngagentos transformator anu saleresna.

Sisi primér sareng sekundér tina sirkuit ékuivalén sacara listrik mandiri. Pikeun ngagampangkeun itungan, jumlah lilitan lilitan dina sisi sekundér biasana ningkat tina N ka 1, supados unggal kuantitas fisik dina sisi sekundér bakal robih sasuaina. Prosés ieu disebut ogé konvérsi.

Prinsip konvérsi:

Sateuacan sareng saatos konvérsi, hubungan éléktromagnétik kedah dijaga tetep teu robih, nyaéta:

(1) Poténsi magnét sateuacan sareng saatos konvérsi kedah tetep teu robih;

(2) Daya listrik sareng karugian sateuacan sareng saatos konvérsi kedah tetep teu robih.

(1) Konvérsi tegangan (konvérsi E₁ sarua jeung E₂)

(2) Konvérsi arus (pikeun mastikeun yén poténsi magnét tetep teu robah)

(3) Konvérsi impedansi (pikeun mastikeun yén hubungan transfer énergi tetep teu robah, kalebet daya aktif sareng réaktif)

Kakuatan Aktif

Daya Réaktif

5.5.3 Diagram fasor nalika transformator aya dina beban Diagram fasor henteu ngan ukur nunjukkeun hubungan éléktromagnétik transformator, tapi ogé sacara intuitif tiasa ningali hubungan magnitudo sareng fase unggal kuantitas fisik dina transformator.

Anggap parameter sirkuit dipikanyaho, sareng ukuran sareng fase beban parantos dipasihkeun, diagram fasor tiasa digambar numutkeun sababaraha léngkah.

Kasimpulanana:

Saatos transformator dimuat, sudut faktor daya sisi primér dikirangan, sareng faktor daya ningkat.

5.6 Uji sareng pangukuran parameter sirkuit ékuivalén transformator Sirkuit ékuivalén tiasa dianggo pikeun nganalisis kinerja operasi transformator. Mimitina, parameter dina sirkuit ékuivalén kedah dipikanyaho.

Uji tanpa beban -> babandingan transformasi k, impedansi eksitasi

Tés sirkuit pondok → impedansi sirkuit pondok

5.7 Itungan karakteristik operasi transformator dina kaayaan ajeg

5.7.1 Ciri éksternal sareng laju parobahan tegangan transformator

Définisi ciri éksternal (anu ngagambarkeun kualitas catu daya transformator ka beban)

Kurva hubungan antara tegangan terminal sisi sekundér transformator sareng arus beban sisi sekundér dina kaayaan tegangan catu daya anu dipeunteun sareng faktor daya beban anu tangtu.

Ciri éksternal has transformator dina rupa-rupa beban

Définisi Laju Parobahan Tegangan:

Dina kaayaan tegangan catu daya anu dipeunteun sareng faktor daya beban anu tangtu, persentase tegangan terminal sisi sekundér robih tina teu aya beban ka beban anu dipeunteun, nyaéta:

∆u

Faktor internal: xᶄ, rᶄ → parameter struktural transformator

Faktor éksternal: cosφ2, β-→spésifik beban, ukuran beban

Diskusi: Transformator umumna rᶄ: langkung alit tibatan xᶄ mangga tingali Conto (5-1)

◆Pikeun beban résistif murni, cosφ2=1, sinφ2=0, janten ∆u leutik;

◆Pikeun beban induktif,

cosφ2>0, sinφ2>0, janten ∆u>0,

nyaéta, kalayan ningkatna arus beban, tegangan dina sisi sekundér turun pisan;

◆Pikeun beban kapasitif, cosφ2>0, sinφ2<0, upami |rᶄ cosφ2|<| xᶄ sinφ2|,Maka ∆u<0,

nunjukkeun yén kalayan kanaékan arus beban I2, tegangan dina sisi sekundér tiasa

bisa naék.

Aplikasi beban kapasitif kana tegangan terminal sekundér transformator:

(1) Ngaimbangan daya réaktif, ningkatkeun faktor daya, sareng ngirangan rugi jalur

(2) Ningkatkeun tegangan jaringan listrik pabrik pikeun ngarengsekeun masalah beban pabrik anu beurat sareng turunna tegangan jaringan listrik

5.7.2 Ciri-ciri efisiensi transformator.

Efisiensi transformator dihartikeun salaku:

Faktor anu mangaruhan η

Faktor internal: parameter struktural transformator sapertos parameter eksitasi sareng sirkuit pondok

Faktor éksternal: cosφ2, sifat beban β, ukuran beban

Ciri efisiensi dihartikeun salaku:

Dina kaayaan tegangan anu dipeunteun sareng faktor daya beban anu tangtu,

η= f(I2)

(atawaη = f(β) ).

Efisiensi trafo anu dipeunteun umumna langkung luhur

Kaseueuran di luhur 95%, sareng transformator ageung tiasa ngahontal 99%. Motor AC ngagaduhan bagian anu muter, efisiensi na langkung handap.

Pék teangan efisiensi maksimal transformatorna:

5.8 Masalah Husus Transformator Tilu Fase

Bab-bab samemehna nyandak conto transformator fase tunggal pikeun nalungtik persamaan dasar, sirkuit ekivalen sareng metode itungan kinerja transformator, anu ogé tiasa diterapkeun pikeun transformator tilu fase.

Transformator tilu fase ogé gaduh masalah khususna sorangan:

➢Métode sambungan

➢Struktur sirkuit magnét

5.8.1 Métode sambungan sareng grup sambungan transformator tilu fase

(1) Métode sambungan

(a) sambungan béntang (b) sambungan delta

Peraturan:

Hurup kapital (A, B, C, N) ngagambarkeun pasagi aslina;

hurup leutik (x, y, z,n) atas nama pihak anu mayar;

(2) Ngahubungkeun grup

Dina transformator tilu fase, grup biasana dianggo pikeun ngagambarkeun bédana fase antara tegangan primér sareng sekundér tina transformator tilu fase: θ=(EABEab), anu mangrupikeun kelipatan 30°, persis antara jam dina permukaan jam. Ku alatan éta, hubungan fase antara poténsial kawat lilitan tegangan luhur sareng handap tina transformator tilu fase umumna dikedalkeun ku "notasi jam", nyaéta, nomer grup.

Kumaha nangtukeun golongan:

Anggo poténsial garis sisi luhur EAB salaku jarum panjang, nunjuk kana poténsial garis sisi handap "12" dina beungeut jam.

Eab nyaéta jarum pondok, sareng angka anu dituduhkeunana nyaéta nomer grup sambungan transformator tilu fase.

A. Grup sambungan transformator fase tunggal

Konsép anu sami nami:

Nalika inti beusi anu sami dililit ku dua kumparan, supados dua kumparan éta tiasa mantulkeun kana inti beusi anu sami

Hubungan arah lilitan antara kumparan biasana ngenalkeun konsép "tungtung anu ngaranna sarua".

Sisi anu namina sami nyarios:

Dua kumparan dina inti anu sami dihubungkeun ku fluks magnét anu sami. Nalika fluks magnét silih genti, upami poténsial sesaat anu diinduksi ku hiji tungtung kumparan positip relatif ka tungtung anu sanés tina kumparan anu sami, dua terminal anu duanana positip nyaéta. Éta mangrupikeun terminal anu namina sami, anu digambarkeun ku "*",

(a) Ngagulung dina arah anu sami (b) Ngagulung dina arah anu sabalikna

Pikeun transformator fase tunggal, tungtung sirah gulungan tegangan tinggi ditandaan A sareng tungtung buntutna ditandaan X; tungtung sirah gulungan tegangan rendah ditandaan a sareng tungtung buntutna ditandaan X.

Peraturan:

Arah positif tina poténsial nyaéta ti tungtung sirah ka tungtung buntut.

Dina transformator, tungtung anu ngaranna sarua bisa dipaké salaku tungtung sirah, atawa tungtung anu ngaranna sarua bisa dipaké salaku tungtung sirah. Gambar a jeung b di handap ieu némbongkeun hubungan fase antara poténsial primér jeung sekundér dina dua kasus ieu.

(a) Tungtung anu ngaranna sarua ditandaan salaku tungtung sirah (b) Tungtung anu ngaranna sarua ditandaan salaku tungtung sirah

Upami metode idéntifikasi anu tungtungna kalayan nami anu sami ditandaan salaku tungtung sirah dianggo (tingali Gambar a), kelompok transformator fase tunggal nyaéta I, i0; pikeun I, i6.

B. Grup sambungan transformator tilu fase

Ngaliwatan hubungan fase antara poténsial primér sareng sekundér tina transformator fase tunggal (atanapi poténsial fase primér sareng sekundér tina transformator tilu fase), hubungan fase antara poténsial primér sareng sekundér tina transformator tilu fase tiasa ditangtukeun langkung lanjut, nyaéta, grup sambungan.

(1) Transformator tilu fase sambungan Y/Y

(2) Transformator tilu fase sambungan Y/△

Léngkah-léngkah umum pikeun nangtukeun grup transformator tilu fase:

(1) Gambar diagram fasor poténsial tina gulungan sisi tegangan tinggi;

(2) Paskeun titik a sareng titik A, teras gambarkeun poténsi fase tina kapak gulungan tegangan rendah numutkeun hubungan fase antara gulungan tegangan tinggi sareng tegangan rendah dina kolom inti anu sami.

(3) Numutkeun metode kabel tina gulungan tegangan rendah, gambar diagram fasor poténsial tina dua fase anu sanés tina gulungan tegangan rendah;

(4) Tangtukeun EB sareng E tina diagram fasor poténsial tina gulungan tegangan luhur sareng handap. antara

Hubungan fase transformator tilu fase diala, sareng nomer grup sambungan transformator tilu fase diala.

Y/Y,△/△ grup genap

Y/△,Y/△ susunan ganjil

Aya lima grup gabungan standar anu umum dianggo:

Y, yn0, Y, d11, YN, d11, YN, y0, Y, y0, tilu kahiji nu paling ilahar dipake.

5.8.2 Struktur sirkuit magnét tina transformator tilu fase

Ciri-ciri transformator grup tilu fase: sirkuit magnét unggal fase henteu gumantung kana silih.

Ciri-ciri transformator inti tilu fase: sirkuit magnét unggal fase silih patali.

5.8.3 Cocogkeun sambungan lilitan sareng struktur sirkuit magnét transformator tilu fase anu leres

Fluks gelombang sinus pakait jeung arus gelombang puncak. Arus gelombang sinus pakait jeung fluks gelombang luhur datar.

kasimpulanana:

Pikeun mastikeun yén bentuk gelombang poténsial fase sinusoidal, fluks magnét utama unggal fase kedah robih numutkeun hukum sinusoidal. Dina waktos ieu, diperyogikeun yén arus eksitasi kedah janten gelombang puncak, nyaéta, jalur arus harmonik katilu kedah dipastikeun dina sambungan sirkuit. (naha?)

Fluks gelombang luhur datar - (derivasi) - poténsi gelombang puncak, upami puncakna ageung teuing, éta tiasa ngaruksak insulasi lilitan.

Kusabab sirkuit magnét unggal fase transformator grup mandiri, éta henteu aya hubunganana. Fluks magnét harmonik katilu anu aya dina fluks magnét utama sami sareng fluks magnét gelombang dasar, sareng ngiderkeun dina sirkuit magnét utama unggal transformator fase, sahingga nimbulkeun poténsial harmonik katilu amplitudo anu langkung luhur dina gulungan primér sareng sekundér, anu ngahasilkeun Bentuk gelombang poténsial fase nyaéta gelombang anu luhurna seukeut (dipikahoyong ku turunan fluks magnét gelombang anu luhurna datar). Puncak poténsial fase gelombang puncak tiasa ngaruksak insulasi gulungan.

Nginget yén sirkuit magnét unggal fase transformator inti aya patalina, fase fluks magnét harmonik katilu dina fluks magnét utama gelombang luhur datar tilu fase sami, sareng teu mungkin pikeun ngiderkeun dina sirkuit magnét inti beusi utama. Sirkuit magnét katutup kabentuk, nyababkeun poténsial harmonik katilu anu diinduksi ku fluks magnét harmonik katilu dina gulungan primér sareng sekundér janten alit, sareng bentuk gelombang poténsial fase masih caket kana gelombang sinus.

kasimpulanana:

(1) Gulungan tilu fase tina transformator struktur grup tilu fase teu tiasa disambungkeun ku Y/Y;

(2) Gulungan tilu fase transformator kalayan struktur inti tilu fase tiasa disambungkeun ku Y/Y, tapi kapasitasna henteu kedah ageung teuing.

Hiji sisi lilitan disambungkeun dina delta, sareng arus harmonik katilu ngagaduhan jalur. Ku kituna, henteu paduli naha sirkuit magnét mangrupikeun struktur tipe grup atanapi tipe inti, lilitan tilu fase tiasa disambungkeun ku △/Y.

Hiji sisi lilitan disambungkeun ka Y, sareng arus harmonik katilu teu tiasa ngalir di jerona, tapi fluks magnét harmonik katilu anu dihasilkeun ku arus gelombang sinus bakal ngainduksi arus harmonik katilu dina lilitan sekundér (sambungan delta) (tingali gambar di handap). ), éta ogé tiasa mastikeun yén bentuk gelombang fluks magnét utama caket kana sinusoidal, janten poténsi fase anu diinduksi ogé sinusoidal. Éta tiasa katingali yén pangaruh sambungan segitiga dina sisi primér anu sami.

kasimpulanana:

Pikeun gulungan tilu fase anu disambungkeun 0/Y (atanapi Y/0), éta tiasa dianggo pikeun transformator tilu fase tina struktur grup atanapi transformator tilu fase tina struktur grup.

kasimpulanana:

Pikeun mastikeun yén poténsial fase sinusoidal, langkung saé nganggo sambungan delta dina hiji sisi transformator tilu fase.

5.9 Transformator husus dina sistem sered listrik

5.9.1 Autotransformator

(a) Diagram skematis struktur (b) Diagram kabel lilitan

Fitur: Aya lilitan umum antara lilitan sisi primér sareng sekundér, anu henteu ngan ukur ngahasilkeun kopling magnét tapi ogé sambungan listrik antara lilitan sisi primér sareng sekundér.

Kasimpulanana:

Kapasitas autotransformer diwangun ku dua bagian:

(1) Daya éléktromagnétik U2nIl2: nyaéta daya anu dikirimkeun ka beban ngaliwatan kopling éléktromagnétik antara gulungan Aa sareng kapak gulungan umum;

(2) Daya anu dialirkeun U2nI1N: nyaéta daya listrik anu langsung dikirimkeun ka beban ngaliwatan kampak gulungan umum.

➢Kapasitas éléktromagnétik < kapasitas anu dipeunteun

Ukuran leutik, konsumsi beusi sareng tambaga anu handap, efisiensi anu luhur

➢Babandingan leutik

Arus bagian umum leuwih leutik tibatan rating sisi sekundér

Jurangna teu atra, ékonomi geus ngurangan

➢Aya sambungan listrik langsung, insulasi internal sareng panyalindungan tegangan kaleuleuwihan kedah dikuatkeun.

5.9.2 Transformator

Transformator tegangan - ngukur tegangan luhur nganggo méter tegangan handap

Tindakan pancegahan:

Hiji tungtung sisi sekundér kedah dihubungkeun ka taneuh; (pikeun mastikeun kaamanan sareng nyegah akumulasi muatan statik mangaruhan bacaan)

Sisi sekundérna teu kénging dihubungkeun pondok, upami teu kitu transformator tegangan bakal kaduruk. (Arusna tiasa ningkat upami tiasa dikirangan)

Transformator Arus 1 - Ukur arus anu ageung nganggo ammeter anu handap

Tindakan pancegahan:

➢ Hiji tungtung sisi sekundér kedah dihubungkeun ka taneuh; (pikeun mastikeun kaamanan sareng nyegah akumulasi muatan statik anu mangaruhan bacaan)

➢ Sisi sekundér teu tiasa dibuka, upami henteu, lonjakan tegangan anu langkung luhur bakal diinduksi dina sisi sekundér kusabab seueurna lilitan dina sisi sekundér, sareng insulasi lilitan transformator bakal rusak. (Tegangan tiasa ditingkatkeun upami arus tiasa dikirangan)