КПД трансформатора. Устройство и работа

Заказать работу

Министерство образования Российской Федерации

Реферат

КПД трансформатора. Устройство и работа

Выполнил:

Группа:

Нижний Новгород 2004 год

Введение

 

 Трансформаторы - один из основных видов электротехнического оборудования. Благодаря им можно получать электрическую энергию, при наиболее удобном напряжении, передавать ее с минимальными потерями напряжения и использовать при напрядении, рассчитанном на любого возможного потребителя. Передача электрической энергии от места производства до потребителя требует создания многих повышающих и понижающих напряжение трансформаторов. В зависимости от параметров электроэнергии, необходимой тем или иным потребителям, трансформаторы изготавливают на различные мощности и напряжения. Существуют трансформаторы мощностью от нескольких вотльт-ампер до 1 200 000 кВ*А и более.

Для транспортировки электроэнергии построены десятки и сотни тысяч километров высоковольтных линий электропередачи напряжением 110, 220, 330, 500, 700, 1150 и 1500 кВ.

Для обеспечения этих линий элетропередачи, разработанны и освоены мощные трансформаторы и автотрансформаторы; создане крупные серии распределительных трансформаторов общего назначения различной мощности и назначения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые, передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы.

Устройство

 

Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочны­ми обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первич­ной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторич­ной. Схема устройства трансформатора с двумя обмотками при­ведена на рисунке 2,

Трансформаторы бывают: повышающие, понижающие однофазные, трех и многофазные. Силовые, измерительные, испытательные.

Номинальные данные щитка: SH, квт, U1H/U2H, I1H/I2H, l/l, ?.

Активными элементами трансформатора являются

1.   магнитопровод

2.   обмотки

Магнитопроводы бывают:

1.   Броневые

2.   Стержневые



Рис.1 Рис.2

Обмотки

а) дисковые у броневого трансформатора

б) цилиндрические

в) винтовые

г) непрерывные

Однослойные и многослойные


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

 

Основные параметры трансформаторов

Генераторы электрического тока по техническим причинам, нельзя изготовлять на очеь большие напряжени, даже крупные из них имеют напряжения не более 24 кВ, а такое напряжение можно использовать только на малых расстояниях от электростанции.

Чтобы передача электрической энергии(электроэнергии) на многие сотни и тысячи километров стали выгодной, необходимо значительно большее напряжение 500, 750 кВ и более. Для этой цели и служит трансформатор - электомагнитное устройство с двумя или более обмотками, предназначенное для преобразования с помощью элетромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого(или других) напряжений. Обмотка трансформатора, к которой подводиться энергия преобразуемого перемнного тока, называется первичной, а обмотка от которой отводится энергия преобразованного переменного тока - вторичной.Существут трансформаторы у которых помимо первичной и вторичной обмоток, существует третья обмотка с промежуточным напряжением.

Обмотки трансформаторов, к которым подводится энергия преобразуемого или отводится энергия преобразованного переменного тока, нахывают основными, напрмер, первичная и вторичная обмотки трансформатора. Кроме основных, у трансформатора могут быть и другие обмотки, не связанные непосредственно с приемом или отдачей энергии преобразованного переменного тока, которые называют вспомогательными. Различают Различают основные обмотки трансформатора высшего(ВН), низшего(НН) и среднего (СН) напряжений.

Обмотка ВН имеет наибольшее номинальное напаряжение по сравнению с другими основными обмотками трансформатора, Обмотка НН - наименьшее номинальное напряжение, а обмотка СН - номинальное напряжение, являющееся промежуточным между ВН и НН.

Трансформатор у которого первичной обмоткой называется НН - называют повышающим. В конце линии передач, где начинаеться распределение энергии, устанавливают трансформаторы, снижающие напряжение линнии до напряжений, необходимых потребителю. Первичной в таких трансформаторах служит обмотка ВН, а трансформаторы называются понижающими. Таким образом, в зависимости от назначения повышать или понижать, напряжение первичной обмотки одного и того же трансформатора может быть обмотка НН или ВН.

 

Коэффициент полезного действия трансформатора

Преобразование электрической энергии в трансформаторе сопровождается потерями энергии на нагрев сердечника и обмоток. Уравнение баланса мощностей трансформатора имеет вид:


где  - активная мощность, потребляемая от сети,

j - мощность, отдаваемая в нагрузку,


- потери в меди первичной обмотки,

- потери в стали трансформатора,


- потери в меди вторичной обмотки.

Процесс преобразования энергии в трансформаторе иллюстрирует энергетическая диаграмма, приведенная на рис. 5


Величина


носит названия коэффициента полезного действия трансформатора.

Если обозначить сумму


и назвать ее потерями в меди трансформатора, то КПД трансформатора можно выразить так

Потери в стали  определяются величиной и частотой изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора, а так как поток почти не зависит от нагрузки, то потери в стали остаются почти постоянными и равными потерям в режиме ХХ

Поскольку потери в меди обмотки пропорциональны квадрату действующего значения тока, через нее протекающего, последние могут быть определены из упрощенной схемы замещения трансформатора (рис 2-) в режиме КЗ.


- потери в меди при номинальном токе первичной обмотки,

- потери в меди при токе, отличном от номинального,


 .

Активную мощность в нагрузке трансформатора можно вычислить по формуле:


где  -  - полная мощность в нагрузке трансформатора в номинальном

режиме. Теперь выражение, определяющее КПД трансформатора можно записать в виде:


Эта формула рекомендована ГОСТом для определения КПД трансформатора.

Анализ полученного выражения показывает, что КПД неоднозначно зависит от коэффициента нагрузки b и является функцией характера нагрузки  что иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 6


Рис. 6

При b =0, h =0. С ростом отдаваемой мощности h увеличивается, т.к. в энергетическом балансе уменьшается удельное значение потерь в стали, имеющих приблизительно постоянное значение. При некотором значении КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с ростом тока нагрузки. Причиной этого является увеличение потерь в меди, возрастающих пропорционально квадрату тока (или ), в то время как полезная мощность растет пропорционально b. Значение  можно получить из условия.


при этом


Следовательно КПД имеет максимум при такой нагрузке, при которой потери в меди трансформатора равны потерям в стали. Для трансформаторов большей мощности

=0,5 - 0,7, при этом =0,995. Трансформаторы малой мощности рассчитывается как, чтобы =1, тогда  =0,7 – 0,9. При уменьшении величины КПД уменьшается, т.к. возрастают токи и , при которых трансформатор имеет заданную мощность .

Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочны­ми обмотками (рис. 1). Одна из обмоток, называемая первич­ной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторич­ной. Схема устройства трансформатора с двумя обмотками при­ведена на рисунке 2,

Список используемой литературы.

1. Китунович Ф.Г.

Электротехника.

3-е изд., переработанное и дополненное.

Минск. «Высш. Школа», 1991.

2. Евдокимов Ф. Е.

Теоретические основы электротехники.

Изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для энергетич.

и электротехнич. специальностей техникумов.

М. «Высш. Школа», 1975.

3. Касаткин А.С.

Основы электротехники.

М.-Л., изд-во «Энергия», 1966.

4. Касаткин А.С. Немцов М.В.

Электротехника: Учеб. пособие для вузов.-

4-е изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1983.-

Другие материалы

  • Расчёт оптимальной загрузки трансформаторов
  • ... суток, определяется по алгоритму: . Результаты выбора представляются в виде графика, приведенного на рис.11. Рис.11. Оптимальное число включенных трансформаторов Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки рассчитывается по формуле (4). Коэффициент мощности принимается равным ...

  • Тиристорные устройства для питания автоматических телефонных станций
  • ... связи (РУС). ВУТ с номинальным напряжением 60В применяются для питания аппаратуры автоматических телефонных станций (АТС) городской телефонной сети, аппаратуры, междугородной автоматики, питания, аппаратуры телеграфов и РУС. ВУТ 152/50 применяются для питания моторных цепей. ВУТ 280/25. применяются ...

  • Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств
  • ... Всего за год: 211845,25 10. Совершенствование системы электроснабжения подземных потребителей шахты Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения горных предприятий являются ...

  • Формула габаритной мощности трансформатора. Дроссели и магнитные усилители
  • ... (4) - коэффициент заполнения окна проводами (медью). =0,2..0,4 (плохо заполняет). Формула габаритной мощности: (5) При проектировании трансформатора габариты сердечника являются искомыми. Поэтому формулу разрешают относительно искомых параметров, которые даны в виде ...

  • Проектирование электропитающих устройств маршрутно-релейной централизации
  • ... управления Дешифрирующие устройства автоблокировки Лампочки пультов ограждения сост-в Трансмиттерные реле Внепостовые цепи ЭПК пневмоочистки стрелок Маршрутные указатели Светофоры 6. РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПАНЕЛИ ПВП-ЭЦК Ток Iн , потребляемый релейными схемами ЭЦ и панелями ...

  • Разработка и исследование унифицированных модулей широкополосных трансформаторов типа длинной линии
  • ... технической литературы и проработки патентных источников, для исследования и разработки широкополосного трансформатора, был взят за основу ТДЛ с выполнением обмотки в виде двух одинаковых двухпроводных линий W, каждая с волновым сопротивлением ρ и электрической длиной х (рис.1.1.1а), образующих ...

  • Трансформаторы
  • ... то место, где был стык пластин, следующие пластины класть сплошной частью. Все пластины кладутся изолированной поверхностью в одну сторону. Пластины трансформатора должны быть туго стянуты болтами, проходящими через специальные отверстия. Если пластины не имеют отверстий, они стягиваются при помощи ...

  • Электротехнические материалы, применяемые в силовых трансформаторах
  • ... 1014 2 23,6 100 Тефлон (фторопласт) >2·1016 2,1 110 200 Сердечники. Сердечники силовых трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали. Электротехническая нелегированная сталь с нормированными свойствами в постоянных полях используется для ...

  • Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов
  • ... 1 Заменить транзистор, найти причину выхода его из строя . 3.1. Введение Лабораторный стенд изготовляется с целью проведения испытаний устройств защиты судовых генераторов. Для этого студентами будут выполняться лабораторные работы, целью которых является снятие временных характеристик ...

  • Проектирование силового трансформатора мощностью 630 кВА
  • ... up=kq·up/=1,001·4,828=4.943% Напряжение КЗ: uk= = =5,079% =1,6% - отклонение от заданного значения. 5.5. Определение механических сил в обмотках Для трансформаторов мощностью менее 1,0 МВА действующее значение наибольшего установившегося тока КЗ: IкуВН=656,291 А; kmax= – по таблице ...

  • Электрические машины и трансформаторы
  • ... у генераторов или встречно направлению вращения якоря у двигателей. Этот способ улучшения коммутации применим лишь в нереверсируемых электрических машинах, работающих с неизменной нагрузкой. Искрение на коллекторе является интенсивным источником электромагнитных колебаний частотой от 1000 до 3000 ...

  • Согласующие устройства в диапазоне микроволн
  • ... выставить нужное ее значение. Puc.8 Еще одну попытку упростить конструктивное исполнение предприняла фирма АЕА, выполнив согласующее устройство по схеме, приведенной на рис.9. Действительно, схемы на рис.7 и рис.9 равнозначны. Но конструктивно гораздо проще использовать один заземленный ...

  • Исследование трехфазного двухобмоточного трансформатора
  • замыкания. Рабочее задание. 1. Ознакомимся с устройством исследуемого трехфазного трансформатора и запишем его паспортные данные в табл. 1. Фабричн. номер Тип Номин. мощность, кВА При соединении U1Н, В U2Н, В I1Н, А I2Н, А 18625 ТС-2,5/0,5 2,5 380 ...

  • Источники питания электронных устройств
  • ... , используемых в самых различных областях техники. Они обеспечивают постоянным напряжением питания электромашинные приводы механизмов, технологические процессы, электронные устройства. Знание свойств источников питания необходимо инженеру для грамотной их эксплуатации. В зависимости от числа фаз ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info