Transcript
  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    1/27

    Proiect Maitri Electromecanici

    Studiul Transformatoarelor Trifazate

    Indrumator: Elev: Fecioru Eugeniu-Laureniu

    Ing. Prof.: Vrulescu Minodora Clasa: I-a B Maitri

    2013

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    2/27

    Argument

    Transformatorul electric, a fost inventat pe la inceputul erei tehnologice, nu mult dupa

    revolutia industriala. Initial, acesta a fost creeat datorita necesitatii de a modifica parametrii

    energiei electrice, pentru a satisface diferite nevoi, si astfel s-a putut creste sau scade tensiunea

    sau intensitatea curentului (dupa caz), mai usor si mai exact.

    La inceput, transformatorul nu a avut mari aplicatii tehnologice, dar acum , in present,

    este folosit la toate aparatele electronice, dar cele mai mari si mai impresionante transformatoare

    electrice, sunt cele folosite pentru transportul energiei electrice. Fara aceste transformatoare,

    transportul curentului electric pe distante medii si mari, ar fi aproape imposibil din punct de

    vedere economic,datorita pierderilor enorme ce pot aparea prin effect Joule , prin campulelectromagnetic generat de conductoarele retelelor de transport, dar si prin rezistenta contactelor

    care cu timpul se oxideaza, sau se slabesc.

    Fara transformatoare electrice, am trai inca in epoca de dinnaintea Revolutiei industriale,

    citind la lumina lumanarii.

    I. Transformatorul electric(Generalitati)

    1) Definiia transformatorului:

    Transformatorul electric este un aparat constituit dintr-un sistem de nfurri electrice

    imobile, ntre care au loc transfer de energie prin inducie elctromagnetic.

    El este utilizat pentru modificarea parametrilor puterii electromagnetice transferate de la

    o reea electric de curent alternativ, la alt reea tot de curent alternativ, pstrnd frecvena.

    Aceti parametri sunt tensiunea i curentul, iar alteori i numrul de faze.

    Transformatorul, pentru indeplinirea functiei pe care o are prin definitie, trebuie sa aiba

    cel putin un sistem de infasurari constituit din spire electroconductoare, izolate intre ele si fata de

    masa, fiind dispuse pe un miez feromagnetic, care serveste la inchiderea fluxului magnetic

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    3/27

    Figura Nr. 1

    Schema de principiu a unui transformator monofazat.

    U1-Tensiunea in Primar

    U2-Tensiunea in secundar

    I1-Intensitatea curentului in primar

    I2-Intensitatea curentului in secundar

    Z-Receptor de impedanta

    AX-Notatiile bornelorprimarului

    ax-Notatiile bornelor secundarului

    1Liniile campului magnetic ce formeaza fluxul util;

    2liniile campului magnetic ce formeazafluxul de dispersie al primarului;

    3Liniile care formeaza fluxul de dispersie al sacundarului.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    4/27

    Sistemul de nfurri:

    Este format din una sau mai multe nfurri. O nfurare trifazat este format din trei

    nfurri de faz, la cere este aplicata sau se obine un sistem trifazat de tensiuni.

    nfurrile primare sunt cele care primesc energia unui receptor sau unei alte reele se

    numete nfurri secundare.

    Miezul feromagnetic:

    Este realizat din tole de tabl electrotehnic izolate electric ntre ele pentru a limita

    pierderile produse datorit variaiei n timp a fluxului magnetic. Consolidarea miezurilor i

    bobinelor se asigur prin diferite sisteme care depind de mrimea transformatorului, de modelul

    de mpachetare a miezului.

    2) Princiriul de functionare al transformatorului Monofazat:

    Se considera un circuit magnetic prevazut cu doua infasurari (Fig. Nr. 1).

    Daca una din infasurasri se alimenteaza cu o tensiune alternativa adecvata, prin ea va

    curcula un curent alternativ, care produce un camp magnetic alternativ.Liniile cimpului magnetic

    care se inchid prin circuitul magnetic si imbratiseaza ambele anfasurari , formeaza fluxul de

    dispersie sau de scapari.

    Ambele infasurari fiind strabatute de fluxul variabil in timp, in baza legii inductiei

    electromagnetice se induc in acestea tensiuni electromotoare de aceeasi pulsatie cu cea a

    fluxului. Daca la bornele ax ale infasurarii infasurarii secundare in care s-a introdus tensiunea

    electromotoare E2 se conecteaza un receptor de impedanta Z , va circula prin aceasta un

    curent I2 iar la borne va avea tensiunea U2 . Rezulta ca la un transformator, infasurarea

    primara primesre de la retea puterea U1I1 si cedeaza prin infasurarea secundara, in alta retea,

    puterea U2I2 , transferul de putere facandu-se prin inductie electromagnetica. In baza

    principiului conversiei energiei , se poate spune ca: U1I1>U2I2.

    3) Clasificarea transformatoarelor electrice:

    Transformatoarele se clasifica dup mai multe criterii:

    a) Dup domeniul de utilizare, transformatoarele se pot clasifica n:

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    5/27

    transformatoare de putere,pentru reelele de transport i distribuie a energiei electrice;

    transformatoare cu destinaie special,pentru reelele cu condiii deosebite de funcionare

    (exemplu: pentru reele i instalaii subterane miniere, navale etc.);

    transformatoare de construcie special, pentru redresoare, pentru cuptoare electrice,

    pentru sudare;

    transformatoare de msur, pentru conectarea indirect a aparatelor de msur a

    tensiunilor i curenilor mari;

    transformatoare de putere mic, cum sunt transformatoarele de siguran, de izolare, de

    separare, de comand, de alimentare.

    b) n funcie de parametrul a crei valoare o reduc exist:

    transformatoare de curent(TC)- nfurarea primar se conecteaz n serie cu circuitul

    primar, iar nfurarea secundar alimenteaz aparate de msur, relee de protecie, etc.;transformatoare de tensiune(TT)- nfurarea primar se conecteaz n paralel cu circuitul

    primar, iar nfurarea secundar alimenteaz aparate de msur, releede tensiune, etc.;

    c) n funcie de numrul de faze exist:

    monofazate(TC, TT);

    bifazate(TT);

    trifazate(TT).

    Figura Nr. 2

    Modul de conectare a

    transformatoarelor de

    masura si modul de alimen-

    tare a aparatelor de masura.

    d) Dup numrul de nfurri secundare exist:

    cu o singur nfurare secundar;

    cu dou sau mai multe nfurri secundare.

    e) Dup felul instalaiei n care sunt destinate a se monta i a funciona exist:

    transformator de tip interior(I);

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    6/27

    transformator de tip exterior(E);

    transformator pentru instalaii complexe(se monteaz n transformatoare de putere i

    ntrerupere).

    f) Dup modul de instalare exist:

    transformator de trecere(T), numai pentru calea de curent;

    transformator de tip suport(S).

    g) Dup felul izolaiei exist:

    cu aer(uscate);

    cu izolaie n ulei(U);

    cu izolaie de porelan(P);

    cu izolaie din rini epoxidice(sintetice)(R).

    h) Dup tensiunea nfurrii primare exist:

    transformatoare de nalt tensiune;

    transformatoare de joasa tensiune;

    transformatoare de tensiune n cascad(tensiune foarte nalt, de la 220 KV n sus).

    i) Dup destinaie exist:

    transformatoare montate n instalaii electrice;

    transformatoare de laborator;

    transformatoare portabile;

    transformatoare montate n scheme speciale.

    4) Prile componente principale ale transformatorului trifazat in ulei:

    Circuitul magnetic(miezul magnetic);

    Schela ( ansamblul de piese, n principal grinzile de presare a jugurilor) care

    consolideaz circuitul magnetic i strnge axial nfurrile;

    Infasurarea de joasa tensiune

    Infasurarea de inalta tensiune

    Conexiunile de la nfurri la comutator i borne

    Capacul care nchide etan cuva i pe care sunt montate bornele

    Izolatoare de inalta tensiune

    Izolatoare de joasa tensiune

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    7/27

    cuva din tabl de oel, prevzut la exterior cu dispozitive de rcire( ondule, evi,

    radioatoare ) i care este umplut cu ulei e transformator;

    Conservatorul de ulei, care comunic printr-o conduct cu cuva i este parial

    umplut cu ulei, astfel nct preia variaiile de nivel ale uleiului ce au loc atunci

    cnd variaz temperatura uleiului;

    Figura Nr.3

    Prile componente Principale ale transformatorului trifazat in ulei:

    Schela ese alcatuita din elemente folosite pentru asamblare si sustinere a miezului

    magnetic si a infasurarilor;

    Izolatoarele de joasa tensiune si de inalta tensiune, numite si izolatoare de trecere, au

    rolul de a izola capetele infasurarilor de inalta tensiune si de joasa tensiune, fata de capacul

    cuvei. Capetele infasurarilor vor fi legate la reteaua de alimentare si respectiv la reteaua de

    distributie;

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    8/27

    Cuva este recipientul in care sunt scufundate in ulei, si inchise siezul magnetic si

    infasurarile transformatorului

    Conservatorul de ulei, asugura spatiul necesar dilatarii uleiului, este situat in partea

    superioara a transformatorului, si are forma cilindrica;

    Filtrul de aer contine, silicogel, care absoarbe umiditatea atmosferica, el izoleaza uleiul

    de impuritatile din atmosfera, fiind montat pe conducta de legatura dintre conservator si mediul

    ambiant;

    Supapa de siguranta, protejeaza cuva impotriva unei eventuale explozii sau impotriva

    degajarii de gaze, avind acelas rol ca si Releul de gaze;

    Capacul cuvei, este strabatut de izolatoarele de trecere.

    Transformatorul de putere trifazat, in ulei, este sel mai utilizat datorita fiabilitatii sale.

    5)Circuitele magnetice ale transformatoarelor

    Circuitele magnetice sau miezurile magnetice ale transformatoarelor, asugura inchiderea

    liniilor de cimp magnetic si serveste drept suport pentru infasurarea primara si infasurarea

    secundara.

    Miezurile magnetice se realizeaza din tole laminate la cald sau la rece, si izolate intre ele

    cu lac electrroizolant.

    Circuitele magnetice pot fi realizate prin suprapunerea sau prin intreteserea tolelor, si din

    punct de vedere constructiv sunt de trei feluri:

    cu sectiune patrata

    cu sectiune dreptunghiulara

    cu sectiune in trepte

    Tolele pot fi realizate in profile de U , I sau E ,iar dupa asamblarea lor, pachetul

    se stringe cu suruburi sau cu buloane.

    La un circuit magnetic se deosebesc urmtoarele pri:

    coloanele- prile din circuitul magnetic pe care sau n jurul crora sunt dispuse

    nfurrile;

    jugurile-prile din circuitul magnetic care nu au nfurri i care servesc la nchiderea

    circuitului magnetic. Cnd jugul leag cele dou capete ale unei coloane, se numetejug lateral.

    Tipurile constructive principale de circuite magnetice sunt:

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    9/27

    circuit magnetic cu coloane, la care jugurile unesc capetele diferitelor coloane i nu exist

    juguri laterale.

    n manta, la care unele coloane au cte un jug lateral.

    Figura Nr 5 Figura Nr. 6

    Circuit magnetic Circuit magnetic

    Trifazat Cu Coloane trifazat In Manta

    6) nfurrile transformatorului

    Clasificare, materiale utilizate:

    Transformatorul are o nfurare de nalt tensiune, corespunztoare tensiunii nominale

    celei mai mari, i o nfurare de joas tensiune, corespunztoare tensiunii celei mai mici. Exista

    transformatoare numite cu trei nfurri, care au o a treia nfurare de medie tensiune ,

    corespunztoare unei tensiuni intermediare ntre tensiunea nominala cea mai mare i cea mai

    mic.

    La transformatoarele trifazate, fiecare nfurare (de nalt tensiune sau de joas tensiune)

    este format din trei nfurri de faz, iar pe o coloan sunt montate cte o nfurare de faz de

    nalt tensiune i una de joas tensiune.

    Exista trei modalitati de asezare a bobinelor pe circuitul magnetic, obtinandu-seinfasurari:

    concentrice- atunci cnd nfurarea de joas tensiune este aezat la interior

    lng miez, deoarece este mai uor de izolat fa de acesta, iar nfurarea de

    nalt tensiune, care are aceeai nlime, este montat la exterior(este utilizat cel

    mai des);

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    10/27

    biconcentrice- atunci cnd una dintre nfurri este divizat n dou pri,

    infasurarea de inalta tensiune este plasata intre doua infasurari de joasa tensiune

    (este utilizat la transformatoarele mari);

    alternate- atunci cnd bobinele nfurrii de nalt tensiune i de joas tensiune

    sunt montate alternativ pe coloan, deci sunt alcatuite din galeti.

    Galetii reprezinta partile componente ale infasurarii inui anumit tip de transformator, care

    au forma unui inel cu sectiune dreptunghiulara, si sunt alcatuiti din mai multe straturi de spire.

    Pentru infasurari, se folosesc conductori de cupru, cu sectiune rotunda, sau, cu sectiune

    dreptunghiulara pentru curenti mari. Izolatia se face cu lac electroizolant, cu email sau cu hartie

    impregnata.

    Figura Nr. 7 Dispunerea nfurrilor pe coloan

    a)Concentric b)Biocentric c)Alternant

    Tipuri de nfurri pentru transformatoare:

    Principalele tipuri de nfurri pentru transformatoare sunt:

    nfurare cilindric- folosit pe partea de joas tensiune la transformatoare de putere

    mic.

    Se execut din conductor dreptunghiular, ndoit pe lat sau pe muchie, sub forma uneielice cu spirele lipite ntre ele.

    nfurarea poate fi executat ntr-un singur strat, avnd ieirile situate la cele dou

    capete opuse ale nfurrii(numita i nfurare cilindric simpl), sau n dou straturi, cnd

    ieirile sunt situate n aceeai parte a nfurrii.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    11/27

    Figura Nr. 8

    nfurarea cilindric

    a)Simpla b)In doua straturi

    nfurarea elicoidal (spiralat)- folosit la transformatoare de putere mai mare n locul

    nfurrii cilindrice.

    Cnd numrul de conductoare n paralel al unei nfurri cilindrice este mai mare, uneori

    pn la 20, grosimea spirei este relativ mare i, pentru a se mbunti rcirea, spirele nfurrii

    cilindrice sunt distanate ntre ele, pentru a permite circulaia uleiului ntre ele. n acest fel,

    nfurarea are spirele dispuse dup o elice i se numete nfurare elicoidal. Fiecare spir este

    format din mai multe conductoare n paralel, izolate ntre ele i ndoite pe lat.

    Folosindu-se de mai multe conductoare n paralel, att la nfurrile cilindrice ct mai

    ales la acela elicoidale, se schimb din loc n loc ordinea de aezare aconductoarelor n paralel,

    prin aa numitele transpoziii, dispuse uniform pe axa longitudinal a nfurrii.

    nfurarea cilindric n straturi (stratificat)- folosit pe partea de nalt tensiune la

    transformatoarele pn la 1600kVA. Ele se execut din conductor rotund, depnat n mai multe

    straturi, direct pe un cilindru izolat sau pe pene distanoare.

    nfurarea n bobine- n mai multe straturi(nfurri secionate), folosit n locul celei

    stratificate, cnd grosimea nfurrii mpiedic rcirea. Ea este format din mai multe bobine,

    separate ntre ele prin distanoare, depnate de regula fr ntreruperea conductorului. nfurarea n galei- format din mai muli galei dubli sau jumelai , din conductor

    dreptunghiular ndoit pe lat, legai ntre ei. Galetul jumelat este format din doi galei simpli,

    nseriai la interior fr ntreruperea conductorului, ambele ieiri ale galetului gsindu-se la

    exterior.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    12/27

    nfurarea continua- folosit n locul nfurrii n galei pentru a se evita prea multe

    legturi ntre galei. Ea este format dintr-un numr par de galei din conductor dreptunghiular

    ndoit pe lat i depnat fr ntreruperea conductorului, astfel ambele ieiri din nfurri sunt la

    exterior.

    Figura Nr. 9

    Sectiunea prin infasurarea continua

    II. Transformatoarele trifazate

    Pentru transformatoarele utilizate in retele trifazate de curent alternativ, sunt mai

    obisnuite doar doua variante constructive. Astfel, se pot folosi trei transformatoare monofazate

    separate (Fig. Nr. 10(a) ), ale caror infasurari primare sa fie conectate in stea sau triunghi si si ale

    caror infasurari secundaresa fie de asemenea legate in stea sau triunghi.

    Figura Nr. 10(a)

    GrupTransformatoric.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    13/27

    Se pot, pe de alta parte folosi si constructii trifazate compacte (Figura Nr. 10(b) si 10(c) ),

    avind acelas miez magnetic pentru toate fazele.

    Figura Nr. 10(b): Figura Nr. 10(c):

    Miez trifazat cu Flux fortat. Miez trifazat cu cinci coloane.

    Posibilitatea utilizarii, pentru toate

    transformatoarele trifazate, a miezurilor cu trei

    coloane si doua juguri se pot lamurii cu ajutorul

    Figurii Nr. 11(a) .

    Figura Nr. 11(a)

    Daca trei transformatoare monofazate se plaseaza unul fata de altul, asa cum este indicat

    in figura,atunci coloanele 1, 2 si 3, se pot reuni intr-o singura coloana. Insa in sistemil trifazatsimetric, suma fluxurilor magnetice utile a celor trei faze este nula, A +B +C =0 ;de

    aceea in coloana comuna fluxul magnetic va fi in totdeauna nul si necesitatea unei asemenea

    coloane nu mai are, in general, justificare. In felul acesta se ajunge

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    14/27

    la constructia compacta trifazata din Figura Nr. 11(b),

    cu trei coloane si sase juguri, axele coloanelor fiindn plasate in plane de 120 de grade.

    Daca acum desfiin-tam jugurilemiezului magnetic al fazei B, atunci, obtinem oconstructie si

    mai simpla si mai economica cu cele trei coloane in aceles plan. Acest tip constructiv,are o mare

    raspandire practica, insa conduce la onesimetrie magnetica, ce poate avea uneori, unele Figura

    Nr. 11(b) consecinte negative in exploatarea transfornatorului. Transformatorul trifazat are

    aproximativ aceleasi elemente constructive ca si transformarorul monofazat, singurele diferentefiind in numarul de bobine ce alcatuiesc primarul si secundarul, si numarul de coloane ale

    miezului magnetic, precum si forma acestuia, si intreg gabaritul transformatorului.

    Ecuatiile diferentiale sau in complex ale transformatorului monofazat ca si diagrama de

    fazori, schema echivalenta si caracreristicile sale se pot utiliza evident si pt studiul functionarii

    fiecarei faze a unui grup trifazat de transformatoare, format din trei transformatoare monofazate

    separate, indicat in Figura Nr. 11(a).

    Transformatoatele cu miez magneric compact, prezinta insa unele particularitati

    construcrive funcrionale, care trebuie luate in consuderatie atunci cand este vorba de aplicarea

    teoriei transformatorului munofazat la stadiul unei faze a transformatorului trifazat. Trebuie,

    deci, demonstrata valabilitatea teoriei transformarorului monofazat in cazul transformatorului

    trifazat.

    Transformatoarele trifazate insa, prezinta unele particularitati in ceea ce priveste

    conexiunile intre infasurari.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    15/27

    Conform STAS, bornele infasurarilortransformatorului

    se noteaza astfel cum esteindicat in Figura Nr. 12(a) pentru transformatorul monofazat, si in

    Figura Nr. 12(b) pentru transformatorul trifazat.

    Notarea Bornelor Transformatoarelor

    Figura Nr. 12(a) Figura Nr. 12(b)

    Inceputul si sfirsitul infasurarii de inalta tensiune se noteaza cu literele: A si respectiv

    X. Pentru infasurarea de joasa tensiune se utilizeaza litere mici: a- pentru inceput, si x-

    pentru sfirsit. Reteaua trifazata, de inalta tensiune se leaga intotdeauna la bornele: A, B, C , iar

    reteaua trifazata de joasa tensiune se conecteaza la bornele:a, b, c. Borna neutra se noteaza culitera mare N , pentru infasurarile de inalta tensiune, respectiv cu litera mica n pentru

    infasurarile de joasa tensuine.

    Cunoscind notatiile bornelor infasurarilor, putem conecta in mod corect infasurarile

    transformatorului trifazat, in stea sau triunghi. Acest lucru este deosebit de important pentru

    functionarea in paralel a mai multor transformatoare.

    Conectarea in stea de exemplu, a infasurarilor

    de inalta tensiune , este aratata in Figura Nr. 13(a).

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    16/27

    Amintim ca in acest caz tensiunea intre faze este de 3 ori mai mare decit tensiunea pe

    faza, iar curentii de linie sunt egali cu cei din infasurarile de faza. In Figura Nr. 13(b) este redata

    oconexiune in triunghi a infasurerilor.

    Conexiunea infasurarilor in stea se noteaza cu Yy si se numeste Stea-Stea.

    Conexiunile infa- surasrilor in stea si triunghi se noteaza cu Yd si senumesc Stea-Triunghi

    Daca de la infasurarile legae in stea se scoate pe calacul transformatorului si punctul neutru,

    atunci aceasta conexiune se noteaza cu Y 0 si se numeste conexiune Stea-Nul. Conexiunile

    transformatorului se deosebesc Figura Nr. 13(b) unele de altele nu numai prin felul legaturilor

    dintre Conexiunea Triunghi infasurarile de faza, dar si prin defazajul introdus intre tensiunea

    primara si cea secundara, contate intre bornele omoloage.

    Pentru a lamuri acest lucru sa revenim la transformatorul monofazat Figura Nr.14 ale

    carui infasurari au acelas sens de infasurare (de exemplu, in sensul acelor de ceasornic,

    daca privim Relatiile de Faza din capatul superior al infasurarii spre intre tensiunile

    capatul inferior), atunci tensiunile la transformatorului bornele lor AXU

    respectiv axU

    semonofazat la acelas prezinta practic prin fazori suprapusi sens de infasurare(daca neglijam micile caderi de tensiune, datorita fluxului de dispersie si rezisten- telor

    infasuarilor). Un asemenea trans-formator face parte din grupa notata cu Figura Nr. 14 cifra

    12.Aceasta cifra nu indica altceva decat faptul ca intre cale doua tensiuni AXU si axU

    exista practic acelas unghide defazaj ca si intre acele ceasorni-cului, cind areta ora 12. Daca

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    17/27

    acelas transformator va avea, de exemplu, infasurarea de joasa rensiune cu sens invers de

    infasurare, sau va avea bornele notate invers fata de situatia precadenta ( Figura Nr. 15 ) atunci

    intre fazorii celor doua tensiuni omoloage AXU si axU

    exista un defazaj de 180O

    . Un asemenea

    transformator va apartine grupei caracteristice prin cifra 6. Aceasta cifra arata ca defazajuldintre tensiunile omoloage, este ace-las ca defazajul in cazul acelor ceasornicului cind indica ora

    6. Daca transformatoarele monofazate nu pot prezanta decit doua variante (6 sau 12) in

    privinta defazajolor introduse intre Figura Nr. 15 tensiunile omolage, in cazul transformatoare-

    Relatiile de faza la sens diferit lor trifazate lucrurile se complica. de infasurare sau borne

    inversate Sa analizam mai intai cazul transfor-

    Yy-6 (Figura Nr. 17).

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    18/27

    Sa studiem din acelas punct de vedere si conexiunea Yd din Figura Nr. 18(a). Sa

    reprezentam steaua OABC a tensiunilor primare de faza si sa deducem pozitia fazorilor

    tensiunilor secundare de faza. Vom raiona la fel ca mai sus: pe fiecare coloana, infasurarile

    primara si secundara, functioneaz la fel ca la un transfornator monofazat. Prin urmare, daca

    infasurarile au acelas sens de bobonare, tensiunea axU este in faza cu Figura Nr.

    18(a) tensiunea AXU . Dar axU = Uac si deci Conexiunea trnsiunea acU

    este in faza cu AXU . Stea-Triunghi Yd-11

    In mod analog, baU este in faza cu BYU

    si cbU este in faza cu CZU . Pentru a sta-

    bilii acum defazajul dintre doua tensiuni

    intre faze omoloage, de exemplu abU

    si ABU , sa facem o miscare de translatie a

    triunghiului abc pana cand varful a

    coincide cu punctul A (Figura Nr. 18(a) ).

    Se remarca imediat ca unghiul dintre ABU

    si abU contat in sensul succesiunii fazelor

    este deO

    330 , exact egal cu unghiul acelor Figura Nr. 18(b)

    cand indica ora 11:00. Prin urmare, trans- Conexiunea

    formatorul studiat este Yd -11 . Stea-Triunghi Yd-5

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    19/27

    Daca la transfornatorul considerat

    mai sus schimbam intre ele inceputurile si sfarsiturile infasurarilor de faza de joasa

    tensiune, se realizeaza un transformaor Yd-5 (Figura Nr. 18(b).

    In Figura Nr. 19 s-a prezentat schema legaturilor si diagrama fazoriala a tensiunilor

    pentru conexiunea Dy-11. Reti-nem deci, ca cifra indicata dupa simbolu- Figura Nr. 19

    rile conexiunilor , precizeaza defazajul in- Conexiunea Dy-11

    trodus de transformator pentru tensiunile

    intrefazele omoloage primare respectiv secundare. Aceasta cifra reda si ora pe ceasornic

    pentru care unghiul cotat inre minutar si orar, in sensul lor de rotatie, este egal cu unghiul de

    defazaj dintre tensiuni, intre fazele omoloage.

    Desigur ca prin schemele studiate mai sus, nu am epuizat toate conexiunile posibile, ale

    transformatorului trifazat. Astfel se pot imagina conexiunile Yy-2, Yy-4, etc. Sau Yd-1, Yd-3,

    etc. Obtinute prin permutariale bornelor. In practica . cele mai utilizate conexiuni sunt insa Yy-

    12 si Yd-11.

    III. Functionarea in paralel a transformatoarelor

    electrice:

    Deseori, in statile electrice de transformare, apare necesitatea de a folosii in loc de un

    sindur transformator de mare putere, mai multe transformatoare de putere mai mica. Desigur,asemenea situatie conduce, pentru o putere totala data, la marirea consumului de materiala si

    investitii, precum si la cresterea pierderilor de putere. Totusi rebuie sa avem in vedere faptul ca

    adesea receptorul alimentat de statie se dezvolta teptat in mai multi ani, ca putere ceruta de la

    statie. Deci nu exista nici o ratiune a utiliza in statie de la inceput un transformator a carui putere

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    20/27

    sa acopere sarcina la care se va ajunge abia peste cativa ani. In aceste cazuri, fractionarea puterii

    transformatorului in mai multe unitati, mai mici se dovedeste mai economica, si apare pe deplin

    justificata inzestrarea statiei cu unitatile necesare , pe masura dezvoltarii receptorului deservit de

    statie. Totodata se rezolva in mod mult mai corespunzator si problema rezervei si asigurarii

    continue cu energie electrica a receptorului, intrucat, daca daca se defecteaza unul din

    transformatoarele statiei, celelalte pot supora complet sau partial, pentru o vreme scurta, intreaga

    sarcina.

    Nu trebuie trecut cu vederea si faptul ca o statie cu mai multe transformatoare in paralel,

    in cazul unor sarcini reduse zilnic sau sezoniere, da si posibilitatea scoaterii din functiune a unor

    unitati in scopul micsorarii pierderilor de energie si utilizarii celor in functiune la un randament

    maxim.

    Problema de baza care apare la

    functionarea in paralel a mai multor transformatoare, este aceea a asigurarii repartitiei uniforme

    intre transformatoare a puterii totale solicitate de receptor. La conectarea in parelel a unor

    transformatoare identice ca putere si constructie, repartitia uniforma a puterii totale se realizeaza,

    evi-

    dent, de la sine. Totusi, inpractica, uneori

    se conecteaza in paralel transformatoare diferite Figura Nr. 20(a)

    ca putere si constructie. In cele ce urmeaza, Mersul in paralel al vom analiza cum se

    repartizeaza puterea Transformatoarelor,

    totala pe asemenea transformatoare. Schema electrica

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    21/27

    In Figura Nr. 20(a) este redata schema

    de conectare in paralel a doua transformatoare monofazate, iar in Figura Nr. 20(b)

    schema echivalenta a statiei, in care Z este impedanta sarcinii. S-au utilizat pentru

    transformatoare, schemele echivalente

    simplificate.Vom presupune initial, ca cele doua

    Figura Nr.20(b) transformatoare sunt complet diferite ca

    Mersul in paralel al puteri nominale, rapoarte de transformare si

    Transformatoarelor, tensiuni de scurtcircuit.

    Schema echialenta

    IV. Autotransformatorul

    Deseori in instalatiile de innalta si joasa tensiune, in instalatiile de telecomunicatii,

    radiotehnica sau automatica, apare necesitatea schimbarii tensiunii doar cu 10-50% .

    Intrebuintarea in aceste cazuri a transformatoarelor obisnuite cu doua infasurari, nu este rationala

    din punct de vedere tehnico-economic. Mai corespunzatoare este folosirea asanumitor

    autotransformatoare.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    22/27

    Sa presupunem ca vrem sa schimbam

    tensiunea unei retele electrice monofazate de la valoarea IU la valoarea IIU . Pentru

    aceasta se poate folosii un transformator cu doua infasurari, infasurarea primara fiind conectata

    la tensiunea IU a retelei de alimentare iar infasurarea secundara in serie in retea, in asa fel

    incat tensiunea secundara 2U sa se adune cu tensiunea 1U si sa rezulte

    Figura Nr. 23(a) ca suma, tensiunea necesara IIU

    (Figura Nr.Schema electrica a 23). Transformatorul conectat in acest fel, cu o

    Autotransformatorului legatura galvanica intre infasurari (in nodul a

    din Figura Nr. 23(a) ), poarta numele de auto-transformator.

    Daca se schimba tensiunea IU la valoarea IIU

    cu ajutorul unui transformator obisnuit (Figura Nr. 23(b)), atunci acest transformator trebuie

    calculat la puterea aparenta IIIIII IUIU . Daca insa se utilizeaza un autotransformator

    pentru aceeasi putere transmisa 2IUIUIU IIIIIIII si puterea de calcul

    2211 IUIU , fiindca retea-ua primara de alimentare, transmite puterea circuitu-lui secundar,

    atat direct prin bornele aA cat si prin intermeiul campului electromagnetic din transfor-matorul

    1U , 2U . Puterea care se transmite direct, Figura Nr. 23(b)

    nu afecteaza calculul si dimensiunile autotransfor- Schema cu transformator

    matorului. In aceasta consta , in esenta, avantajul echivalent

    autotransformatorului fata de transformatorul obis-

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    23/27

    nuit, in care intreaga putere, IIIIII IUIU se transmite prin intermediul campului

    electromagnetic.

    Pentru a ne da seama mai concret de avantajele economice ale

    autotransformatorului, sa calculam raportul dintre puterea electromagnetica de calcul 2211 IUIU si puterea totala transmisa, IIIIII IUIU .

    Pentru asta trebuie sa scriem ecuatiile de functionare ale autotransformatorului.

    Presupunem ca infasurarea primare are 1 spire, iar cea secundare are 2 spire. In

    consecinta:

    12 IIII ; IIII 2 ; 21 UUU II ;

    2

    1

    2

    1

    U

    U

    ; 02211 II .

    Ultimile doua ecuatii rezulta din ecuatiile clasice ale transformatorului,

    In ipoteza ca neglijam orice pierderi si caderi de tensiune ca si curentul de magnetizare.

    Din ecuatiile a treia si a patra, se deduce, tinand seama de ecuatia a

    cincia:III

    UU

    1

    21

    ,

    Sau trecand la valori efective:

    2

    11

    III UU

    ;

    prin urmare , autotransformatorul considerat este ridicator de tensiune ( IIU > IU ).

    Pe de alta parte,

    II

    I

    II

    III

    IIIIIIII U

    U

    U

    UU

    U

    U

    IU

    IU

    IU

    IU

    12

    2

    2222

    .

    Din aceasta relatie se observa ca aplicarea este cu atat mai convenabila, si este

    legata de un consum mai mic de materiale active (cupru si otel electrotehnic) cu cat raportul

    tensiunilor, este mai aproape de unitate, adica cu cat tensiunea retelei de alimentare, este

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    24/27

    schimbata mai putin. De exemplu, pentru III UU 8,0 , puterea de calcul a unui

    transformator este de 20% din puterea unui transformator obisnuit, pentru aceeasi putere totala

    transmisa. In plus, micsorarea greutatii materialelor, active, conduce desigur si la micsorarea

    pierderilor electrice si magnetice. De aceea, la aceeasi putere totala transmisa, randamentulautotransformatorului este totdeauna superior randamentului transformatorului obisnuit.

    Dezavantajul autotransformatorului, consta in faptul ca infasurarea secundara este legata

    galvanic de infasurarea primara (in nodul a din Figura Nr. 23(a)). Ea trebuie deci sa aiba

    aceeasi izolatie in raport cu masa, ca si infasurarea primara. Aceasta imprejurare, impiedica

    constructia economica a autotransformatorului, pentru rapoarte de transformare mai mari de

    1,5-2.0. Bineinteles, se pot utiliza si autotransformatoare coboratoare de tensiune.

    V. Regimurile de functionare ale

    transformatoarelor trifazate

    Transformatoarele trifazate, ca si cele monofazate, pot functiona in trei regimuri:

    a) Primul regim este regimul de fumctionare in sarcina, care este cel mai folosit, si

    reprezinnta scopul initial al transformatorului, acela de a schimba tensiunea sau curentul

    modificandu-le valoarea, eliberand la bornele infasurarii secundare, o tensiune sau un curent mai

    mare sau mai muc, depinde de tipul constructiv al transformatorului, si de domeniul si aplicatia

    folosita.

    b)Al doilea regim este cel de

    functionare in Gol, in care , infasurarea primara este alimentata, dar bornele infasurarii secundare

    sunt lasate libere, nefiind conectate la retea.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    25/27

    Curentul de funcionare n gol 0i , n procente, pierderile n fier FeP i factorul de

    putere 0cos

    i pstreaz valorile, indiferent dac este alimentat nfurarea de nalt sau

    joas tensiune. La ncercare, se alege ca primar acea nfurare pentru care sursa de alimentare i

    aparatele de msur dindotarea laboratorului sunt cele mai adecvate pentru valorile mrimilor de

    msurat.

    c)Al treilea regim este cel defunctionare in Scurtcircuit, in care bornele infasurarii secundare, sunt efectiv, scurt-circuitate

    intre ele. Aplicatia cea mai cunoscuta pentru functionarea in gol si in scurtcircuit, este

    reprezentata de exemplul, Aparatului de Sudura.

    Transformatorul se considera c este in scurtcircuit dac nfurarea secundar este

    scurtcircuitat (Z=0, 2U =0). Dac scurtcircuitul apare cnd transformatorul este alimentat la

    nUU , se consider caz de avarie, curentul ajungnd la valori Figura Nr.

    25foarte mari, care pot distruge Regimul de Scurtcircuit

    termic i mecanic transformatorul

    dac nu este protejat corespunztor. De aceea, ncercarea la scurtcircuit se realizeaz

    alimentnd transformatorul cu o tensiune redus.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    26/27

    Figura Nr. 26

    Caracteristicile externe rapid cresctoare se obin prin mrirea reactanei de dispe rsie a

    transformatorului, iar prin modificarea reactanei de dispersie se schimb i nclinarea

    caracteristicii externe, respectiv curentul de scurtcircuit al transformatorului.

    Se disting dou variante constructive de baz:

    cu unt magnetic(Figura Nr. 27)

    cu bobin reactant reglabil(Figura Nr. 28)

    n prima variant, modificarea reactanei de dispersie se realizeaz printr-un unt

    magnetic S realizat din dou jumti, care se apropie sau se deprteaz una de alta printr-unurub perpendicular pe planul figurii permind astfel modificarea ariei de nchidere a fluxului de

    dispersie prin unt.

    Figura Nr. 27 Figura Nr. 28

    n cea de-a doua variant, transformatorul propriu-zis are o construcie obinuit, iar ncircuitul de sudare se intercaleaz bobina de reactan reglabil i n acest caz se obine un reglaj

    continuu al curentului de scurtcircuit, respectiv al curentului de lucru. Aceasta schem

    constructiv se dovedete avantajoas n cazul instalaiilor de sudare cu ma i multe posturi,

    alimentat simultan de la un transformator unic.

  • 8/11/2019 Proiect Transformatoare trifazate

    27/27

    VI. Bibliografie

    1) Masini, Aparate si Automatizari, Manual pt clasele a XI-a si a XII-a, pt licee

    industriale, editia Didactica si Pedagogica R.A. Bucuresti, 1994.

    2) Elemente de Comanda si Control Clasele a XI-a si a XII-a.

    3) Utilajul si tehnologia instalatiilor electrice industriale, manual pentru liceele

    industriale, cu profil electrotehnic, pt clasele a XI-a si a XII-a, si scoli profesionale, Editura

    didactica si pedagogica Bucuresti anul 1979.

    4) Masurari Electrice si Electronice , sinteze pentru examenul national de bacalaureat,

    pentru liceu tehnologic, Editura economica Preuniversitaria 2000.

    5) Normativ de Protectie a Muncii, pentru industria de utilaj greu, constructii de masini si

    electrotehnica, Editat de Oficiul de Informare Documentara ICIE, Bucuresti 1987.


Top Related