electrotehnica 2

of 94/94
PARTEA II CAPITOLUL I TRANSFORMATORUL ELECTRIC Clasificarea masinilor electrice Maşina electrică este un sistem de conversie a energiei mecanice în energie electrică şi invers: - Generatorul transformă energia mecanică în energie electrică; - Motorul transformă energia electrică în energie mecanică; Maşinile electrice sunt în general reversibile din punct de vedere funcţional, dar în decursul timpului s-au specializat din punct de vedere constructiv. Acestea se pot clasifica dupa cum urmeaza. Transformatoare : - monofazate; - polifazate; - speciale. Maşini electrice de curent alternativ : - monofazate; - polifazate; - sincrone; - asincrone : - fără colector; - cu colector. Maşini electrice de curent continuu : - generatoare : - cu excitaţie separată; - cu excitaţie derivaţie; - cu excitaţie serie; - cu excitaţie mixtă; - motoare : - cu excitaţie separată; - cu excitaţie derivaţie; - cu excitaţie serie; - cu excitaţie mixtă; Maşini electrice speciale : - tahogeneratoare; - servomotoare; - generatoare de sudură. 1. Transformatorul electric Transformatorul electric este o maşină electrică, cu două sau mai multe înfăşurări electrice cuplate magnetic, care transformă parametrii energiei electrice de curent alternativ. O clasificare a transformatoarelor electrice este următoarea: a. după destinaţie - transformatoare de putere monofazate sau trifazate, utilizate la transportul şi distribuţia energiei electrice, ridicătoare sau coborâtoare de tensiune;

Post on 24-Jul-2015

292 views

Category:

Documents

30 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

PARTEA IICAPITOLUL ITRANSFORMATORUL ELECTRICClasificarea masinilor electriceMaina electric este un sistem de conversie a energiei mecanice n energie electric i invers: - Generatorul transform energia mecanic n energie electric; - Motorul transform energia electric n energie mecanic; Mainile electrice sunt n general reversibile din punct de vedere funcional, dar n decursul timpului s-au specializat din punct de vedere constructiv. Acestea se pot clasifica dupa cum urmeaza. Transformatoare : - monofazate; - polifazate; - speciale. Maini electrice de curent alternativ : - monofazate; - polifazate; - sincrone; - asincrone : - fr colector; - cu colector. Maini electrice de curent continuu : - generatoare : - cu excitaie separat; - cu excitaie derivaie; - cu excitaie serie; - cu excitaie mixt; - motoare : - cu excitaie separat; - cu excitaie derivaie; - cu excitaie serie; - cu excitaie mixt; Maini electrice speciale : - tahogeneratoare; - servomotoare; - generatoare de sudur.

1. Transformatorul electricTransformatorul electric este o main electric, cu dou sau mai multe nfurri electrice cuplate magnetic, care transform parametrii energiei electrice de curent alternativ. O clasificare a transformatoarelor electrice este urmtoarea: a. dup destinaie - transformatoare de putere monofazate sau trifazate, utilizate la transportul i distribuia energiei electrice, ridictoare sau cobortoare de tensiune;

- autotransformatoare, utilizate pentru reglajul tensiunii; - transformatoare de msur, de curent sau tensiune, utilizate pentru adaptarea diferitelor aparate de msur la mrimile de msurat; - transformatoare speciale (de sudur, pentru cuptoare electrice); b. dup felul mrimii transformate: - de tensiune; - de curent; c. dup sensul transformrii: - transformatoare ridicatoare; - transformatoare cobortoare. 1.1 Elemente constructive ale transformatorului electric Principalele elemente constructive ale transformatorului sunt: miezul de fier, nfurrile, carcasa, rezervorul de ulei, releul de gaze. - Miezul de fier reprezint circuitul magnetic al transformatorului prin care se nchid liniile cmpului magnetic produs de curenii alternativi care strbat nfurrile. Miezul de fier se realizeaz din foi de tabl din oel de transformator (numite tole), izolate ntre ele cu lac izolant. Pentru a obine miezul de fier, tolele se es ntre ele n scopul micorrii spaiilor de aer i deci a reluctanei circuitului magnetic. Miezul feromagnetic pe care sunt aezate nfurrile se numete coloan, iar poriunile din miez care unesc coloanele poart numele de juguri. La transformatoarele de mare putere se practic n coloane canale de rcire prin care circul agentul de rcire (aer, ulei de transformator). Izolarea tolelor cu lac izolant sau oxizi metalici conduce la diminuarea curenilor turbionari ce se induc n miez.coloan

IT

JT

jug

Fig.1.1Elemente constructive ale transformatorului monofazat. - nfurrile se realizeaz din materiale conductoare (Cu, Al). Poziia nfurrilor este cilindric coaxial, nfurarea de joas tensiune (JT) fiind de diametru mai mic, iar cea de nalt tensiune (IT) nconjurnd pe cea de joas tensiune (fig. 1.1). Spirele nfurrii sunt izolate ntre ele cu email, rini sintetice, fibr de sticl, etc. nfurrile se izoleaz ntre ele prin straturi de polivinil, prepan, zone de aer i de asemenea, acestea se izoleaz faa de juguri i coloane. - Carcasa Din punct de vedere al modului de rcire, transformatoarele se mpart n, transformatoare uscate, cu rcire natural n aer, transformatoare n ulei cu rcire natural, la care miezul i nfurrile sunt cufundate ntr-o cuv umplut cu ulei (pentru puteri 1-1000 KVA) i transformatoare cu ulei cu rcire artificial a uleiului (la puteri foarte mari). Cuva se realizeaz din tabl de oel neted sau ondulat i servete la susinerea agentului de rcire i la protejarea transformatorului fa de influenele mediului.

94

- Rezervorul de ulei este un vas umplut parial cu ulei, aflat pe capacul cuvei, ce are destinaia s preia variaiile de volum ale uleiului datorit variaiei temperaturii de funcionare. - Releul de gaze este aparatul montat pe eava care leag rezervorul de ulei cu carcasa, ce funcioneaz la apariia gazelor degajate n ulei, cnd apare o energie termic important, datorit funcionrii necorespunztoare a transformatorului (scurtcircuit, strpungeri ntre spire, suprasarcini de durat mare). 1.2 Transformatorul monofazat Considerm un transformator cu dou nfurri situate pe coloane diferite pentru claritatea expunerii (fig. 1.2). O nfurare este alimentat de la o surs de curent alternativ i este numit nfurare primar, iar cea de-a doua cedeaz energie de curent alternativ i este numit nfurare secundar. Ambele nfurri au acelai sens de bobinare.I1 U1 W2 W1 U2 I2

Fig. 1.2 Schema de principiu pentru un transformator monofazat. 1.2.1 Funcionarea transformatorului n sarcin n acest regim de funcionare, impedana la bornele circuitului secundar este ZM. Principiul de funcionare al transformatorului se bazeaz pe fenomenul de inducie electromagnetic ntre nfurarea primar ce este alimentat cu tensiunea alternativ u1, este strbtut de curentul alternativ i1, care produce un cmp magnetic variabil, ale crui linii strbat nfurarea secundar. Ca urmare a acestui fenomen, conform legii inductiei electromagnetice, la bornele nfurrii secundare apare tensiunea electromotoare indus. n cadrul regimului de mers n sarcin, circuitul secundar este nchis i este strbtut de curentul i2. Fie W1 numrul de spire ale nfurrii primare i W2 numrul de spire al nfurrii secundare. Numim produsul (W1i1) solenaie primar instantanee, ea produce cmpul magnetic de excitaie. Numim produsul (W2i2) solenaie secundar instantanee, ea produce un cmp magnetic de reacie. n figura 1.3 s-a reprezentat spectrul liniilor de cmp magnetic rezultant. Liniile de cmp se mpart n trei categorii: a) cele cuprinse n ntregime n miezul magnetic al transformatorului i care se nlnuie cu ambele nfurri sunt linii ale cmpului magnetic util .

95

b) cele care se nlnuie numai cu spirele propriei nfurri i se nchid prin aer i miezul magnetic sunt linii ale cmpului magnetic de dispersie al nfurrii primare 1 i al nfurrii secundare 2.

1 2

Fig. 1.3 Spectrul liniilor de camp ale infurrilor primar i secundar. Notm cu fluxul fascicular dat de cmpul magnetic util prin seciunea transversal a circuitului magnetic. Fluxurile totale utile ale nfurrii primare i secundare sunt: u1 = W , respectiv 1 u 2 = W2 . Fluxurile de dispersie ale nfurrii primare i secundare sunt d1, respectiv d2. Fluxurile totale ale nfurrii primare 1 i secundare 2 sunt date de expresiile: 1 = u1 + d1 = W1 + d1 2 = u 2 + d 2 = W2 + d 2

(1)

Fluxurile utile sunt cele necesare pentru funcionarea transformatorului i ele sunt mult mai mari dect fluxurile de dispersie, deoarece reluctana prin circuitul magnetic este mult mai mic decat reluctana n aer, RFe0 2a Cuplul electromagnetic M este de sens contrar sensului vitezei : p NI A E