ept33b-5 - transformatoare si autotransformatoare electrice de putere

Click here to load reader

Post on 26-Oct-2015

654 views

Category:

Documents

16 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Societatea Comercial de Formare a Energeticienilor din Romnia

    "FORMENERG" - S.A. Bd. Gheorghe Sincai nr. 3; RO-040311; sector 4; Bucureti

    Cod unic de nregistrare 14529126; J40/2265/2002 Tel.: +40 21 330.40.05;Fax: +40 21 330.14.96;E-mail: [email protected];www.formenerg.ro

    Vasile Tudora

    TRANSFORMATOARE SI AUTOTRANSFORMATOARE

    ELECTRICE DE PUTERE

    Ept33b-5

    2008

  • Verificator: ing. Vasile Tudora Tehnoredactare: tehnored. Gabriela Dron Grafic: tehn. Stefan Zaharoiu

    Revizia nr. 0 1 2 3 4 5 6 7 Avizat CTA nr. 63/2006 Reproducerea integral sau parial a textului din aceast brour este permis numai cu acordul prealabil scris al S.C. FORMENERG S.A.

  • Cuprins

    1. Rolul transformatorului electric ..................................................................................5 2. Transformatorul electric monofazat ...........................................................................6

    2.1. Construcia i funcionarea transformatorului monofazat ..............................6 2.2. Funcionarea n gol .............................................................................................6 2.3. Funcionarea n sarcin......................................................................................8 2.4. Funcionarea real ..............................................................................................9

    3. Transformatorul trifazat .............................................................................................11

    3.1. Construcia i funcionarea..............................................................................11 3.2. Tensiunea nominal de scurtcircuit ................................................................13 3.3. Conexiunile transformatoarelor trifazate ........................................................13

    4. Autotransformatorul...................................................................................................18 5. Pierderi n transformator ...........................................................................................20

    5.1. Pierderi n fier....................................................................................................20 5.2. Pierderi n nfurri prin efect Joule (pierderi n cupru) ..............................22

    6. Randamentul transformatorului ...............................................................................22 7. Rcirea transformatorului..........................................................................................23 8. Accesoriile transformatoarelor .................................................................................24

    8.1. Comutatorul de reglaj al tensiunii ...................................................................24 8.2. Tubulatura de expansiune................................................................................25 8.3. Conservatorul de ulei. Filtrul de aer ................................................................26 8.4. Releul de gaze ...................................................................................................26

    9. Protecia uleiului n transformator ............................................................................26 10. Exploatarea transformatoarelor ................................................................................28

    10.1. Supravegherea funcionrii transformatorului ...............................................29 11. Defecte i regimuri anormale de funcionare...........................................................30

    11.1. Supranclzirea transformatorului...................................................................30 11.2. Zgomot (bzit) anormal n transformator......................................................31 11.3. Trosnituri n transformator...............................................................................31 11.4. Strpungerea izolaiei nfurtorilor i ntreruperi n nfurri .................31 11.5. Funcionarea proteciei de gaze ......................................................................31

    Bibliografie .......................................................................................................................33

  • Transformatoare i autotransformatoare electrice de putere Ept33b-5

    5

    1. ROLUL TRANSFORMATORULUI ELECTRIC n centralele electrice, tensiunea produs n generatoarele electrice este de 6 24 kV. Transportul economic al energiei electrice produse necesit tensiuni nalte. La locul de utilizare ns, energia electric trebuie s aib o tensiune joas, pentru a putea fi folosit de ctre consumatori. Este necesar, deci, transformarea energiei electrice de o anumit tensiune n energie electric de alt tensiune. Aceast problem se rezolv simplu i economic numai n cazul curentului alternativ, cu ajutorul transformatorului.

    Figura 1

    Dac puterea P ar fi transportat la tensiunea U1, rezultnd un curent I1, pierderea de putere n linie este:

    (1.1) 211 IRp = R fiind rezistena liniei.

    n cazul transportului aceleiai puteri la o tensiune U2, de K ori mai mare, (1

    2

    UU

    K = ), curentul I2 fiind mai mic n acelai raport, pierderea de putere este: (1.2) 222 IRp = Fcnd raportul pierderilor, rezult:

    22

    21

    2

    1

    IRIR

    pp

    =

  • Ept33b-5 Transformatoare i autotransformatoare electrice de putere

    6

    i innd cont c KI

    I 12 = , rezult:

    2

    2

    21

    21

    2

    1 K

    KII

    pp ==

    de unde: 212

    1K

    pp = (1.3) adic pierderile de putere, scad cu ptratul raportului dintre cele dou tensiuni. Din acest motiv, la extremitile unei reele se gsesc transformatoare ridictoare de tensiune la sursa de energie i transformatoare cobortoare de tensiune la distribuie.

    2. TRANSFORMATORUL ELECTRIC MONOFAZAT 2.1. Construcia i funcionarea transformatorului monofazat

    Transformatorul monofazat se compune dintr-un miez de fier, care reprezint un circuit magnetic nchis, format din tole cu grosime de 0,3 0,5 mm, izolate ntre ele pentru a evita formarea curenilor Foucault de intensitate mare. Tolele se confecioneaz din oel electrotehnic laminat la rece, cu cristale orientate, izolate cu carlit (izolaie ceramic obinut printr-un tratament de suprafa termic i chimic) care prezint o cretere a permeabilitii magnetice n direcia laminrii i o ngustare a ciclului histerezis, obinndu-se astfel reducerea pierderilor de magnetizare. Pe miezul de fier se bobineaz nfurrile transformatorului (bobine) din srm de cupru sau de aluminiu. Poriunea circuitului magnetic pe care sunt dispuse nfurrile se numete coloan, iar partea care servete numai la nchiderea circuitului magnetic se numete jug. Circuitul cruia i se aplic tensiunea de alimentare se numete, pe scurt, primar. Circuitul al doilea, se numete secundar; el este generatorul de tensiune n circuitul de ntrebuinare. Acelai circuit de la doi transformatori identici poate fi numit primar sau secundar, dup cum se gsete la captul liniei de unde se furnizeaz energia electric sau la captul liniei receptoare de energie electric. 2.2. Funcionarea n gol S presupunem ambele circuite ale transformatorului nfurate n acelai sens, avnd fiecare W1 i respectiv W2 spire i c transformatorul funcioneaz n gol I2 = 0 (adic circuitul secundar este fr consumator).

  • Transformatoare i autotransformatoare electrice de putere Ept33b-5

    7

    Dac se aplic transformatorului tensiunea u1 (de valoare efectiv U1), n primar apare curentul de intensitate i0 (de valoare efectiv I0), numit curentul de mers n gol, care d natere fluxului magnetic alternativ . Acest flux variabil care strbate spirele ambelor nfurri face s apar, n cele W1 spire ale primarului, o tensiune electromotoare de autoinducie:

    t

    We = 11 (2.1)

    iar n secundar, tensiunea electromotoare:

    t

    We = 22 (2.2)

    Prin mprire rezult:

    2

    1

    2

    1

    WW

    ee = (2.3)

    Conform legii lui Ohm aplicat circuitului primar, suma dintre tensiunea de alimentare u1 i t.e.m. de autoinducie e1 trebuie s fie egal cu cderea de tensiune n primar.

    0111 iReu =+ (2.4)

    unde R1 este rezistena nfurrii primare.

    De obicei, valoarea R1 este mic i produsul 01 iR poate fi neglijat, astfel c:

    (2.5) 11 ue

    Semnul minus arat c t.e.m. de autoinducie e1 este n opoziie de faz cu tensiunea reelei de alimentare a transformatorului u1. La funcionarea n gol a transformatorului, t.e.m. e2 este egal cu tensiunea u2 la bornele secundarului:

    (2.6) 22 ue =

    Prin mprire se obine:

    2

    1

    2

    1

    uu

    ee (2.7)

    Din relaiile (2.3) i (2.7) rezult c t.e.m. e1 i e2 sunt n faz, iar tensiunile u1 i u2 sunt n opoziie de faz (semnul minus din faa raportului indic aceast defazare de 180).

  • Ept33b-5 Transformatoare i autotransformatoare electrice de putere

    8

    Din aceleai relaii, scrise n valoare absolut, rezult relaia ntre valorile efective ale mrimilor alternative e1, e2, u1, u2.

    KWW

    EE

    UU ==

    2

    1

    2

    1

    2

    1 (2.8)

    Raportul tensiunilor la bornele nfurrilor, la mersul n gol al transformatorului, notat cu K, se numete raport de transformare al transformatorului. Diagrama vectorial a mersului n gol al transformatorului e