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.