TEMA PROIECTULUI:

Studiul Transformatoarelor Trifazate

2

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 campul electromagnetic 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.

2

3

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

Figura Nr. 1Schema 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 impedanta3

4

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.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 prin4

5

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: 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).

5

6

Figura Nr. 2Modul de conectare a transformatoarelor de masura si modul de alimentare a aparatelor de masura.

d) Dup numrul de nfurri secundare exist:

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

cu o singur nfurare secundar; cu dou sau mai multe nfurri secundare.

transformator de tip interior(I); transformator de tip exterior(E); transformator pentru instalaii complexe(se monteaz n transformatoare de putere i ntrerupere).f) Dup modul de instalare exist:

g) Dup felul izolaiei exist:

transformator de trecere(T), numai pentru calea de curent; transformator de tip suport(S).

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.

6

7

4) Prile componente principale ale transformatorului trifazat in ulei:1) Circuitul magnetic(miezul magnetic); 2) Schela ( ansamblul de piese, n principal grinzile de presare a jugurilor) care consolideaz circuitul magnetic i strnge axial nfurrile; 3) Infasurarea de joasa tensiune 4) Infasurarea de inalta tensiune 5) Conexiunile de la nfurri la comutator i borne 6) Capacul care nchide etan cuva i pe care sunt montate bornele 7) Izolatoare de inalta tensiune 8) Izolatoare de joasa tensiune 9) cuva din tabl de oel, prevzut la exterior cu dispozitive de rcire( ondule, evi, radioatoare ) i care este umplut cu ulei e transformator; 10)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.3Prile componente Principale ale transformatorului trifazat in ulei:

7

8

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; 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

8

9

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 numete jug lateral. Tipurile constructive principale de circuite magnetice sunt: 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. 6Circuit magnetic Trifazat Cu Coloane Circuit magnetic trifazat In Manta

6) nfurrile transformatorului a) 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.

9

10

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-se infasurari: 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); 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. 7Dispunerea nfurrilor pe coloan

a)Concentric

b)Biocentric

c)Alternant

b) Tipuri de nfurri pentru transformatoare:10

11

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 unei elice 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. Figura Nr. 8nfurarea 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 a conductoarelor 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

11

12

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. 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. 9Sectiunea prin infasurarea continua

II.

Transformatoarele tifazate

12

13

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)Grup Transformatoric.

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):Miez trifazat cu Flux fortat.

Figura Nr. 10(c):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) .13

14

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 trifazat simetric, 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 la constructia compacta trifazata din Figura Nr. 11(b), cu trei coloane si sase juguri, axele coloanelor fiind plasate in plane de 120 de grade. Daca acum desfiintam 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 o nesimetrie 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 diferente fiind 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. Pentru o faza oarecare, a transformatorului trifazat cu miez magnetic simetric compact, de exemplu, faza A-a din Figura Nr. 11(b), cu sensurile pozitive alese pentru cei sase curenti, se poate scria in felul urmator:u A = R A i A + L AA di di di A di LBA B LCA C + LaA a LbA dt dt dt dt di di di di u a = Ra ia + Laa a Lba b Lca c + L Aa A LBa dt dt dt dt dib di LcA c , dt dt di di B LCa C , dt dt

14

15

in care:

RA

este rezisrenta infasurarii primare a fazei considerate

Ra

minus rezistenta infasurarii secundare, Lmn inductivitatea

mutuala intre infasurarile m si n, u a reprezinta evident, tensiunea la bornele infasurarii secundare a aceleeasi faze, iar i m reprezinta curentul in infasurarea m. Cu suficienta precizie, daca se neglijeaza nesimetria magnetica a fazelor, se poate scrie:LBA = LCA ; LbA = LcA ; Lba = Lca ; L Ba = LCa .

Sa presupunem ca sistemele de curenti indeplinesc conditiile:i A +i B + iC = 0 i a + ib + i c = 0

si

care apar in cazul in care lipsesc colductoarele de nul atat in primar cit si in secundar. In aceste ipoteze, cele doua ecuatii de mai sus se simplifica:u A = R A i A + ( L AA + L BA ) di A di + ( LaA + LbA ) A ; dt dt di di u A = Ra ia + ( Laa + Lba ) a + ( L Aa + LBa ) A . dt dt

In aceasta forma , fazele de functionare ale unei faze a transformatorului, cu miez magnetic compact, sunt identice cu ecuatiile uui transformator monofazat, cu sungura deosebire ca in locul inductivitatilor proprii L11 si L22 , intervin inductivitatile: AA = L AA + LBA ; aa = Laa + Lba , iar in locul inductivitatii mutuale L12 intervine inductivitatea: aA = LaA + LbA = L Aa + LBa . Dupa cum se remarca , in ecuatiile de functionare ale unei faze, in conditile de simetrie magnetica si electrica precizate mai sus, nu intervin curentii celorlalte faze, in schinb interactiunea cu celelalte faze se face resimtita prin modificarea inductivitatilor proprii si mutuale ale celor doua infasurari, primara si secundara ale fazei considerate. Aceste inductivitati derivate poarta numele de inductivitati ciclice. Inductivitatea ciclica AA nu are sensul unei inductivitati proprii comform definitiei clasice care spune ca Inductivitatea Proprie este catul dintre fluxul total propriu si curentul care produce acest flux.

15

16

Inductivitatea ciclica se refera de fapt la fluxul total produs de toate cale trei infasurari primare de faza printr-una din infasurarile primare. Ea inglobeaza de fapt, actiunea simultana asupra infasurarii primare considerate, a tuturor curentilor infasurarilor secundare de faza. Avantajul introducerii inductivitatilor ciclice in studiul transformatoarelor trifazate (ca si al masinilor de curent alternativ trifazate) consta deci posibilitatea reducerii studiului numai la una din faze, in conditii de simetrie magnrtica si electrica. Pentru a urmarii mai departe sensul acestor inductivitati ciclice, sa consuderam ca reluctanta unei portiuni a miezului magnetic din Figura Nr. 11(b) care revine unei faze (o coloana plus doua jiguri), este , si ca numarul de spire ale unei infasurari primare este , iar ale unei infasurari secundare este . Nenlijand orice dispersii ale cimpului magnetic, deci presupunand pentru mai multa simplotate ca toate liniile unitare ale cimpului magnetic sint concentrice, si concentrate in miezul magnetic, de poate deduce imediat ca:L AA =

LBA

12 2 12 = 3 3 2 1 2 1 2 1 = 1 = 1 = L AA . 2 3 3 2 23

In expresia inductivitatii L AA intervine reactanta 2 , fiindca fluxul doua coloane ale celorlalte doua faze ale caror reactante fiind in paralel, echivaleaza cu 2

AA dupa ce strabate reluctanta a fazei considerate, se ramifica prin cele

. Inductivitatea mutuala, ,

LBA =

1 L AA 2

fiindca din fluxul unei faze, numai jumatate se inlantuie cu spirele altei faze (Figura 8 (b)). In consecinta, inductivitatea ciclica proprie va fi: AA = L AA + LBA = L AA =3 2

12 .

Remarcam ca inductivitatea ciclica este de

3 2

ori mai mare decit

inductivitatea proprie a unei infasurari primare. Mai mult, aceasta inductivitate ciclica este egala cu inductivitatea proprie a unei infasurari monofazate cu acelas numar de spire si cu un miez magnetic de reluctanta . Deci,un 1 transformator monofazat cu aceleasi numere de spire si 2 penteu 116

17

infasurarea primara , respectiv infasurarea secundara si cu o reluctanta a miezului magnetic egala cu reluctanta portiunii din miezul trifazat compact, care revine unei faze (o coloanea plus doua juguri), are exact aceeasi comportare ca si o faza oarecare, a transformatorului trifazat. In concluzie, teoria transformstorului monofazat se aplica cu succes si in cazul transformatorului trifazat, in anumite cunditii. Transformatorul trifazaat, se comporta inaceste conditii (in care lipsesc atit din primar cat si din secundar, conductoarele de nul si conditii de simetrie magnetica si electrica) ca si cum fiecare faza ar functiona indpendent, ca si cum fiecare infasurare primara de faza ar interactiona numai cu infasurarea secundara de faza de pe aceeasi coloana. Transformatoarele trifazate insa, prezinta unele particularitati in ceea ce priveste conexiunile intre infasurari. 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 cu litera 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). Amintim ca in acest caz tensiunea intre faze este de

17

18

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. De data aceasta tensiunea intre faze este egala cu tensiunea pe faza, iar curentul Figura Nr. 13(a) pe linie este de 3 ori mai mare decat curentul din Conexiune Stea infasurarea de faza. Conexiunea infasurarilor in stea se noteaza cu Yy si se numeste Stea-Stea. Conexiunile infasurasrilor in stea si triunghi se noteaza cu Yd si se numesc 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 U AX respectiv U ax se monofazat la acelas prezinta practic prin fazori suprapusi sens de infasurare (daca neglijam micile caderi de tensiune, datorita fluxului de dispersie si rezistentelor infasurarilor). Un asemenea transformator face parte din grupa notata cu Figura Nr. 14 cifra 12.Aceasta cifra nu indica altceva decat faptul ca intre cale doua tensiuni U AX si U ax exista practic acelas unghide defazaj ca si intre acele ceasorni cului, cind areta ora 12. Daca 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 U AX si U ax exista un defazaj de 180 O . Un asemenea transformator va apartine grupei caracteristice prin cifra 6. Aceasta cifra arata ca defazajul dintre tensiunile omoloage, este ace18

19

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 transformatoareRelatiile de faza la sens diferit lor trifazate lucrurile se complica. de infasurare sau borne inversate Sa analizam mai intai cazul transformatorului trifazat cu conexiunea Yy (Figura Nr. 16) in care ambele infasurari sunt conectate in stea. Presupunind ca cele doua infasurari au acelas sens de infasurare, si bazandu-ne pe proprietatea demonstrata in paragraful anterior, ca fiecare faza lucreaza independent de celelalte faze, intocmai ca un transFigura Nr. 16 formator monofazat, putem stabili diaConexiunea Yy--12 gramele de tensiuni primare si secundare (Figura Nr. 13). Fie OABC , steaua tensiunilor primare de faza cu sens de succesiune a fazalor identic cu sensul invartirii acelor ceasornicului. Tensiunea U ax a fazei secundare ax este in faza cu tensiunea U AX a fazei primare cu care interactioneaza ca si cum ar forma un transformator monofazat independent de celelalte faze. In modY analog, fazorul U by este in faza cu fazorul primar analog U B

si

fazorul U cz , in faza cu fazorul U CZ . In acest fel rezulta steaua oabc a tensiunilor secundre de faza. Urmarind defazajul intre doua tensiuni intre fazele omoloage U AB si Uab , remarcam ca el este nul. Ne convingem de acest lucru, deplasand prin translatie steaua tensiunilor pana cand punctul a coincide cu punctul A . Prin urmare, transformatorul Yy considerat, apartine grupei 12 .Un asemenea transformator se noFigura Nr. 17 teaza cu Yy-12 . Conexiunea Yy-6 Daca la transformatorul Yy-12 se schimba intre ele inceputurile si sfarsiturile de faza de joasa tensiune, atunci se obtine un transformator Yy-6 (Figura Nr. 17).

19

20

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 U ax este in faza cu Figura Nr. 18(a) U ax = Uac si deci tensiunea U AX . Dar Conexiunea trnsiunea U ac este in faza cu U AX . Stea-Triunghi Yd-11 U ba este in faza cu U BY In mod analog, si U cb este in faza cu U CZ . Pentru a stabilii acum defazajul dintre doua tensiuni intre faze omoloage, de exemplu U ab si U AB , 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 U AB si U ab contat in sensul succesiunii fazelor este de 330 O , exact egal cu unghiul acelor Figura Nr. 18(b) cand indica ora 11:00. Prin urmare, transConexiunea formatorul studiat este Yd -11 . Stea-Triunghi Yd-5 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. Retinem deci, ca cifra indicata dupa simboluFigura Nr. 19 rile conexiunilor , precizeaza defazajul inConexiunea 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.

20

21

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. Spre deosebire de transformatorul monofazat, pentru care raporul de transformare al tensiunilor este egal cu raportul numerelor respective de spire, la transformatoarele trifazate, situatia este oarecum deosebita. Raportul de transformare (raportul tensiunilor omoloage intre faze) la mersul in gol depinde nu numai de numarul de spire si 2 ale infasurarilor de faza, dar si de 1 tipul conexiunilor transformatorului. Astfel pentru conexiunea Yy, rezulta imediat din diagrama fazoriala, din Figura Nr. 17 :U AB = U abU AB = U ab

3 U 0 A 3 U 0a

=

1 ; 2

pentru conexiunea Yd , acestea rezulta din Figura Nr. 18:3 U 0B = 3 1 U 0b 2

;

iar pentru conexiunea Dy, Figura Nr. 19:

U AB U AB 1 1 = = U ab 3 U 0a 3 2

.

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 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.

21

22

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, evident, 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 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 transformatoare sunt complet diferite ca puteri nominale, rapoarte de transformare si tensiuni de scurtcircuit.

Figura Nr.20(b)Mersul in paralel al Transformatoarelor, Schema echialenta

Fie deci, Z KI si Z KII sunt impedantele globale (Kapp) raportate la primar ale celor doua transformatoare; U ' 2 I si U ' 2 II sunt tensiunile secundare raportate la infasurarea primare respectiva , ale celor doua transformatoare:

22

23

U '2I = U 2 1 2

; I , II 2

U ' 2 II = U 2 1 2

In care U 2 este tensiunea la bornele sarcinii, iar 1 si 1 sunt I 2

II

rapoartele de transformare presupuse diferite pentru cele doua transformatoare. Astfel putem scrie: U 1 = Z KI I 1I U ' 2 I ; , In care si sunt curentii primari ai cepor doua transformatoare. Acum putem deduce cei doi curenti: I 1I I 1III 1I = U1 + U '2I Z KI U 1 + U ' 2 II Z KIIU 1 = Z KII I 1II U ' 2 II

;

I 1II =

Astfel , deducem si curentul total absorbit de la reteaua de curent alternativ: 1 1 I = I 1I + I 1II = U 1 Z + Z KI KII U ' 2 I U ' 2 II + Z + Z KI KII

.

Eliminand intre cei trei curenti I 1I , I 1II si I , tensiunea U 1 se obtine:I 1I = I Z KII U ' U ' 2 II + 2I Z KI + Z KII Z KI + Z KII I Z KI U ' U ' 2 II 2I Z KI + Z KII Z KI + Z KII

; .

I 1II =

Curentii I 1I si I 1II au fiecare cate doua componente. Primele componente , diferite pentru cele doua transformatoare, si anume:

23

24

I 1II =

I Z KII Z KI + Z KII

si

I 1II =

I Z KI Z KI + Z KII

,

reprezinta componente utile impuse de sarcina. Celelalte componente in curentii celor doua transformatoare sunt independente de curentul I si egale ca valoare absoluta. Ele exista chiar si atunci cand curentul I este nul, adica transformatoarele functioneaza in gol. Se remarca faptul ca daca in curentul I 1I al primului transformator aceasta componenta I e are expresia :Ie = U ' 2 I U ' 2 II Z KI + Z KII

,

in curentul I 1II al celui de-al doilea transformator, componenta respectiva are exact aceeasi expresie, dar de semn schimbat. Prin urmare, componenta I e reprezinta un curent de circularie intre cele doua transformatoare in parelel (Figura Nr. 20(a)). Curentul I e strabate primul transformator intr-un sens iar pe cel de-al doilea transformator in sens invers, fiind independent de sarcina. Acest curent poarta denumirea de curent de egalizare sau de ciuculatie. El este periculos pentru ca incarca suplimentar unul din transformatoare, si descarca pe celalalt. Putem pune in evidenta consecintele negative in functionarea transformatoarelor, datorita acestui curent de egalizare printr-un exemplu numeric. Sa presulunem ca doua transformatoare trifazate care functioneaza in S NI =100 KVA ; U 1 N =3470 paralel au urmatoarele caracteristici: U 1N V ; I 1NI =9,63 A ; u KI =5,5 % , respectiv S NII =320 KVA ; =3470 V ; I 1 N =30,8 A ; u KII =5,5 % . II Conexiunile sunt aceleasi Yy-12, iar sarcina comula necesita 40,4 A sub factorul de putere cos 2 =0,7. Rapoartele de transformare difera doar cu 1% . U Neglijand caderile de tensiune, rezulta ca diferenta U ' 2 I ' 2 II este egala cu 0,01 , iar U ' 2 = 0,01 U 1N . De asemenea, neglijand rezistentele in raport cu reactantele de dispersie, rezulta :Z KI = j X KI = j Z KII = j X KII u KI U 1N 0,055 3470 = j = j 19,4 . I 1NI 9,63 u U 0,055 3470 = j KII 1N = j = j 6,2 . I 1NII 30,8

Asadar curentul de egalizare va fi (Figuta Nr. 21):

24

25

Ie =

U ' 2 I U ' 2 II 0,01 3470 = = j 1,36 A . Z KI + Z KII j (19 ,4 + 6,2 )

Figura Nr. 21 Iar curentul dat in sarcina de primul transformator va fi:I '1I = I X KII 6,2 = 40 .4 = 9,75 A . X KI + X KII 19 ,4 + 6,2

Curentul de egalizare

In concluzie curentul care strabate infasurarea primara a primului transformator va fi asa cum rezulta din constructia din Figura Nr. 21:I 1I = 11 A = 1,12 I 1NI

.

Adica un curent cu 12% mai mare decat curentul nominal . O asemenea incarcare a transformatorului nu poate fi suportata mai nult decat aproximativ 40 de minute, dupa care dim cauza incalzirii excesive, transformatorul trebuie deconectat de la retea. Bineintles ca o diferenta a rapoartelor de transformare mai mare decat cea considerata de 1% , atreaga dupa sine un curent de egalizare mult mai insemnat. Ca sa nu existe curent de egalizare, se impune ca : U ' 2 I U ' 2 II = 0 ceea ce inseamna, pe de o parte, ca U ' 2 I = U ' 2 II , adica, rapoartele de transformare ale transformatoarelor care functioneaza in paralel trebuie sa fie egale, sau cu o eroare foarte mica. Comform STAS, un transformator care nu respecta raportul de transformare impus initial in limitele de 0,5% este respins din start la receptie. Pe de alta parte relatia de mai sus fiind o relatie complexa, impune aceasi fraza a marimilor U ' 2 I si U ' 2 II . De aici rezulta o conditie noua referitoare la transformatoarele trifazate. Se stie ca diferitele conexiuni conduc la defazaje diferite intre tensiunile omoloage in paralel pe aceeasi retea de alimentare, tensiunea U 1 fiind aceeasi rezulta ca tensiunile secundare omoloage sunt defazate. De exemplu, pentru doua transformatoare Yy-12, respectiv Yd-11, intre tensiunile secundare , presupuse egale ca valoare efectiva datorita unor rapoarte perfect egale de transformare, exista un defazaj de 30. 0 Deci : U ' 2 I U ' 2 II = 2 U ' 2 sin 15 = 0,52 U ' 2 . Cu asemenea diferenta, curentul de egalizare , comform datelor numerice din exemplul de mai sus, ar atinge valoarea enorma de 71 A , adica de 7,4 ori mai mare dacat curentul nominal. Prin urmare, nu se pot conecta in paralel transformatoare cu conexiuni diferite.

25

26

In continuare ne vom referii numai la transformatoarele care au aceleasi conexiuni si rapoarte de transformare, si vom analiza modul in care se repartizeaza sarcina comula in cazul unor tensiuni de scurtcircuit diferite. Din expresiile curentilor I II si I 1II in ipoteza I e = 0 , rezulta:I 1I Z = KII I 1II Z KI

Sau, ceea ce este totuna:I 1I I Z I U : 1II = KII 1NII = 1KII j e ( II I ) I 1NI I 1NII Z KI I 1NI U 1KI

in care U 1KI = Z KI I 1NI si U 1KII = Z KII I 1NII reprezinta tocmai tensiunile de scurtcircuit ale celor doua transformatoare, iar si reprezinta I II unghiurile interne ale impedantelor globale:tg I = X KI u = rI R KI u aI

;

tg II =

X KII u = rII R KII u aII

.

Sa presupunem mai intai U 1KI = U 1KII dar I II . Astfel in cazul exemplului numeric luat mai sus, sa presupunem ca : PKI =2640 W si PKII =5600 W , prin urmare:u aI = PKI 2,64 = = 0,0264 S NI 100

;

u aII =

PKII 5,6 = = 0,0194 S NII 320

.

2 2 u rI = u KI u aI = 0,055 2 0,0264

2

= 0,04822

; ; ;

2 2 u rII = u KII u aII = 0,055 2 0,0194

= 0,0522

tg I =

u rI 0,0482 = = 1,82 u aI 0,0264

;

tg II =

u rII = 2,98 u aII

I = 61 0 ; II I = 10 ,5 0 .

II = 71,5 0 ;

26

27

Asadar, marimile complexe I si I sunt egale in modul, dar 1N I 1N II defazate cu aproximativ 10 asa Figura Nr. 22 cum se vede din Figura Nr. 22 care corespunde cazului Curentul de egalizare in care fiecare transformaror debiteaza in sarcina comuin cazul I II na curentul nominal. In aceasta situatie, fiecare transfor= 1,004 doar cu 4% mai mator este strtabatut de un curent: I = I 1 NI 1 NII mare decat cel nominal. In consecinta, functionarea in paralel, in cazul I II , dar u KI = u KII , in cazurile reale de transformatoare construite comform STAS, este posibila fare nici o dificultate. Totusi Nu se admite a se conecta in paralel transformatoare de puteri nominale mult prea diferite, al caror raport depaseste 1/3 sau 1/4, in care caz, diferenta II I ar putea atinge valori inadmisibile. Sa analizam acum cazul cand u KI u KII dar I = II . In acest caz I 1I I 1II

I 1I

I 1II

putem scrie:U 1N

1I 1II = 1KII , sau inmultind peste tot cu tensiunea I :I U 1KI 1 NI 1 NII

I

I

U

S SI u = NI KII S II S NII u KI

si ordonandu-le in alt mod:

.

Cu alte cuvinte, puterea aparenta totala, S = S I + S II se repartizeaza pe cele doua transformatoare direct proportional cu puterile aparente nominale, dar invers proportional cu tensiunile de scurtciucuit relative. Un exemplu numeric ne pernite sa tragen unele concluzii importante pentru buna functionare a transfornatoarelor. Fie S NI = 100 kVA si S NII =320 kVA , u KI =3,5% iar u KII =5,5% (de exemplu, primul transformator este de constructie veche, cand normele prevedeau u K = 3,5% , iar al doilea transformatot este de constructie noua, si comform STAS, avand u K = 5,5% ). Asadar, capacitatea aparenta a statiei este de 100 + 320 = 420 kVA. Am avea impresia ca o sarcina comuna de S = 400 kVA ar putea fi usor preluata de cele doua transformatoare daca ar functiona in paralel. Insa realitatea este alta. Astfel din ecuatiile:S = S I + S II = 400 kVA

;

27

28

S SI u 100 5,5 = NI KII = = 0,49 , S II S NII u KI 320 3,5

rezulta:

S I =132 kVA si S II =268 kVA . Prin urmare daca cel de-al doilea transformator poate functiona complet normal, fiindca S II < S NII , in schimb primul transformator este suprasolocita cu 32%, ceea ce nu este permis. De altfel, protectia acestui transformator va sesiza curentul cu 32% mai mare decat cel nominal, si va comanda declansarea intreruptorului automat care conectaza transformatorul la reteaua de alimentare. In acest fel, intreaga sarcina de 400 kVA va fi preluata de cel de-al doilea transformator, si , fiindca acest lucru inseamna o suprasolicitare, de asemenea nepermisa de 25% , va fi si el deconectat de catre releele de protectie. In acest fel receptorul care necesita 400 kVA nu poate fi alimentat de statia de transformare. Numai daca receptorul solicita o putere S 305 kVA , in asa fel incat primul transformator sa se incarce cu o putere S I = 100 kVA iar cel de-al doilea cu o putere S II = 205 kVA , este posibila functionarea in paralel. Dar , in acest caz, din puterea totala instalata de 420 kVA nu ar putea fi folosita decat maximum 305 kVA , adica 73% . O asemenea statie nu este corespunsatoare din punct de vedere economic. Se impune deci cu necesitate ca transformatoarele care se leaga in paralel, sa aiba si aceleasi tensiuni de scurtcircuit relative. Daca in axemplul luat u KI = u KII , atunci sarcina S = 400 kVA s-ar fi repartizat astfel: S I = 95 kVA si S II = 305 kVA , ramanand o rezera de sarcina la fiecare transformator si existand posibilitatea utilizarii complete a capacitatii instalate in statie. Rezumand, pentru buna functionare in parelel a transformatoarelor electrice trebuie indeplinite conditiile: a) Transformatoarele sa aiba acelasi raport de transformare; b) Aceeasi grupa de conexiuni; c) Aceleasi tensiuni relative de scurtcircuit; d) Puteri nominale in raportul 1/3, maximum 1/4. Bineinteles, la conectarea in paralel trebuie sa urmarim legarea in paralel a fazelor omoloage: AI cu AII , B I cu B II , si asa mai departe.

IV.

Autotransformatorul

28

29

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. Sa presupunem ca vrem sa schimbam tensiunea unei retele electrice monofazate de la valoarea U I la valoarea U II . Pentru aceasta se poate folosii un transformator cu doua infasurari, infasurarea primara fiind conectata la tensiunea U I a retelei de alimentare iar infasurarea secundara in serie in retea, in asa fel incat tensiunea secundara U 2 sa se adune cu tensiunea U 1 si sa rezulte Figura Nr. 23(a)Schema electrica a Autotransformatorului

ca suma, tensiunea necesara U II (Figura Nr. 23). Transformatorul conectat in acest fel, cu o legatura galvanica intre infasurari (in nodul a din Figura Nr. 23(a) ), poarta numele de auto-

transformator. Daca se schimba tensiunea U I la valoarea U II cu ajutorul unui transformator obisnuit (Figura Nr. 23(b)), atunci acest transformator trebuie calculat la puterea aparenta U I I I U II I II . Daca insa se utilizeaza un autotransformator pentru aceeasi putere transmisa U I I I U II I II = U II I 2 si puterea de calcul U 1 I 1 U 2 I 2 , 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 U 1 , U 2 . 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 obisnuit, in care intreaga putere, U I I I U II I II 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 U 1 I 1 U 2 I 2 si puterea totala transmisa, U I I I U II I II .

29

30

Pentru asta trebuie sa scriem ecuatiile de functionare ale autotransformatorului. Presupunem ca infasurarea primare are spire, iar 1 spire. In consecinta: cea secundare are 2I I = I 2 I1

; ;

I 2 = I II

;

U 1 = U II U 2

;

U 1 1 U 2 2

1 I 1 + 2 I 2 0

.

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: U I 1 + 2 1 = U II

, U II = U I 1 + 1 2 ;

Sau trecand la valori efective:

prin urmare , autotransformatorul considerat este ridicator de tensiune U II > U I ). Pe de alta parte,U2 I2 U I U U U I U = 2 2 = 2 = II =1 I U II I II U II I 2 U II U II U II

(

.

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 schimbata mai putin. De exemplu, pentru U I = 0,8 U II , 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, randamentul autotransformatorului 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 si30

31

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. Transformatorul se consider c funcioneaz n gol cnd o nfurare este conectat la reea, iar cealalt este deschis ( Z = , I 2 = 0 ). n acest caz, ecuaiile devin:U 1 = R1 I 10 + jX 1 I 10 E1 U 20 = E1 P = P = Pw10 + PFe PFe ' 1 10

Figura Nr. 24Functionarea in gol

deoarece curentul la funcionarea in gol I 10 este la transformatoarele normale sub 3% din curentul nominal, iar la transformatoarele cu puteri sub 10 kVA, I 10 crete peste 3% , pe msur ce scade puterea. La transformatoarele normale, la funcionarea n gol cnd I 10