transformatorul electric
TRANSCRIPT
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 1/29
Username / Parola inexistente
Login Am uitat parola x Creaza cont nou
Home Exploreaza Upload
Administratie
Arta cultura
Biologie
Casa gradina
Diverse
Economie
Geografie
Gradinita
Istorie
Jurnalism
Limba
Literatura romana
Management
Medicina
Personalitati
Profesor scoala
Sociologie
Stiinta
Arhitectura constructii
Astronomie
Chimie
Drept
Fizica
Informatica
Matematica
Stiinte politice
Tutorials
Tehnica mecanica
Timp liber
Transformatorul ElectricFizica
Transformatorul Electric
Transformatorul electric este masina electrica statica caremodifica anumiti parametri ai energiei electrice(tensiune,putere,curent)in alti parametri fara a modifica frecventa energiei electrice( f
1=f
2=ct ).
Principiul de functionare a transformatorului electric este cel al inductiei electro-magnetice.
A,X - bornele infasurarii primare
a,x - bornele infasurarii secundare
N 1
-infasurarea primara
N 2 - infasurarea secundara
u1- tensiunea aplicata in infasurarea primara
u2
- tensiunea rezultata in infasurarea secundara
i1
- curentul din infasurarea primara
i2
- curentul din infasurarea secundara
ue1
- tensiunea electromotoare din infasurarea primara
ue2
- tensiunea electromotoare din infasurarea secundara
Φ - fluxul total (Φ1+Φ
2)
ALTE DOCUMENTEEFECTUL MAGNUS
ATOMUL si MODELUL ATOMIC
EXEMPLE GRILE I
Determinarea caldurii specifice a unui corp
FENOMENE ELECTRICE
STUDIUL LUMINII LINIAR POLARIZATE.VERIFICAREA LEGII LUI MALUS
Sistem de puncte materiale
Celebritatea mondiala - EINSTEIN
Elemente care au condus la crearea teorieirelativitatii restranse (TRR)
Căutare
Ai nevoie de bani repede? Iti putem transfera astazi 500 RON Aplica online! vivacredit.ro
grup electrogen GESAN puteri 2 kva-3000 kva transport gratuit 24h/24h www.marro.ro
Instalatii electrice Cele mai Bune Preturi Instalatii electrice. Materiale noi si Second Hand. www.tocmai.ro
Page 1 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 2/29
p p p
In infasurarea N 1 se aplica tensiunea u
1care produce curentul i
1care produce tensiunea electromotoare u
e1
care producul fluxul magnetic Φ1.
Fluxul se inchide prin circuitul magnetic iar in infasurarea N 2
se induce fluxul
Φ2
care produce produce tensinea electromotoare ue2
care produce curentul i2
si aceasta va produce tensiunea la
borne u2.
Valorile efective ale celor doua tensiuni electro-motoare au expresia:
Raportul lor numindu-se raport de transformare nominal.
Daca k n>1 spunem ca transformatorul este coborator de tensiune,iar daca k
n<1 spunem ca transformatorul
este ridicator de tensiune.
Din punct de vedere constructiv orice transformator are doua parti componente 636j93g principale:
- Circuitul electric
- Circuitul magnetic
Circuitul electric este format din doua sau mai multe infasurari realizate din cupru sau aluminiu si se aseaza pe circuitul magnetic.
Circuitul magnetic este format din tole subtiri (0,3;0,35;0,5mm) realizate din otel electrotehnic,iar pentru
frecvente mari sunt realizate din ferita.Acestea sunt izolate intre ele prin lac,oxizi,straturi ceramice pentru amicsora pierderile prin curenti turbionari (Foucalt). Pierderile in miezul magnetic denumite pierderi infier,constau din pierderi prin histerezis (70-80%) si pierderi prin curenti turbionari (20-30%).
Portiunea de circuit magnetic pe care este asezata infasurarea poarta numele de coloane,iar celelalte portiuni se numesc juguri.
Dupa modul cum sunt dispuse jugurile si coloanele se deosebesc doua tipuri de miezuri:
- cu coloane (fig.a)
- in manta (fig.b)
a) b)
Pe coloane (1) se afla infasurarile de inalta tensiune (I.T) si de joasa tensiune (J.T),iar prin juguri (2) seinchide circuitul magnetic.
Sectiunea coloanelor si jugurilor este patrata, dreptunghiulara sau in cruce la transformatoarele de puterimici si in trepte la cele de puteri mari,urmarindu-se ca suprafata spirelor infasurarilor sa fie cat mai 'plina' de
material feromagnetic.
Infasurarile transformatorului au ca elemente componente: spira, bobina si stratul de spire. Conductorul
folosit este din cupru sau aluminiu electrolitic, cu sectiunea circulara pana la 10 mm 2 pentru transformatoarele de
putere mica si rectangulara, de 6 - 60 mm2, pentru cele de putere mare. Izolatia conductorului poate fi: cu bumbac, matase, email sau rasini siliconice. Bobinele sunt izolate intre ele prin spatii de aer sau ulei, straturi de prespan, polivinil.
Dupa modul de asezare al bobinelor una fata de cealalta pe aceeasi coloana avem:
- concentric simple,cand cele 2 bobine sunt cilindrice,de diametre diferite si montate coaxial(fig.a)
- biconcentrice,una dintre cele 2 bobine fiind subdivizata(fig.b)
- alternante,constituite din bobine partiale de diametre si grosimi egale(fig.c)
Page 2 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 3/29
p p p
a. b. c.
Pierderile de putere in transformator se transforma in caldura determinand
cresterea temperaturii miezului si a bobinelor. Puterea maxima ce se poate obtine
dintr-un transformator depinde de incalzire, de temperatura limita admisibila.
Transformatoarele de puteri mari, de peste 5 KVA, se introduc in cuve
metalice umplute cu ulei, pentru a imbunatati evacuarea caldurii datorita pierderilor si a evita astfel incalzirea bobinelor si a miezului peste supratemperatura admisibila(70°C). Caldura dezvoltata in bobine si in miez setransmite uleiului care o cedeaza cuvei. Pentru a mari suprafata de racire a cuvei, peretii acesteia se executa cuondulatii sau cu tevi de racire. La puteri mai mari de 20 MVA racirea se intensifica printr-o circulatie fortata auleiului, cu ajutorul pompelor. Uleiul reprezinta pericolul de incendiu si explozie in cazul aparitiei unui arc inurma unei eventuale deteriorari a izolatiei. De aceea, transformatorul cu ulei, se inzestreaza cu un releu caresemnalizeaza din timp degajarea excesiva de gaze in ulei si deconecteaza transformatorul in caz de avarie. In
incaperi cu pericol de explozie, in locul uleiului se folosesc lichide de racire sintetice, neinflamabile.
Variante de transformatoare.
Dupa modul de folosire si de constructie se disting urmatoarele tipuri de transformatoare:
-Transformatoare de putere pentru statii de transformare
-Transformatoare pentru alimentarea cuptoarelor electrice
-Transformatoare de masura pentru extinderea domeniului de masurare al aparatelor de masura
-Transformatoare de sudura
-Autotransformatoare
-Transformatoare pentru incalzirea prin inductie
Transformatoare de putere pentru statii de transformare
Generatoarele de curent alternativ produc energie electrica de obicei la
tensiunea de 10 KV. Pentru marirea tensiunii se utilizeaza un transformator de
putere ridicator de tensiune, adica avand N 2>N
1. Transportul energiei la tensiune
inalta, micsoreaza pierderile prin efect Joule, dar mareste cheltuielile de constructie.O cifra orientativa pentrusolutia economica optima este de a mari tensiunea cu 1 KVla fiecare km al liniei de transport.
Pentru distribuirea si utilizarea energiei electrice, considerente economice si de protectia muncii, conduc laadoptarea unor tensiuni mai mici. Tensiunile se
micsoreaza cu ajutorul transformatoarelor coboratoare de tensiune, avand N 2<N
1.
Principala cerinta impusa transformatoarelor destinate statiilor de transformare este de a avea pierderi catmai mici, deci randament cat mai mare.
Transportul energiei electrice se realizeaza de obicei in retelele trifazate.
Transformatoarele statiilor de transformare sunt si ele trifazate.
Transformatoarele trifazate au un singur miez cu trei coloane .Pe fiecare coloana sunt dispuse doua
infasurari: cea primara si cea secundara.
Infasurarile de inalta tensiune se conecteaza obisnuit in stea, deoarece in acest caz izolatia se
dimensioneaza pentru tensiunea de faza si nu pentru cea de linie:
Page 3 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 4/29
p p p
iar numarul de spire N 1
este si el mai mic de ori
La curenti mari si consumator echilibrat, conductorul neutru fiind necesar,
secundarul se conecteaza in triunghi. Conexiunile cele mai frecvent intalnite ale
infasurarilor transformatoarelor sunt: stea/stea (Y/Y), pana la 1800 KVA sau
stea/triunghi (Y/D)
a) b)
Transformatoare pentru alimentarea cuptoarelor electrice
Aceste transformatoare monofazate sau trifazate sunt de putere mare (25
MVA), dar randamentul lor este mai mic decat al transformatoarelor de putere.
Ele se caracterizeaza prin tensiuni secundare si reglabile in limite largi, (1-6) ori. Curentii secundari suntmai mari (de ordinul 10.000 -100.000 A).
Transformatoare de sudura
Pentru sudarea electrica se utilizeaza tipuri de transformatoare in functie de felul sudarii: cu arc, princontact, etc. Pentru sudarea cu arc transformatorul are o tensiune secundara de (60-85)V care in sarcina scade la(25-35)V si trebuie sa asigure o valoare relativ constanta a curentului la diferite lungimi ale arcului. In figura este
reprezentat un transformator folosit in sudare cu arc. In serie cu bobina secundara a transformatorului seconecteaza bobina de reactanta mare B. Cu ajutorul acestei bobine si anume prin reglarea valorii intrefierului ei semodifica valoarea curentului pentru sudare. Orientativ, la tensiuni primare ale transformatorului de sudura de220,380, 500V si tensiuni secundare de 60 - 70V, valoarea curentului se poate regla intre limitele 70 - 300 A.
Este foarte important in cazul transformatorului de sudura sa existe o
intersectie intre caracteristica exterioara U2 = f (I2) a transformatorului si caracteristica arcului
Page 4 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 5/29
p p p
Punctul P reprezinta punctul de functionare. Caracteristica externa U2 = f (I2) cu alura cazatoare se poateobtine prin diverse metode.
Pentru sudura prin contact, foarte intrebuintata in constructii, se utilizeaza
transformatoare cu tensiuni secundare mici (2-10V), dar cu intensitati de curent
secundari mai mari (pana la 100.000A). Reglarea curentului se face cu ajutorul unei bobine de reactanta cu prize.
Transformatoare de masura
In general transformatoarele de masura se folosesc in scopul extinderii
domeniului de masura al instrumentelor de masura electrice cat si al protejarii
personalului de servire prin separarea circuitului de utilizare de inalta tensiune de
circuitul de masura.
Transformatorul de tensiune din figura lucreaza practic ca un
transformator in gol (I2 = 0), deoarece la bornele secundare se conecteaza un resistor avand o rezistenta ohmicafoarte mare, rezistenta voltmetrului. Transformatorul de tensiune se dimensioneaza astfel incat fluxul Φ sireluctanta magnetica Rm a miezului magnetic sa fie mici.
In acest caz:
de unde rezulta ca si I1 este foarte mic.In aceste conditii, neglijand caderile de tensiune rezistive si inductive dinecuatiile transformatorului, se poate afirma cu o buna aproximatie ca raportul de transformare este:
Page 5 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 6/29
p p p
Din motive de securitate secundarul transformatorului se leaga la o priza de
pamant. Cunoscandu-se numarul de spire primar respectiv secundar, deci raportul de transformare altransformatorului, prin masurarea tensiunii U
2rezulta imediat
tensiunea U 1=nU
2.
Transformatorul de curent lucreaza ca un transformator cu regim de
functionare in scurtcircuit.In primar se alege un numar de spire mai mic decat in secundar N 1<N 2, deci raportul
de transformare, este subunitar.
La bornele infasurarii secundare se conecteaza un ampermetru de impedanta
interioara foarte mica. Miezul transformatorului se confectioneaza din tole cu
permeabilitate magnetica mare si cu sectiune mare. In aceste conditii se comite o
eroare extrem de mica egaland cu zero relatia:. .
Asadar, cu buna aproximatie se poate afirma ca raportul valorilor efective ale curentilor I 1
si I 2
este
inversul raportului numarului de spire, adica: .
In figura se reprezinta schema de conectare a transformatorului de curent
in circuit.Masurandu-se cu ampermetrul curentul I 2
se calculeaza curentul I 1
cu relatia: .
Transformatorul de curent indeplineste si rolul de a separa galvanic circuitul de inalta tensiune de circuitulde masura. Pentru prevenirea accidentelor ce pot surveni la o eventuala distrugere a izolatiei intre infasurarea
primara si cea secundara,secundarul transformatorului se leaga la pamant printr-o priza.
De subliniat faptul ca nu este permis a se lasa in gol secundarul
transformatorului de curent, deoarece in absenta amperspirelor secundare
demagnetizate I 2 N
2, amperspirele primare I
1 N
1produc un flux mult mai mare decat in prezenta lor, iar tensiunea
indusa in secundar creste mult si poate atinge valori periculoase pentru personalul operator.
Autotransformatoarele
Daca raportul de transformare e putin diferit de 1 este economica constructia
unor transformatoare cu o singura infasurare de inalta tensiune cu N 1
spire, din care o parte N 2
spire constituie
infasurarea de joasa tensiune.
Autotransformatorul poate fi folosit atat pentru ridicarea tensiunii cat si pentru coborarea tensiunii. Pentru acobori tensiunea, U
1se aplica celor N
1spire, iar tensiunea secundara U
2 se obtine la bornele celor N
2spire.
Pentru a ridica tensiunea se procedeaza invers.
Avantajul consta in faptul ca spirele comune sunt parcurse de curentul I 12
, de valoare efectiva mai mica
decat curentul I 2
si deci sectiunea conductoarelor din care se executa aceste spire poate fi redusa.
In laboratoare se utilizeaza frecvent autotransformatoare cu raportul de
transformare reglabil intre 1 si ∞ pentru obtinerea unor tensiuni
reglabile intre 0 si valoarea tensiunii retelei.
Page 6 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 7/29
p p p
Transformatorul pentru incalzire prin inductie
Incalzirea prin inductie a materialelor conductoare este larg utilizata la:
incalzirea in profunzime pana la temperatura corespunzatoare deformarii plastice,
topirea metalelor, lipirea si sudarea metalelor, prelucrarea termochimica a pieselor.
Procesul fizic consta in inducerea unor tensiuni electromotoare care genereaza curenti turbionari (Foucault)in piesa de incalzit, energia termica dezvoltata de acesti curenti determinand incalzirea piesei. In instalatiile deincalzire prin inductie se utilizeaza ca sursa a campului electromagnetic un inductor care poate fi de cele maidiverse forme, in functie de forma si dimensiunile piesei de incalzit. Cel mai des intalnite sunt inductoarelecilindrice sau dreptunghiulare.
Transformatoarele pentru incalzire prin inductie in inalta frecventa se folosesc pentru acordarea parametrilor inductorului cu parametrii sursei de alimentare.
Dupa destinatie aceste transformatoare se clasifica in:
. Transformatoare pentru calire, cu tensiuni in secundar de 8-150V si
curenti pana la 30 kA;
. Transformatoare pentru incalzire, cu 150-1000V tensiunea secundara si
curenti mici; Infasurarile primare ale acestor transformatoare sunt alimentate cu tensiuni cuprinse in general intre300-800 V.
La aceste transformatoare care lucreaza la frecvente mari, se manifesta
puternic efectul pelicular, fapt ce conduce la pierderi in cupru mult mai mari decat
cele obisnuite. La frecvente mari si pierderile in fier sunt mult mai mari ajungand
pana la cea. 100 W/kg fata de cea. 3 W/kg. Din aceste motive transformatoarele
pentru incalzirea prin inductie in inalta frecventa prezinta unele particularitati
constructive generale:
- racirea intensa cu apa a infasurarilor si a miezului feromagnetic;
- executarea infasurarilor din teava de cupru profilata pentru a putea fi racita
cu apa;
- intre tolele miezului feromagnetic se monteaza placi (tole) de cupru cu tevi
de cupru lipite pe ele prin care circula apa;
- infasurarile sunt de tipuri speciale, menite a folosi la maximum sectiunea
de cupru in conditiile manifestarii puternice a efectului pelicular;
Page 7 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 8/29
p p p
- infasurarea secundara are in general un numar foarte redus de spire (1-3 spire).
Functionarea in paralel a transformatoarelor electrice
Cand puterea solicitata unui transformator atinge pe cea nominala, o extindere in continuare a puteriiconsumatorilor necesita punerea in paralel a doua sau mai multe transformatoare electrice. Transformatoarelefunctioneaza in paralel atunci cand bornele omoloage primare si secundare sunt legate electric intre ele,infasurarile primare fiind alimentate cu acelasi sistem de tensiune, iar cele secundare alimenteaza acelasiconsumator.
Din punct de vedere al consumului de materiale, al investitiilor, al pierderilor de putere, este maiavantajoasa folosirea unui singur transformator de putere mai mare decat a mai multora in paralel, de puteri maimici. Cu toate acestea utilizarea mai multor transformatoare in paralel in locul unuia singur de puterecorespunzatoare, prezinta unele avantaje:
- posibilitatea asigurarii continuu cu energie electrica a consumatorilor la
deconectarea unor transformatoare pentru revizii sau reparatii, sarcina acestora
fiind preluata de celelalte transformatoare;
- posibilitatea mentinerii unui nivel minim al pierderilor in procesul de
transformare prin modificarea numarului de transformatoare aflate in functiune,
corespunzator sarcinii cerute zilnic sau sezonier, conform graficelor de sarcina.
Pentru ca doua transformatoare sa poata fi conectate in paralel si sa
functioneze corect, sunt necesare urmatoarele conditii:
- Raporturile de transformare ale celor doua transformatoare trebuie sa fie
aceleasi, caci altfel secundarul transformatorului cu raport de transformare
mai mare devine consumator pentru secundarul celui cu raport de
transformare mai mic.
- Tensiunile de scurtcircuit ale celor doua transformatoare sa fie egale, caci
numai asa cele doua transformatoare care alimenteaza acelasi consumator se
incarca cu puteri proportionale cu puterile lor nominale. Daca aceasta
conditie nu este indeplinita se poate ajunge in situatia ca transformatorul de
putere mai mica sa se incarce peste puterea sa nominala, iar cel de putere mai
mare sa functioneze subincarcat.
- Triunghiurile de scurtcircuit ale celor doua transformatoare sa fie egale,
indeplinirea acestei conditii asigura ca acelasi curent I, absorbit de
consumator, sa fie acoperit de doi curenti minimi, furnizati de secundarele
celor doua transformatoare conectate in paralel. Curentii minimi inseamna
pierderi minime, respectiv solicitari termice mai mici.
- Sa aiba aceeasi grupa de conexiuni.
Transformatorul Trifazat
Page 8 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 9/29
p p p
Particularitati constructive:
- Miez:
La puteri mici < 1kVA Miezuri monofazate
La puteri medii 3 kVA < S < 300 MVA Miezuri trifazate
La puteri mari > 300 MVA Miezuri monofazate
Miez monofazat cu coloane, in manta. Fluxul fiecarei faze se inchide in miezuri separate. Nu existacuplaj magnetic intre faze.
- Miez fara cuplaj magnetic cu flux liber Miez trifazat, cu 3 coloane, cu 5 coloane, in manta,
- Miez cu cuplaj magnetic cu flux fortat - simetric
- nesimetric
miez trifazat simetric
miez cu trei coloane
miez in manta cu cinci coloane
Page 9 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 10/29
p p p
miez in manta cu cinci coloane
Particularitati constructive:
-Conexiuni:stea,triunghi,zig-zag
-Schema de conexiuni:Yd,Zy,Dy
-Grupa de conexiuni:0,1.,11
Yd-5
- Primarul in stea
- Secundarul in triunghi
- Defazajul dintre tensiuni 150 grade
Scheme de conexiuni
conexiune in stea cu nul
conexiune in triunghi
Page 10 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 11/29
p p p
conexiune in triunghi
Grupa de conexiune
Breviar de Calcul
3.1 Circuitul magnetic si infasurarile transformatorului
Circuitul magnetic este suportul fizic al campului magnetic,acesta se realizeaza din tole dinotel electrotehnic in diferite variante constructive.
Infasurarile transformatorului reprezinta suportul fizic al curentului electric si este realizatdin conductoare de cupru cu sectiune circulara sau dreptunghiulara.
Pentru transformatorul nostru vom alege infasurari dispuse concentric,infasurarea de joasatensiune se va dispune spre circuitul magnetic.
Infasurarile sunt izolate fata de circuitul magnetic prin intermediul unor carcasa realizate din materialeelectroizolante.
Pentru cazul nostru vom folosi carcasa cilindrica din polipropilena cu temperature critica intre 150-160grade C.
Clasa de izolatie pe care am ales pentru transformator este clasa E,acestea se refera la pelicule de lacuri
Page 11 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 12/29
p p p
emailate de polivinil acetate,poliuretanice,rasini epoxidice,etc.
Temperatura maxim admisibila pentru aceste materiale este .
Infasurarile transformatorului sunt izolate cu lacuri sau benzi electroizolante la nivelul impus de tensiunea dintrespire iar intre straturile infasurarilor se practica izolatii suplimentare daca tensiunea dintre aceastea depaseste50V.
3.2 Definitivarea marimilor nominale ale transformatorului
Se calculeaza urmatoarele marimi :
a) curentul nominal din secundar pentru infasurarea k si puterea aparenta secundara:
unde k reprezinta numarul circuitelor secundare pe faza (k=1) iar
b) Puterea activa in secundar si in primar:
unde si deci
unde η - reprezinta randamentul preliminar al transformatorului
c) componentele curentului primar si factorul de putere in primar
unde K 1
=(0,4-0,5) pentru sarcini active deci
d) Puterea aparenta si curentul primar:
3.3 Sectiunea circuitului magnetic
a) Sectiune circuitului magnetic va fi preliminata cu relatia:
unde K s=3,7 - reprezinta coeficientul cu valori functie de constructia transformatorului
K G
` - reprezinta raportul intre masa circuitului magnetic si a infasurarilor pentru pret de cost minim se
alege K S`=5
J` - densitatea medie de curent preliminata pentru infasurari este in functie de materialul conductor sielectroizolant , conditiile de racire si de putere.
J` se ia J`=[2A/mm2]
Bc`- inductia preliminata a campului magnetic in coloana.La alegerea lui B
c` se tine cont de performantele
materialului magnetic si electroizolant , de frecventa si de conditiile de racire.
Se alege din curba de magnetizare a materialului magnetic BC
`=1,2T pentru f=50 Hz , tola laminata la rece.
Vom obtine
Page 12 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 13/29
p p p
d) diametrul coloanei preliminate este:
Tolele circuitului magnetic realizate din otel si laminate la rece au grosimea gt=0,35 mm.
In functie de valorile SC
si SJ
obtinute se va determina sectiunea activa (in fier) a coloanei si a
jugului.
unde k= factor de umplere,care depinde de tipul izolatiei al tolei si grosimea tolei.Se alege deciK
F=0,94 pentru g
t=0,35mm tipul izolatiei tolelor fiind oxid.
Se obtine:
3.4 Determinarea numarului de spire al infasurarilor
a) Numarul preliminar de spire al infasurarii primare se determina cu relatia:
unde ΔUr ` - reprezinta caderea de tensiune relative pe transformatoarele care depind de frecventa si de putere.
b) Numarul de spire al infasurarii primare (preliminat) va fi calculate cu relatia:
c) Tensiunea preliminata pe spira
d) Numarul preliminat de spire al infasurarii secundare
e) Se recalculeaza:
-tensiunea pe spira
inductia magnetic in coloana:
inductia magnetic in jug:
3.5 Determinarea dimensiunilor conductoarelor,a ferestrei transformatorului si dispunereainfasurarilor
Se vor adopta valorile:
a) Sectiunile preliminare ale conductoarelor se determina cu relatiile:
b) Raportul optim intre dimensiunile ferestrei trebuie sa fie cuprins intre
Page 13 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 14/29
p p p
unde hf ̀
- reprezinta inaltimea ferestrei circuitului magnetic,iar bf ̀
- reprezinta latimea ferestrei.
Forma ferestrei influenteaza atat valoarea curentului de magnetizare cat si costul transformatorului.
Pentru calculul lui hf ̀
se foloseste relatia:
si se obtine:
K u` - reprezinta factorul preliminar de umplere al ferestrei,acesta se ia ca fiind K
u`=0,5
Conform relatiei se poate determina valoarea lui bf ̀
astfel:
Geometria unei infasurari concentrice se prezinta astfel:
unde:
hf ̀
,bf ̀
- reprezinta inaltimea respectiv latimea ferestrei
δaf
- interstitiu aer frontal
δfc
- grosimea flansa-carcasa δfc
=3mm
δcc
- grosimea corp carcasa δcc
=3mm
δai
- interstitiu aer interior δai
=0,5mm
δ11
- izolatie intre straturi a infasurarii primare
δ1
- grosimea radiala a infasurarii primare
δ12
- izolatia intre infasurarea primara si secundara
δ22
- izolatia intre straturi a infasurarii secundare
δie
- grosime izolatie exterioara δie
=1mm
δae
- interstitiu aer exterior δae
=8mm
δ2
- grosimea radiala a infasurarii secundare
c) Numarul de spire pe strat al infasurarii primare se determina cu relatia:
d)Numarul de spire ale infasurarii primare se determina cu relatia:
e)Numarul de spire pe strat respectiv numarul de straturi ale infasurarii secundare se determina cu relatii similar si
vom avea:
f)Tensiunea maxima intre 2 straturi se determina cu relatia:
Page 14 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 15/29
p p p
Pentru primar vom avea:
Pentru secundar vom avea:
Deoarece in ambele cazuri s-au obtinut UVi
>50 V unde i=1,2 rezulta ca intre straturile infasurarilor va trebuie sautilizam o izolatie de sticla impregnata cu lacuri siliconice caracterizata de E
CR =4KV/mm,pentru intervalul de
temperatura de 180-200 grade C.
unde ,
Grosimea izolatiei intre straturile infasurarii secundare se determina cu relatia:
unde ,
Grosimea izolatiei intre primar si secundar se va determina astfel:
In cazul infasurarilor bobinate pe carcase cilindrice se determina distanta:
Alegem carcasa cilindrica turnata din polipropilena cu temperatura critica intre (150-160 grade C) si δcc
=3mm,
δfc
=3mm
g)Latimea ferestrei (bf ) pentru transformator cu coloane si infasurari concentrice,carcasa cilindrica se determina
cu relatia:
unde:
Se verifica daca este indeplinita egalitatea:
Se ajusteaza valorile lui hf ̀
si bf
stabilindu-se valorile finale.Se va determina bf
astfel:
Cu valoarea lui bf
obtinuta se determina valoarea lui hf
astfel
Se recalculeaza marimile:
Si obtinem:
iar:
Page 15 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 16/29
p p p
3.6 Masa infasurarilor si pierderile in infasurari
Masa bobinelor se calculeaza cu relatia:
Masa totala a infasurarilor se calculeaza cu relatia:
Pierderile de putere in grupul cu infasurari cu masa GWJ
se determina cu relatia:
La temperatura de referinta de 75 grade C
Inlocuind numeric se obtine:
Se poate calcula Pw1
si Pw2
cu relatia:
Page 16 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 17/29
p p p
Pierderile de putere pentru totalitatea infasurarilor se determina cu relatia:
3.7 Masa si pierderile in circuitul magnetic
a) Masa circuitului magnetic se determina cu relatii specifice formei acestuia.In cazul nostru avem
transformator trifazat cu coloane.
b) Pierderile de putere activa in circuitele magnetice se determina cu relatiile:
Pierderile totale de putere active sunt date de relatia:
c) Puterea reactiva necesara magnetizarii circuitului magnetic din tole se determina cu relatia:
Se obtine:
3.8 Curentul de functionare in gol si randamentul
a) Curentul de functionare in gol in procente din curentul primar nominal I1
se determina cu relatia:
b) Randamentul si sarcina nominal se calculeaza cu urmatoarea relatie:
3.9 Caderile de tensiune si parametrii transformatorului
a) Caderile de tensiune activa:
Page 17 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 18/29
p p p
b) Rezistentele infasurarilor:
c) Rezistenta de scurtcircuit (Kapp):
d) Caderea de tensiune totala activa este:
e) Caderile de tensiune inductiva pentru infasurari concentrice:
f) Caderea totala de tensiune:
g) Reluctanta inductiva de scurtcircuit:
h) Impedanta de scurtcircuit:
i) Tensiunea de scurtcircuit:
j) Caderea de tensiune relativa:
3.10 Verificarea transformatorului la incalzire
Supratemperatura infasurarilor si a circuitului magnetic se poate determina cu relatia:
unde α=1,1*10-3 N/cm2*grad C - coeficientul de transmitere al caldurii de la suprafete deschise ale infasurarilor si miezului.
SW
,SF[cm2] - suprafete deschise ale infasurarilor si circuitului magnetic,se determina pentru cazul nostru
astfel:
Page 18 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 19/29
p p p
Δθ - variatia temperaturii de la straturile interioare ale infasurarii la cele exterioare: Δθ=[10-15]grade C.
Temperatura se determina cu relatia:
3.11 Verificarea solicitarilor mecanice
Curentul de soc in cazul unui scurtcircuit la bornele secundare:
a) Forta radiala care actioneaza asupra infasurarilor concentrice au expresia:
b) Efortul unitar al infasurarii este:
c) Forta axiala (Fy) se calculeaza in functie de tipul infasurarii.In cazul nostru infasurariile sunt
concentrice,cu aceeasi inaltime.Forta de presare se calculeaza cu relatia:
d) Verificarea la incovoiere a consolelor de strangere a jugurilor:
Momentul incovoietor se calculeaza cu relatia:
Page 19 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 20/29
p p p
Se verifica daca Τcy
<1000 daN/cm2 unde Τcy
- efortul unitar la incovoierea consolelor
Se verifica conditia Tcx
<2000 daN/cm2 unde Tcx
are expresia:
e) Efortul unitar la solicitarea axiala se determina cu relatia:
Se va verifica conditia :Tyj
<200 daN/cm2
Pentru
4.Trasarea caracteristicilor de functionare ale transformatorului
4.1 Caracteristica externa a transformatorului
Se utilizeaza variatiei caracteristicii secundare in procente in functie de valoarea relativa a curentului cand
tensiunea primara U1 si factorul de putere cosΦ2 sunt constant U1=ct si cosΦ2=ct.Aceasta mai este si numitacaracteristica de sarcina a transformatorului.
Valorile de incarcare se iau:
Pentru ridicarea caracteristicilor se recomanda urmatorul tabel:cosΦ
2=0,85 inductiv
Pentru determinarea lui U20
utilizam relatia
si vom avea:
cosΦ2=0,85 capacitiv
β 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
I2
[A]
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
ΔUr [%]
0 0,1618 0,3527 0,4856 0,6475 0,8094 0,9713 1,1332 1,2951 1,4570 1,6189 1,7808
U2
[V]
101,64 101,48 101,31 101,15 100,98 100,81 100,64 100,47 100,3 100,13 99,96 99,79
β 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
I2
[A]
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
ΔUr
[%]
0 0,1009 0,1739 0,2612 0,3503 0,4363 0,5241 0,6121 0,7003 0,7887 0,8773 0,9661
U2
[V]
101,64 101,53 101,46 101,37 101,28 101,19 102,10 101,01 100,92 100,83 100,74 100,65
Page 20 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 21/29
p p p
Pe baza valorilor din tabele se traseaza grafic caracteristicile externe ale transformatorului in cele douasituatii:- cosΦ
2=0,85 inductiv
-cosΦ2=0,85 capacitiv
4.2 Caracteristica randamentului
Aceasta se determina in functie de factorul de incarcare al transformatorului la tensiune primara constanta(U
1=ct) si factor de putere secundar constant (cosΦ
2=ct) cu relatia:
Factorul de incarcare al transformatorului se va lua:
β=
Valoarea factorului de incarcare βm
pentru care se obtine randamentul maxim ηm
se determina astfel:
Cu valoarea lui βm
astfel obtinuta se poate determina valoarea randamentului maxim astfel:
Deducerea schemei de conexiuni a transformatorului electric
Schema de conexiuni ne indica modul de legare a infasurarilor pe cele trei faze apartinand aceluasi nivel de
tensiune.
Din enuntul temei de proiect stim ca schema de conexiuni pentru transformatorul nostru este:DY-1,in
infasurarea primara avem conexiune triunghi,iar in cea secundara avem conexiune stea.
Cifra 1 reprezinta grupa de conexiuni,aceasta indica defazajul intre tensiunea primara si cea
secundara.Grupa de conexiune 1 ne indica ca intre tensiunea primara si cea secundara nu exista nici un defazaj
deci tensiunile sunt in linie.
β 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
η 0 0,923 0,9575 0,9684 0,9731 0,9753 0,9762 0,9763 0,9760 0,9753 0,9745 0,9735
a
Page 21 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 22/29
p p p
b
c
Page 22 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 23/29
p p p
Page 23 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 24/29
p p p
N
Uab
Page 24 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 25/29
p p p
Ubc
C
B
A
Page 25 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 26/29
p p p
z x c
b a
Page 26 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 27/29
p p p
Sr Z Y X
C B A
Page 27 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 28/29
p p p
Tabel cuprinzand infasurarile si izolatiile transformatorului
asurarea Nr spire
Dimensiunilesarmei
Nr straturi
Izolatieintre
straturi
Observatii
neizolata izolata
rimara 407 Izolatie din sticla
impregnate cu
lacuri siliconice
66
cundara 225 Izolatie din sticla
impregnate cu
lacuri siliconice
75
Document Info
Accesari: 1503
Apreciat:
Comenteaza documentul:Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta
Creaza cont nou
A fost util?Daca documentul a fost util si crezi ca meritasa adaugi un link catre el la tine in site
Copiaza codul in pagina web a site-ului tau.
5
6
<a href="http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php" target="_blank" title="Transformatorul Electric -
Page 28 of 29Transformatorul Electric
05.10.2011http://www.scritube.com/stiinta/fizica/Transformatorul-Electric33696.php
5/10/2018 Transformatorul Electric - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/transformatorul-electric-55a0baa7a32d1 29/29
p p p
Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2011 )
Page 29 of 29Transformatorul Electric