25.11.2024
Разное

Реферат однофазный трансформатор: : — Xreferat.com — , , ,

alexxlabАвтор: alexxlab

Содержание

Однофазный трансформатор — Реферат

5.   ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

5.1.   Назначение   и   принцип   действия   трансформаторов.

Трансформатором   называется   статическое   электромагнитное   устройство,   имеющее   две   или   большее   число   индуктивно   связанных   обмоток   и   предназначенное   для   преобразования   посредством   электромагнитной   индукции   систему   переменного   тока   с   одним   уровнем   напряжения   в   систему   переменного   тока   с   другим   уровнем   напряжения   при   неизменной   частоте.

Трансформаторы   по   назначению   подразделяются   на   две   основные   группы:   силовые   и   измерительные.

Силовые   трансформаторы   служат   для   передачи   и   распределения   электрической   энергии   для   различных   технологических   целей.   Электрические   станции   обычно   располагаются   вблизи   естественных   источников   энергии   и   вырабатывают   электрическую   энергию   напряжением   6   —   20   кВ.   Для   снижения   потерь   мощности   в   линиях   электропередачи   и   уменьшения   сечения   проводов   при   передаче   электроэнергии   на   дальние   расстояния   необходимо,   чтобы   электроэнергия   передавалась   при   больших   напряжениях   (50,   150,   220,   330,   500,   750,   550   кВ).   Поэтому   на   электростанциях   устанавливают   мощные   трансформаторы,   повышающие   напряжение,   причем   мощность   этих   трансформаторов   может   достигать   1   млн.   кВА.

Распределение   электроэнергии   между   городами   и   населенными   пунктами,   между   промышленными   предприятиями   и   учреждениями   городов,   а   также   между   цехами   предприятий   чаще   всего   осуществляется   по   воздушным   и   кабельным   линиям   при   напряжениях   220,   50,   35,   20,   10   и   6   кВ.   Следовательно,   во   всех   узлах   распределительных   сетей   необходимо   устанавливать   трансформаторы,   понижающие   напряжение.   Большинство   приемников   (потребителей)   электроэнергии   переменного   тока   работают   при   напряжениях   220,   380   и   660   В,   поэтому   в   местах   потребления   электроэнергии   также   необходимо   устанавливать   понижающие   трансформаторы.  

Измерительные   трансформаторы   используются   для   преобразования   уровня   напряжения   или   изменения   тока   в   измерительных   устройствах   для   подключения   приборов   учета   электроэнергии.

По   исполнению   (числу   обмоток)   трансформаторы   подразделяются   на   одно-,   двух-   и   многообмоточные.   К   однообмоточным   трансформаторам   относятся   автотрансформаторы,   у   которых   между   первичной   и   вторичной   обмотками   существует   не   только   магнитная,   но   и   электрическая   связь.   Двухобмоточные   трансформаторы   имеют   одну   первичную   и   одну   вторичную   обмотки,   которые   электрически   изолированы   друг   от   друга.   Многообмоточные   трансформаторы   имеют   одну   первичную   обмотку   и   несколько   вторичных   электрически   несвязанных   обмоток.   В   зависимости   от   числа   фаз   трансформаторы   бывают   однофазными   и   многофазными   (в   основном   трехфазными),   причем   число   фаз   первичной   обмотки   определяется   числом   фаз   источника   питания,   а   число   фаз   вторичной   —   назначением   трансформатора.

Трансформаторы,   предназначенные   для   повышения   напряжения   в   электрической   цепи,   называют   повышающими,   а   служащие   для   понижения   напряжения   —   понижающими.

На   рис.   5.1,а   изображена   электромагнитная   схема   однофазного   двухобмоточного   трансформатора,   а   на   рис.   5.1,б   —   его   условное   графическое   обозначение.   Трансформатор   состоит   из   двух   обмоток,   первичной   1   и   вторичной   3,   размещенных   на   замкнутом   ферромагнитном   магнитопроводе   2,   который   для   уменьшения   потерь   от   вихревых   токов   набран   из   листов   электротехнической   стали   толщиной   0,35-0,5   мм,   легированной   кремнием.   Магнитопровод   служит   для   усиления   магнитной   связи   между   обмотками   трансформатора,   т.   е.   для   уменьшения   магнитного   сопротивления   контура,   через   который   проходит   магнитный   поток   трансформатора.   В   воздушных   трансформаторах   малой   мощности,   применяемых   при   частотах   свыше   ~20   кГц,   ферромагнитный   магнитопровод   отсутствует,   так   как   практически   он   не   может   проводить   магнитный   поток   из-за   вытеснения   его   к   поверхности   магнитопровода.

Реферат на тему: Трансформаторы

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

  1. Реферат на тему: Подвижные игры
  2. Реферат на тему: Моя будущая профессия
  3. Реферат на тему: Чрезвычайные ситуации
  4. Реферат на тему: Инсульт

Введение

Изобретателем трансформатора
является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876 году он был русским ученым
П.Н.Яблочковым. Джаблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в
качестве трансформатора для управления своими изобретенными электрическими свечами.
У трансформатора Джабболокова был открытый сердечник. Трансформаторы с
замкнутой цепью в том виде, в котором они используются сегодня, появились лишь
много позже, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес
к переменному току, который до этого времени не использовался.

История развития трансформаторов

Выдающийся русский электротехник М.О.Доливо-Добровольский в 1889 году предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 году он построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. Доливо-Добровольский продемонстрировал опытный высоковольтный трехфазный ток протяженностью 175 км, трехфазный генератор мощностью 230 кВт при 95 В.

Позже были использованы
масляные трансформаторы, так как выяснилось, что масло является не только
хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.

Основные понятия

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство с двумя (или более) обмотками, обычно используемое для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Энергия в трансформаторе преобразуется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются для передачи электрической энергии на большие расстояния, ее распределения по приемникам, а также в различных выпрямителях, усилителях, сигнализаторах и других устройствах.

При производстве
трансформаторов для бытовых и промышленных целей необходимо использовать
стандартизированные термины и определения, которые являются обязательными для
использования во всех видах документации, а также в научной, технической и
справочной литературе.

Некоторые из этих терминов и
их определения перечислены ниже.

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство с двумя или более индуктивно связанными обмотками, которое предназначено для преобразования электромагнитной индукции из одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Силовой трансформатор —
трансформатор для преобразования электрической энергии в электрических сетях и
оборудовании, предназначенном для приема и использования электрической энергии.
Силовые трансформаторы включают в себя трехфазные и многофазные трансформаторы
мощностью 6,3 кВ*А и более, однофазные трансформаторы мощностью 5 кВ*А и более.

Повышающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичная обмотка — это низкое напряжение.

Понижающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичная обмотка — это обмотка с более высоким напряжением.

Сигнальный трансформатор — маломощный трансформатор, предназначенный для передачи, преобразования и хранения электрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, в котором две или более обмотки гальванически соединены так, что они имеют общую часть.

Трансформатор импульсных сигналов — это трансформатор сигналов, предназначенный для передачи, генерирования, преобразования и хранения импульсных сигналов.

Коэффициент трансформации
трансформаторов малой мощности — отношение числа вторичных обмоток к числу
первичных.

Магнитная индукция — это векторное значение, характеризующее магнитное поле и определяющее силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Магнитный поток — поток
магнитной индукции.

Напряжённость магнитного поля — это векторное значение, равное геометрической разнице между магнитной индукцией, разделенной на магнитные константы, и намагничиванием.

Индуктивная связь — связь
электрических цепей посредством магнитного поля.

Классификация трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать:

  • Основываясь на функциональном назначении.
  • Силовые трансформаторы
  • Соответствующие трансформаторы

Давайте посмотрим на силовые
трансформаторы, их можно засекретить.

По напряжению:

  • Низкое напряжение
  • Высокое напряжение
  • мощный потенциал

В зависимости от количества фаз преобразуемого напряжения:

  • одноэтапный
  • трёхэтапный

В зависимости от количества обмоток:

  • Двойная обмотка
  • многополосный

В зависимости от конфигурации магнитного провода:

  • Поворот
  • Броня
  • тороидальный

В зависимости от мощности:

  • низкая производительность
  • средняя вместимость
  • большая мощность

В зависимости от способа изготовления магнитного провода

В зависимости от коэффициента трансформации:

  • рекламирует
  • Даунгрэйдер

В зависимости от типа связи между обмотками:

  • электромагнитно соединённый (с изолированными обмотками)
  • Электромагнитная и электрическая связь (с соединенными обмотками)

В зависимости от конструкции обмотки:

  • бобина
  • Паллеты
  • тороидальный

В зависимости от конструкции всего трансформатора:

  • публичный
  • Капсула
  • закрытый

В зависимости от места назначения:

  • Выписка
  • Анодирующие насосы и т. д.

Трансформаторы разделены на трансформаторы в соответствии с рабочей частотой:

  • низкая частота (ниже 50 Гц)
  • промышленная частота (50 Гц)
  • более высокая промышленная частота (400, 1000, 2000 Гц)
  • Высокая частота (до 10000 Гц)
  • Радиочастота

Структурные характеристики трансформаторов

Основными частями
трансформатора являются магнитная цепь и катушка с обмотками.

Материалом магнитного
сердечника трансформатора является электротехнический стальной лист различных
марок и толщин, горячекатаный и холоднокатаный; потери мощности в магнитном
сердечнике зависят как от содержания кремния, которое отражается в марке стали,
так и от толщины листа. Толщина листа используемой стали выбирается в
соответствии с частотой питания трансформатора: с увеличением частоты
необходимо уменьшать толщину листа. Магнитный сердечник полосы (витой магнитный
сердечник) состоит из рулонных стальных полос; полоса предварительно покрыта
изоляционно-клеевым составом.

Стержневые магнитные
сердечники состоят из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитных
сердечников, на которых расположены катушки, называются стержнями. Часть
магнитной цепи, соединяющей шины, называется иго.

Детали магнитного сердечника
могут быть установлены сзади и спереди, в последнем случае механическая
прочность увеличивается, а магнитное сопротивление магнитного сердечника
снижается. В случае стыковой сборки пластины собираются в один пакет и
изолируются между пакетами для защиты от короткого замыкания между отдельными
пластинами магнитной цепи. Крепление трансформатора спиной к спине облегчает
его сборку и разборку.

Пластины магнитного провода
фиксируются в упаковке либо болтами, изолированными от магнитного провода, либо
специальными бандажами из капроновой резьбы.

Бронированные магнитные
сердечники собираются из W-образных пластин и прямоугольных пластин, которые
закрывают W-образную пластину. Эти магнитные сердечники имеют планку, на
которой расположены все обмотки трансформатора. Бронированный магнитный
сердечник монтируется так же, как и стержневой магнитный сердечник, описанный
выше.

Так как бронированный
магнитный сердечник принимает обмотку на центральном стержне, магнитный поток
разветвляется вправо и влево, так что его значение в крайних стержнях в 2 раза
меньше, чем в центральном стержне; это позволяет уменьшить сечение внешних
стержней в 2 раза по сравнению с центральным стержнем. состоит из отдельных
перфорированных колец, покрытых изолирующим лаком; собирается путем намотки на
пакет пластин. Этот магнитный провод обладает наилучшими магнитными свойствами:
наименьшим магнитным сопротивлением, минимальной индуктивностью утечки и
чувствительностью к внешним магнитным полям, но в этом случае обмотки могут
быть сделаны только на специальных маятниковых машинах или вручную.

Ленточные магнитные
сердечники стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединенных
встык магнитных сердечников в форме подковы, а затем натягиваются с помощью
специальных покрытий (зажимов). Такая конструкция магнитного сердечника
значительно упрощает монтаж трансформатора. По сравнению с пластинчатыми
сердечниками, ленточные сердечники позволяют на 20-30% увеличить магнитную индукцию,
потери в них ниже, они заполняют объем магнитного сердечника и эффективность
трансформатора выше. По этим причинам все чаще и чаще используются ленточные
магнитные сердечники.

Тороидальные ленточные
сердечники изготавливаются путем намотки ленты на оправку определенного
размера. Обмотки трансформаторов изготавливаются на маятниковых намотчиках.

Обмотки трансформатора
состоят из медного или алюминиевого изолированного провода. Изоляционные
прокладки используются при изготовлении катушек с обмотками: между обмотками,
между слоями и снаружи.

Если диаметр проволоки больше
1 мм, то каркас изготовлен из электрического картона, а отдельные слои обмотки
обвязаны хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода
идентифицируются по диаметру, типу изоляции и тепловому сопротивлению.

Для повышения электрической
прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками,
а иногда заполняют специальными составами.

В трансформаторах средней
мощности обмотка низкого напряжения находится ближе к шине. Это уменьшает
изоляционный слой между обмоткой и стержнем и в то же время создает лучшие
условия охлаждения для более низкого напряжения, которое несет более высокий
ток.

В трансформаторах низкого
напряжения (до 100 В) с малой мощностью обмотка с более высоким напряжением
располагается ближе к стержню. Эта мера снижает стоимость трансформатора, так
как средняя длина высоковольтной обмотки, изготовленной из дорогого провода с
небольшим поперечным сечением, короче.

В высоковольтных
трансформаторах (более 1000 В) используется раздельное расположение обмоток на
магнитных сердечниках.

Преимуществом такого
расположения обмоток является низкое значение потока магнитной утечки,
обусловленное меньшей толщиной обмотки и малым потоком обмоток, так как меньшая
толщина обмотки приводит к уменьшению средней длины обмотки.

В трансформаторах с
бронированными магнитными сердечниками обмотки размещаются на штанге.

В трехфазном трансформаторе
первичная и вторичная обмотки данной фазы расположены на каждом из стержней.

В тороидальных
трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитной цепи.

Стержень и бронированные
магнитные сердечники с обмотками на них соединяются в узел с помощью болтов и
накладок или вдавливанием их в зажим.

Кольцевые магнитные
сердечники с намотанными на них обмотками собираются в узел и крепятся к шасси
с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

Трансформатор должен быть
сконструирован с пластиной, к которой припаяны соединения обмоток. Корпус
трансформатора (подушечки, клетки, кронштейны) электрически соединен с
магнитной цепью и заземлен. Эта мера необходима из соображений безопасности в
случае выхода из строя одной из обмоток.

Маркировка трансформаторов

Каждый трансформатор оснащен экраном из атмосферостойкого материала. Экран заметно прикреплен к баку трансформатора и содержит его номинальные данные, которые вытравлены, выгравированы, выбрасываются или наносится иным образом для обеспечения долговечности табличек.

Трансформаторная пластина по ГОСТ 11677-65 содержит следующие данные:

  1. Марка производителя.
  2. Год выпуска.
  3. Серийный номер.
  4. Обозначение типа.
  5. Номер стандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.
  6. Номинальная сила. (В случае трехобмоточных трансформаторов указывается мощность каждой обмотки).
  7. Номинальные напряжения и напряжения ответвлений обмотки.
  8. Номинальные токи каждой обмотки.
  9. Количество фаз.
  10. Текущая частота.
  11. Схема и группа подключения обмоток трансформатора.
  12. Напряжение короткого замыкания.
  13. Тип установки (внутренняя или внешняя).
  14. Способ охлаждения.
  15. Общая масса трансформатора.
  16. Масса масла.
  17. Масса активной части.
  18. Положение переключения, указанное на приводе.

В случае трансформатора с
воздушным охлаждением его мощность отображается также при выключенном
охлаждении. Заводской номер трансформатора также записан на контейнере под
экраном, на крышке рядом с входом фазы A HV и на левом конце верхней пластины иго
магнитного сердечника.

Обозначение трансформатора
состоит из алфавитной и цифровой частей. Буквы имеют следующее значение: Т —
трехфазный трансформатор, О — однофазный, М — естественное масляное охлаждение,
Д — масляное охлаждение с вентилятором (искусственная циркуляция воздуха и
естественная циркуляция масла), С — масляное охлаждение с принудительной
циркуляцией масла водяным охладителем, Д — масло с продувкой и принудительной
циркуляцией масла, D — грозостойкий трансформатор, H — в конце обозначения —
трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, H — на втором месте —
заполненный негорючим жидким диэлектриком, T — на третьем месте —
трехобмоточный трансформатор.

Первая цифра после буквенного
обозначения трансформатора указывает номинальную мощность (кВ-А), вторая цифра
— номинальное напряжение обмотки (кВ-А). Так, тип ТМ 6300/35 — трехфазный
двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением мощностью 6300
кВ-А и напряжением обмотки ВН 35 кВ-А; тип ТТНГ-6300/220 — трехфазный трехобмоточный
трансформатор с принудительной циркуляцией масла с водяным масляным
охлаждением, с регулированием напряжения под нагрузкой, молниеотводом,
мощностью 63000 кВ-А и напряжением обмотки ВН 220 кВ.

Заключение

Буква А в обозначении типа трансформатора означает автотрансформатор. В обозначении трехобмоточных автотрансформаторов буква А является либо первой, либо последней буквой. Когда цепь автотрансформатора является основной цепью (обмотки НН и LH образуют обмотки автотрансформатора и вспомогательные обмотки LH) Если цепь трансформатора является необязательной, то на первом месте стоит буква А, а на последнем — буква А.

Список литературы

  1. Китаев В.Е. Трансформеры. Москва, «Высшая школа», 1972 год.
  2. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания FGD. Москва, «Энергоатомиздат», 1991.
  3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы электронной бытовой техники, Москва «Радио и связь», 1993.

Реферат: Трансформаторы



Федеральное агентство по образованию

Рязанский Государственный Радиотехнический Университет

Контрольная работа

по предмету

«Электротехника»

на тему

«Трансформаторы»

Выполнил:

Ст. гр. 8046

Большаков М.Б.

Проверил:

Рязань, 2009

План

Введение

Общее устройство трансформаторов

Классификация трансформаторов

Конструктивные особенности некоторых видов трансформаторов

Виды трансформаторов

Расчет сетевого (силового) трансформатора

Практическое применение трансформатора

Список используемой литературы

Введение

Одним из главных положительных особенностей переменного тока является легкость преобразования переменного тока одного напряжение в переменный ток другого. Этот процесс осуществляется при помощи устройства под названием трансформатор .

Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Изобретателем трансформатора является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.

Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки – вторичными.

Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.

Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить пониженное напряжение.

С допустимой для практики точностью можно считать, что отношение числа витков первичной обмотки к вторичной равно отношению приложенного напряжения к выходному.

Это отношение, называемое коэффициентом трансформации , обычно сокращают на меньшее из чисел, и тогда коэффициент трансформации получают в виде отношения единицы к некоторому числу (1:4; 1:50) или, наоборот, некоторого числа к единице (4:1; 50:1).

В радиоаппаратуре трансформаторы используются в первую очередь в питающих устройствах, позволяющих питать приемники от осветительной сети переменного тока. Такие трансформаторы называются силовыми. Кроме того, трансформаторы используются для понижения и повышения напряжения различной частоты в усилителях и радиоприемниках. Для низких (звуковых) частот эти трансформаторы изготовляются с сердечниками из листовой стали. Для токов сравнительно высокой частоты трансформаторы, как и катушки индуктивности, делаются или совсем без стальных сердечников или с сердечниками из магнетита, альсифера, карбонильного железа и других специальных металлов.

Общее устройство трансформаторов

Общее устройство трансформатора видно из представленного рисунка – это магнитопровод, набранный из отдельных пластин; обмотки, выполненные проводом; каркас из изоляционного материала, на котором намотаны обмотки.

Рисунок 1 . Общее устройство трансформатора

Трансформатор, входящий в состав выпрямителя и предназначенный для питания лампового радиоприёмника, имеет следующие обмотки:

· первичную, включаемую в сеть;

· вторичную повышающую, дающую выпрямляемое напряжение;

· вторичную понижающую, дающую напряжение для накала кенотрона;

· вторичную понижающую, дающую напряжение для накала усилительных ламп радиоприёмника.

Иногда между первичной и вторичной обмотками помещается ещё экранная обмотка , предназначенная для защиты приемника от проникновения в него из сети всевозможных помех. Один конец этой обмотки заземляется, а другой изолирован и никуда не включается.

Первичная обмотка делается из нескольких секций, позволяющих включать трансформатор в сеть с различным напряжением.

Напряжение сети нередко колеблется под влиянием изменения нагрузки. Днем оно бывает нормальным, например 220 В, а вечером падает до 180-190 В, ночью и ранним утром повышается до 230-240 В. В таких случаях первичную обмотку иногда разбивают на ещё более мелкие секции (делают отводы, рассчитанные на напряжение 90, 100, 110, 120, 130, 180, 200, 220 и 240 В). Такая секционированная первичная обмотка позволяет подключать к сети количество витков, соответствующее фактическому напряжению, и таким образом обеспечивает нормальные напряжения для работы приемника.

Если от сети с колеблющимся напряжением питается радиоприемник или какое-либо другое радиоустройство, трансформатор которого не имеет подобных мелкосекционированных обмоток, приходится прибегать к помощи автотрансформатора. Последний специально изготовляется с большим числом отводов, переключая которые можно регулировать напряжение, подводимое к приемнику.

Вторичная повышающая обмотка силового трансформатора при однополупериодном выпрямлении состоит из одной секции без всяких отводов, а при двухполупериодном выпрямлении она рассчитывается на вдвое большее напряжение и имеет отвод от средней точки.

На качество изготовления вторичной обмотки должно быть обращено особое внимание, так как в ней получаются высокие напряжения. Для получения хорошего сглаженного тока при двухполупериодном выпрямлении обе половины повышающей обмотки должны быть совершено одинаковы . Поэтому их лучше наматывать не одну поверх другой, а располагать в соседних секциях каркаса.

Накальные обмотки трансформаторов наматываются из относительно толстого провода (1-2 мм ). Обмотка накала кенотрона в схеме выпрямителя соединена с плюсом высокого напряжения, поэтому она должна быть особенно тщательно изолирована от сердечника трансформатора, других его обмоток и экрана.

Все обмотки трансформатора для лучшего использования его объема и для предохранения от пробоя изоляции проводов следует наматывать аккуратно, виток к витку. Слои обмоток нужно отделить один от другого тонкой пропарафинированной бумагой, а между обмотками прокладывать слой изолировочной ленты, тонкого электрокартона или два-три слоя лакоткани (специально изоляционной ткани, пропитанной лаком).

Чтобы крайние витки сползали в щель между щечкой каркаса и краем обмотки и верхние витки не касались нижних, находящихся под большим напряжением один относительно другого, прокладки следует делать на 6-8 мм шире длины каркаса, а края этой прокладки надрезаны и загнуты.

Каркас для намотки трансформатора обычно изготовляется из специального электрокартона или обычного плотного картона. Размеры каркаса определяются размерами стального сердечника трансформатора.

Сердечник трансформатора для уменьшения в нем вихревых токов изготовляется из тонких листов (0,35-0,5 мм )специальное трансформаторной стали. Каждая пластина трансформатора с одной стороны оклеивается тонкой папиросной бумагой или покрывается слоем изолирующего лака. Используемые в настоящее время трансформаторные пластины чаще всего имеют Ш-образную форму. Применяются также пластины Г-образной формы.

Рисунок 2. Виды пластин в сердечнике трансформатора

После намотки трансформатора каркас должен быть возможно плотнее заполнен трансформаторной сталью. Набивать силовой трансформатор надо вперекрышку: на то место, где был стык пластин, следующие пластины класть сплошной частью. Все пластины кладутся изолированной поверхностью в одну сторону.

Пластины трансформатора должны быть туго стянуты болтами, проходящими через специальные отверстия. Если пластины не имеют отверстий, они стягиваются при помощи стальных обжимок или деревянных брусочков.

Классификация трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать по признаку функционального назначения как: трансформаторы питания и трансформаторы согласования.

Рассмотрим трансформаторы питания, их можно классифицировать

1. По напряжению:

— низковольтные

— высоковольтные

— высокопотенциальные

2. В зависимости от числа фаз преобразуемого напряжения

— однофазные

— трёхфазные

3. В зависимости от числа обмоток

— двухобмоточные

— многообмоточные

4. В зависимости от конфигурации магнитопровода

— стержневые

— броневые

— тороидальные

5. В зависимости от мощности

— малой мощности

— средней мощности

— большой мощности

6. В зависимости от способа изготовления магнитопровода

— пластинчатые

— ленточные

7. В зависимости от коэффициента трансформации:

— повышающие

— понижающие

8. В зависимости от вида связи между обмотками:

— с электромагнитной связью (с изолированными обмотками)

— с электромагнитной и электрической связью(со связанными обмоками)

9. В зависимости от конструкции обмотки:

— катушечные

— галетные

— тороидальные

10. В зависимости от конструкции всего трансформатора

— открытые

— капсулированные

— закрытые

11. В зависимости от назначения:

— выпрямительные

— накальные

— анодно-накальные и т.д.

12. В зависимости от рабочей частоты трансформаторы делят на трансформаторы:

— пониженной частоты (менее 50 Гц)

— промышленной частоты (50 Гц)

— повышенной промышленной частоты (400, 1000, 2000 Гц)

— повышенной частоты (до 10000 Гц)

— высокой частоты

Конструктивные особенности некоторых видов трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов служит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная; от содержания кремния, которое отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети, питающей трансформатор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы изготавливают из лент рулонной стали; предварительно лента покрывается изолирующим и склеивающим составом.

Стержневые магнитопроводы собираютизпрямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитопровода, на которых находятся обмотки, называются стержнями. Часть магнитопровода, соединяющая стержни между собой, называется ярмом.

Сборка частей магнитопровода может производиться встык и вперекрышку, причем в последнем случае увеличивается механическая прочность и уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода. При сборке встык пластины собирают в единый пакет и предусматривают изоляционную прокладку между пакетами для предохранения от замыкания между отдельными листами магнитопровода. Сборка встык упрощает монтаж и демонтаж трансформатора. Пластины магнитопровода скрепляют в пакет либо с помощью изолированных от магнитопровода шпилек либо с помощью специальных бандажей из капроновых ниток.

Броневые магнитопроводы собирают из пластин Ш-образной формы и прямоугольных пластин, замыкающих Ш-образную пластину. Эти магнитопроводы имеют один стержень, на котором располагают все обмотки трансформатора. Сборка броневого магнитопровода производится так же, как и магнитопровода стержневого типа, описанного выше.

Поскольку в броневом магнитопроводе обмотка размещается на среднем стержне, магнитный поток разветвляется на правую и левую части и, таким образом, в крайних стержнях его значение будет в 2 раза меньше, чем в центральном; это позволяет уменьшить сечение крайних стержней в 2 раза по сравнению с центральным. собирают из отдельных штампованных колец, покрытых изолирующим лаком; сборка производится с помощью намотки на пакет пластин ленточной лакоткани. Этот магнитопровод обладает наилучшими магнитными свойствами: наименьшее магнитное сопротивление, минимальные индуктивность рассеивания и чувствительность к внешним магнитным полям, однако изготовление обмоток в данном случае может производиться только на специальных станках челночного типа или вручную.

Ленточные магнитопроводы стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединяемых встык, магнитопроводов подковообразной формы, а затем стягиваются специальными накладками (хомутами). Такая конструкция магнитопровода значительно упрощает сборку трансформатора. Ленточные магнитопроводы по сравнению с пластинчатыми допускают магнитную индукцию на 20—30 % выше, потерь в них меньше, заполнение объема магнитопровода и КПД трансформатора выше. По этим причинам ленточные магнитопроводы находят все более широкое применение.

Тороидальные ленточные магнитопроводы изготавливают путем навивки ленты на оправку заданного размера. Обмотки трансформатора производятся на намоточных станках челночного типа.

Рисунок 3 . Конструкция магнитопроводов трансформаторов

Обмотки трансформатора выполняют из медного или алюминиевого изолированного провода. При изготовлении катушки с обмотками предусматриваются изолирующие прокладки: межобмоточная, межслойная и внешняя.

При диаметре провода более 1 мм каркас выполняется из электрокартона, а отдельные слои обмотки перевязываются хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода маркируются по диаметру, виду изоляции и нагревостойкости.

Для повышения электрической прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заливают специальными компаундами.

В трансформаторах средней мощности ближе к стержню располагают обмотку низшего напряжения. Это позволяет уменьшить слой изоляции между обмоткой и стержнем, а также создает лучшие условия охлаждения обмотки низшего напряжения, по которой протекает больший ток.

В низковольтных трансформаторах (до 100 В) малой мощности ближе к стержню помещают обмотку высшего напряжения. Эта мера позволяет уменьшить стоимость трансформатора, так как средняя длина витка обмотки высшего напряжения, выполняемой из дорогостоящего провода малого сечения, получается в этом случае меньше.

В высоковольтных трансформаторах (свыше 1000В) применяется раздельное расположение обмоток на стержнях магнитопровода.

В низковольтных трансформаторах обмотки располагаются в соответствии с рис. 1.2,б

Рисунок 4. Расположение обмоток на каркасе: а – в высоковольтном трансформаторе; б — в низковольтном; в — в броневом

Достоинство такого расположения обмоток — небольшое значение магнитного потока рассеяния из-за меньшей толщины намотки и небольшой расход обмоточных проводов, так как снижение толщины намотки ведет к уменьшению средней длины витка обмотки.

В трансформаторах с броневыми магнитопроводами обмотки располагаются на одном стержне.

В трехфазном трансформаторе на каждом из стержней располагаются первичная и вторичная обмотки данной фазы.

В тороидальных трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитопровода.

Стержневые и броневые магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел с помощью шпилек и накладок либо путем запрессовки в скобу.

Тороидальные магнитопроводы с находящимися на них обмотками собирают в узел и крепят к шасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

В конструкции трансформатора должна быть предусмотрена панель, к которой припаиваются выводы обмоток. Корпус трансформатора (накладки, обоймы, скобы) электрически соединяется с магнитопроводом и заземляется. Эта мера необходима из соображений техники безопасности на случай пробоя одной из обмоток.

Виды трансформаторов

Выходной трансформатор

Кроме силовых трансформаторов, в ламповых радиоприемниках и усилителях употребляют выходные, междуламповые (или переходные) и входные (в усилителях низкой частоты) трансформаторы.

Выходные трансформаторы применяются для согласования сопротивления громкоговорителя с сопротивлением анодной цепи выходной лампы. Согласование это необходимо для того, чтобы можно было получить от лампы ту мощность, на которую она рассчитана. Отдать же наибольшую мощность лампа может только в том случае, если в анодной цепи ее стоит нагрузка с сопротивлением, являющимся оптимальным для данной лампы. В справочниках эта оптимальная нагрузка обозначается обычно Rа или Rаопт .

Анодная нагрузка выходных низкочастотных ламп составляет обычно несколько тысяч Ом, в то время как сопротивление обмоток современных громкоговорителей равна единицам Ом. Если громкоговоритель с такой низкоомной звуковой катушкой включить прямо в анодную цепь лампы, то только маленькая доля мощности будет расходоваться на громкоговорителе, а вся остальная мощность будет бесполезно тратиться на нагрев лампы. При включение же в анодную цепь лампы понижающего трансформатора, к выходной обмотке которого подключен громкоговоритель, положение резко изменится.

Трансформатор, понижая напряжение, действующее в анодной цепи лампы, в то же время как бы «повышает» сопротивление, подключенное к анодной цепи. Если коэффициент трансформации выходного трансформатора равен 20:1, т.е. во вторичной (выходной) обмотке в 20 раз меньше витков, чем в первичной (анодной), то напряжение, подводимое к громкоговорителю, будет в 20 раз меньше действующего на аноде лампы, а сопротивление, «ощущаемое» лампой, станет в 400 раз больше сопротивления обмотки громкоговорителя, т. е. возрастет в 20*20=202 раз.

Расчет выходного трансформатора сложен для начинающего радиолюбителя, поэтому в таблице приведены данные обмоток выходных трансформаторов для наиболее употребляемых выходных ламп и громкоговорителей.

Входные трансформаторы

Входные трансформаторы служат для согласования входа усилителя звуковой частоты с микрофоном, звукоснимателем или магнитной головкой. Так как максимальная амплитуда переменного напряжения для входных трансформаторов бывает не более 1В, то их изготовляют повышающими. Входные трансформаторы должны иметь повышенную помехозащищенность и слабую чувствительность к воздействию внешних магнитных полей, так как в противном случае в них могут появиться значительные напряжения помех.

Для уменьшения помех входные трансформаторы тщательно экранируют, оси их обмоток располагают перпендикулярно к магнитным силовым линиям источника помех, а также принимают меры по возможно большему удалению входных цепей от выходного трансформатора и трансформатора питания.

Учитывая, что наименьшей чувствительностью к воздействию внешних магнитных полей обладают трансформаторы с магнитопроводами броневого или тороидального типа, входные трансформаторы изготавливаются на штампованных или ленточных сердечниках из пермаллоя. 80НХС или 79НМ, а также из стали. Входные трансформаторы помещают в экран или опрессовывают пластмассой. Их крепят на печатных платах с помощью «лапок» или непосредственно пайкой выводов из луженой проволоки диаметром 1 – 1,5 мм.

Междуламповые и междукаскадные трансформаторы.

Междукаскадные трансформаторы применяются для связи в УЗЧ, получающих питание от автономных источников, так как в этом случае от усилителя необходимо получить максимальный коэффициент усиления при минимальном количестве транзисторов и радиоламп.

Конструктивно междукаскадные трансформаторы не отличаются от входных. Они изготавливаются с коэффициентом трансформации не более чем 1:4, так как больший коэффициент вызывает большие гармонические искажения.

Междуламповые трансформаторы употребляются, когда при ограниченном количестве ламп и небольшом анодном напряжении необходимо получить большое усиление. Такие требования часто предъявляются к батарейным радиоприемникам.

Междуламповые трансформаторы большей частью делают с малым сечением стального сердечника (1,5 – 3 см 2 ). Первичные обмотки, включаемые в анодную цепь лампы, обычно состоят из 3000 – 5000 витков эмалированного провода диаметром 0,08 – 0,1 мм . Вторичные обмотки трансформаторов имеют от 6000 до 20 000 витков того же провода, что и первичная обмотка.

Коэффициент трансформации междуламповых трансформаторов, т.е. отношение количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной обмотки, берутся в пределах от 1:2 до 1:5.

Казалось бы, что для большего усиления надо иметь большие коэффициенты трансформации. Однако при повышении коэффициента трансформации даже только до 1:4, 1:5 трансформаторы уже дают заметно худшее качество воспроизведения звука, чем трансформаторы с коэффициентом 1:2. Причина в том, что при очень большом количестве витков во вторичной обмотке ее собственная емкость становится настолько большой, что ухудшает трансформацию верхних звуковых частот.

Кроме того, намотанный тонким проводом междуламповый трансформатор является наиболее надежной деталью приемника или усилителя.

Поэтому по возможности междуламповый трансформатор не следует применять.

Применение переходных трансформаторов в сетевых приемниках нежелательно ещё потому, что при использовании междулампового трансформатора очень трудно избавится от прослушивания фона переменного тока. Это явление вызывается тем, что магнитный поток силового трансформатора не весь замыкается по сердечнику. Часть потока проходит в окружающем пространстве, пересекает витки обмотки междулампового трансформатора и наводит в нем переменное напряжение. Наведенное напряжение усиливается и, попадая в громкоговоритель, создает неприятное гудение.

Расчет сетевого (силового) трансформатора

Классический расчет трансформатора достаточно сложен и требует знания почти всех характеристик, которые мы не можем знать, т. к. для использования мы берем всегда случайно попавший к нам сердечник. Поэтому, здесь для расчета трансформатора предлагается эмпирический метод, многократно проверенный радиолюбителями и основанный на практическом применении.

Для расчета сетевого трансформатора необходимо знать исходные данные, а именно напряжения и токи каждой обмотки. Первым шагом является определение суммарной мощности, которая вычисляется как сумма мощностей, потребляемой каждой об-моткой (мощность — это произведение тока на напряжение), поэтому:

, где U1I1, U2I2 и т.д. — произведения напряжений и то-ков вторичных обмоток (здесь ток — это максимальный ток нагрузки). Теперь определяем габаритную мощность, которая получается при делении на КПД:

КПД заранее знать нельзя, но ее можно определить по таблице 1:

Зная габаритную мощность трансформатора, находим сечение рабочего керна его сердечника, на котором находится катушка:

S — получается в квадратных сантиметрах.

Теперь находим ширину рабочего керна сердечника по формуле:

По полученному значению а (см.) выбираем из имеющихся в наличии сердечников данное значение (можно больше), и находим толщину пакета с (см.):

Теперь определяем количество витков, приходящихся на 1 вольт напряжения:

Коэффициент К обычно лежит в пределах от 35 до 60. В первую очередь он зависит от свойств пластин стали сердечника. Для стали толщиной 0,35 мм, для сердечников С-образной формы, витых из тонкой стали, К=35. Для сердечников О-образной формы, собранный из П- или Г-образных пластин без отверстий по углам, берем К=40. Если применяются пластины типа Ш без отверстий, то К=45, с отверстиями К=50. Для пластин Ш-образной формы с отверстиями, толщиной 0,35 мм, К=60. Т.е. значением К можно варьировать, но учитывать, что уменьшение К облегчает намотку, но ужесточает работу трансформатора. При применении пластин из высококачественной стали этот коэффициент можно немного уменьшить, а при низком качестве нужно увеличить.

Теперь можно найти количество витков первичной обмотки:

Для определения количества витков вторичной обмотки, необходимо вводить дополнительный коэффициент m, учитывающий падение напряжения на ней:

Коэффициент m зависит от силы тока, протекающего по данной обмотке, табл.2:

Диаметр проводов вторичных обмоток можно найти:

где d-диаметр провода по меди, мм; I-сила тока в обмотке, А; p-коэффициент, учитывающий допустимый нагрев, зависящий от марки провода, табл. 3:

Силу тока в первичной обмотке можно определить так:

Пример расчета

Нужно рассчитать трансформатор со следующими данными:

U1=6,3В, I1=1,5А; U2=12В, I2=0,3А; U3=120В, I3=0,059А. Находим суммарную мощность: Рсумм=6,3*1,5+12*0,3+120*0,059=20,13 Вт. С помощью табл.1 определяем габаритную мощность: Рг=20,13/0,85=23,7 Вт. Находим сечение трансформатора:

Находим приближенное значение ширины рабочего керна:

Выбираем пластины трансформатора типа Ш-19, для которых а=1,9 см, и находим толщину пакета:

с=S/a=5,84/1,9=3,1 см.

Фактически полученное сечение рабочего керна сердечника:

S=ac=1,9*3,1=5,89 см2.

Определяем коэффициент К. Допустим, что используются пластины трансформаторной стали типа Ш-19 без отверстий по углам. Тогда К=45.
Находим количество витков на 1 В:

n=K/S=45/5,89=7,64.

Определяем количество витков первичной обмотки при питании от сети напряжением 220 В:

WI=UI*n=220*7,64=1680 витков.

Находим из табл. 3 коэффициент m для каждой из вторичных обмоток:
при I1=1,5A, m1=1,04;

при I2=0,3A, m2=1,02;

при I3=0,059A, m3=1,00.

Определяем количество витков каждой из вторичных обмоток с округлением до ближайшего целого числа:

W1=m1U1n=1,04*6,3*7,64=50 витков;

W2=m2U2n=1,02*12*7,64=94 витков;

W3=m3U3n=1,00*120*7,64=917 витков;

Находим силу тока в первичной обмотке:
I1=Pг/Uсети=23,7/220=0,108 А.

Находим диаметр провода первичной обмотки:

Находим диаметры проводов вторичных обмоток. Для этого составляем таблицу намоточных данных, где диаметры проводов по меди выбраны из ближайших больших стандартных значений, а диаметры проводов в изоляции взяты на 10% больше, чем диаметры проводов по меди, табл. 4.

Практическое применение трансформатора

Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей:

1. Для передачи и распределения электрической энергии.

Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В (рис. 6)

Рис. 6. Трансформатор в схеме передачи и распределения энергии

2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.

3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.

4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.

5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.

Список используемой литературы

1. Боровик С.С., Бродский М.А. Ремонт и регулировка бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Вышэйшая школа. Минск, 1989.

2. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины. Т.1. Высшая школа. М., 1987.

3. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры, Москва «Радио и связь», 1994.

4. http://elcs.narod.ru/articles2.html

5. http://model.exponenta.ru/electro/0070.htm

Похожие рефераты:

Электрические аппараты

Синхронные машины. Машины постоянного тока

Оборудование летательных аппаратов

Электронные схемы для дома и быта

Ответы к экзаменационным билетам по физике 11 класс (ответы к 29 билетам)

Полные ответы на билеты по автоделу (экзамен 2002)

Наладка электрооборудования

Виды и применение трансформаторов

Трехфазные электрические цепи, электрические машины, измерения электрической энергии, электрического освещения, выпрямления переменного тока

Электрооборудование автомобилей

Билеты по физике

Трансформаторы

Техническое обслуживание рельсовых цепей

Монтаж и эксплуатация электрооборудования

Электротехнические материалы, применяемые в силовых трансформаторах

Генератор электрических искр – генератор новых идей

Энергосбережение на современном этапе


Измерительные трансформаторы напряжения реферат по новому или неперечисленному предмету

Министерство высшего профессионального образования. Самарский Государственный Технический Университет. Кафедра: «ЭПП» Реферат по предмету ПЭЭ Измерительные трансформаторы напряжения Работу выполнил: студент III-ЭТ-10 Ломакин С. В. Проверил: ДашковВ. М. Самара 2003г. Измерительные трансформаторы напряжения. а)Общие сведения и схемы соединения Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/ F 0D 63 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а ко вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик. Рис.1 Схема включения трансформатора напряжения : 1- первичная обмотка; 2- магнитопровод; 3- вторичная обмотка; Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением: где U1ном , U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно. Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения F 0 B 4100 Так же как и трансформаторах тока , вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 1800. Это определяет угловую погрешность. В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3. Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos F 06 A вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток. Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей. В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных напряжения ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов.Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитний стали. На рисунке 3 показана установка такого трансформатора в комплектном токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, расположенного на вводеВН, присоединяется к пружинящим контактам, закреплённым на токопроводе1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми люками 4 болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток НН выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом. Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, соединенные по схеме, показанной на рисунке 2, в. Такие трансформаторы предназначены для присоединения приборов контроля изоляции. Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ-06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10,15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны. Трансформаторы ЗНОЛ-06 предназначены для установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформаторов НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 – для замены НОМ-6 и НОМ-10. На рис. 5. показан однофазный двухобмоточный трансформатор с незаземленными выводами типа НОЛ.08-6 на 6 кВ. Трансформатор представляет собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы первичной обмотки А,Х, выводы вторичной обмотки расположены Рис. 5. Трансформатор напряжения на переднем торце трансформатора НОЛ.08-6. и закрыты крышкой. В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопрводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис.6) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанные на Uф/2. Т.к. общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф/2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на Uф/2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распоределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом. Трансформаторы напряжения (TV) на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют четыре блока, т.е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности и поэтому трансформаторы НКФ 330 и НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис.6). Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты, Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис 6,б показана установка НДЕ-500-72. При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяется трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150. Рис. 6 трансформатор напряжения НДЕ: а) схема б) установка НДЕ-500-72: 1- делитель 2- разъединитель

Трансформатор трёхфазно-однофазный

Изобретение относится к схемам распределительных сетей переменного тока и может быть использовано для преобразования энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки потребителей бытового и промышленного назначения от трехфазной сети.

Известно устройство для симметричного распределения однофазной нагрузки по фазам трехфазной сети, представляющее собой трехфазный разделительный одно- или многообмоточный (во вторичной цепи) трансформатор потребителя, отличающийся тем, что каждая из вторичных обмоток имеет независимые от основной обмотки дополнительные витки, предназначенные для компенсации падения напряжения на линии, а каждый из потребителей многообмоточного разделительного трансформатора запитан от своей или от общей (для однообмоточного трехфазного трансформатора) вторичной обмотки, в которой линия каждого потребителя запитана от трех фазных катушек трансформатора, соединенных последовательно, любые две из которых включены согласованно, а третья — встречно. (См. RU 2506676 С2, кл. H02J 3/00).

Недостатком известного решения является сложность и избыточная материалоемкость.

Наиболее близким по технической сущности – прототипом — является симметрирующий трехфазно-однофазный трансформатор переменного напряжения, содержащий обмотки фаз A1, В1 и С1, соединенные в «зигзаг», причем выходами нагрузки являются места соединения концов полуобмоток фаз В1 и С1 (см. RU №2321133 С1, Фиг. 2).

Недостатком известного устройства является избыточная материалоемкость, что вызвано протеканием тока нагрузки через все четыре полуобмотки соответствующих обмоток и соответственно влечет необходимость увеличения сечения провода, используемого для намотки этих обмоток. В свою очередь, использование провода большего сечения приводит к увеличению массогабаритных параметров известного решения.

Кроме того, нагрузки для своего безопасного и надежного функционирования зачастую требуют подключения одного из своих выводов к нейтральному проводу питающей сети. Известное решение исключает возможность такого подключения своих выходов нагрузки к нейтральному проводу питающей сети, что, в свою очередь исключает использование подобных нагрузочных устройств и тем самым сужает область применения известного решения.

Техническим результатом является снижение материалоемкости и массогабаритных параметров трансформатора, а также обеспечение возможности подключения одного из выходов нагрузки к нейтральному проводу питающей сети.

Указанный технический результат достигается тем, что в трансформаторе трехфазно-однофазном, содержащем соединенные в «зигзаг» обмотки, начала их первых половин являются входами фаз A1, B1, С1 питающей сети, а начала вторых половин обмоток соединены между собой, при этом соединение начал вторых половин обмоток является одним из двух выходов однофазной нагрузки, другой выход однофазной нагрузки соединен с входом фазы А1 питающей сети, а обмотки выполнены на трехстержневом магнитопроводе.

Кроме того:

— обе половины каждой соответствующей обмотки соединены между собой своими концами;

— выход однофазной нагрузки, соединенный с началами вторых половин обмоток, соединен с нейтральным проводом питающей сети;

— все три стержня магнитопровода выполнены равного сечения;

— стержни магнитопровода выполнены прямоугольного сечения.

Конструкция трансформатора трехфазно-однофазного поясняется с помощью чертежа, где показана схема соединения обмоток трансформатора.

На чертеже сделаны следующие обозначения.

1, 2 и 3 — первые половины обмоток фаз A1, В1 и С1 соответственно, 4, 5 и 6 — вторые половины обмоток фаз С1, Ф1 и В1 соответственно, 7 и 8 — зажимы выходов однофазной нагрузки, 9, 10 и 11 — зажимы фаз трехфазной питающей сети A1, В1 и С1 соответственно.

Трансформатор трехфазно-однофазный выполнен на трехстержневом магнитопроводе со стержнями прямоугольного сечения равной площади и содержит три обмотки, соединенные по схеме «зигзаг», причем каждая из трех обмоток состоит из двух половин: первая половина обмотки — со стороны питающей сети и вторая половина обмотки, последовательно соединенная с первой. Процесс намотки каждой из половин обмоток обуславливает наличие начала и конца соответствующей половины обмотки. Обе половины каждой из обмоток соединены между собой концами соответствующих половин обмоток. Начала первых половин 1-3 обмоток подключены к фазам A1, B1, С1 питающей сети, а начала вторых половин 4-6 обмоток соединены между собой, подключены к зажиму С2 однофазной нагрузки и являются первым выходом однофазной нагрузки. Второй выход однофазной нагрузки А2 соединен с фазой А1 питающей сети.

Первый выход однофазной нагрузки, соединенный с началами вторых половин обмоток, может быть соединен с нейтральным проводом питающей сети.

Все три обмотки выполнены проводом равного сечения.

Трансформатор трехфазно-однофазный работает следующим образом.

Трансформатор трехфазно-однофазный обеспечивает преобразование энергии трехфазной сети в энергию для питания однофазной нагрузки, симметрично отбирая мощность от всех трех фаз питающей сети. При этом обеспечиваются наиболее благоприятные условия работы трансформатора.

При подаче на входы A1, B1, С1 трехфазного напряжения питающей сети на выходах нагрузки А2, С2 формируется выходное однофазное напряжение. При подключении нагрузки к выходам А2, С2 через нагрузку протекает ток.

Благодаря работе в автотрансформаторном режиме габаритная мощность трансформатора может быть снижена примерно в два раза по сравнению с соответствующим показателем устройства по RU №2506676; масса и стоимость материалов трансформатора также могут быть снижены.

Благодаря тому, что один из выходов нагрузки, а именно А2, соединен непосредственно с одной из фаз питающей сети А1, часть тока нагрузки отбирается непосредственно от сети, минуя обмотку трансформатора. Вследствие этого сечение проводов обмоток может быть уменьшено по сравнению с прототипом, что дает возможность снижения габаритной мощности трансформатора примерно на 25%, по сравнению с прототипом, что, в свою очередь, позволяет уменьшить расход материалов (стали магнитопровода и обмоточного провода) и снизить массу и стоимость трансформатора.

Трансформатор трехфазно-однофазный обеспечивает возможность соединения с нейтральным проводом питающей сети выхода нагрузки С2. Таким образом, нагрузка, требующая соединения с нейтралью, может быть подключена к нейтральному проводу питающей сети своим соответствующим выводом.

Несмотря на простоту конструкции трансформатора, уровень техники не содержит решений, характеризующихся совокупностью сформулированных признаков.

Трансформатор трехфазно-однофазный содержит всего три обмотки, т.е. минимально возможное их количество, что обуславливает простоту конструкции и технологичность изготовления.

Отбор тока нагрузки непосредственно от сети, минуя обмотку трансформатора, обеспечивает снижение массогабаритных параметров устройства и снижение материалоемкости, а также обеспечивает упрощение конструкции и повышает технологичность изготовления устройства.

Меньший объем провода способствует повышению КПД устройства, так как приводит к снижению потерь в обмотках, а уменьшение массы магнитопровода позволяет снизить потери в трансформаторной стали, что повышает КПД трансформатора трехфазно-однофазного.

Трансформатор трехфазно-однофазный может быть изготовлен с использованием стандартного трансформаторного железа и обмоточной проволоки.

Таким образом, трансформатор трехфазно-однофазный обладает более низкими материалоемкостью, массой и габаритами, а также обеспечивает возможность подключения одного из выходов нагрузки к нейтральному проводу питающей сети, что расширяет область применения трансформатора трехфазно-однофазного.

Трансформаторы | reshebniki-online.com

Работа однофазного трансформатора вхолостую

Трансформаторами в электротехнике называют такие аппараты, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передаётся другой неподвижной катушки из проводника, не связанной с первой электрически. Звеном, передающим энергию от одной катушки к другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

На рисунке №1а
изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек расположенных коаксиально одна над другой. К катушки подводится переменный ток от генератора переменного тока: эта катушка называется первичной катушкой (первичной обмоткой). От вторичной катушки соединяется цепь с приёмниками электрической энергии. Действие трансформатора заключается в прохождении тока в первичной обмотке создавая магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создаваемую их катушку но и вторичную обмотку. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображённой на рисунке №1b.
Как видно на рисунке, все силовые линии замыкаются вокруг проводников первой катушки, но часть из них (1,2,3,4) замыкаются также вокруг проводников второй катушки. Таким образом, вторая катушка является магнитно связной с первой катушкой при посредстве магнитных силовых линий. Степень магнитной связи первой и второй катушек, при коаксиальном расположений их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовые линии первой катушки сцепляется с второй катушкой. Так как через первую катушку проходит переменный ток, то есть ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться по тому же закону. В результате изменения тока в первой катушки обе катушки пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и своё направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в первой катушке индуктируется электродвижущая сила самоиндукции,
а во второй катушке индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы второй катушки соединить с цепью приёмников электрической энергии то в этой цепи появится ток, следовательно, приёмники получат электрическую энергию. В тоже время к первой катушке от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь второй катушки. Таким образом, электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток. Магнитная связь двух обмоток оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой. Из рисунка №1b
, что только часть силовых линий первой катушки замыкается только вокруг второй катушки. Другая часть силовых линий замыкается только вокруг первой катушки. Эти силовые линии в передачи электрической от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния
.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рисунке №2
однофазный трансформатор так называемого стержневого типа
. У него первичные и вторичные расположены на железных стержнях соединённых с торцом железными накладками называемые ярмами.
Таким образом два стержня и два ярма образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками, Это железное кольцо называемое сердечником
трансформатора.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рисунке №3
однофазный трансформатор так называемого броневого типа
. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике, образуемом двумя стержнями двух железных колец, Кольца окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронёй, поэтому трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток разбивается на две равные части, замыкающиеся каждая в своём железном кольце. Применением замкнутых железных магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА — Лабораторная работа

Основная часть (выдержка)

Ток I10 очень мал и обычно не превышает нескольких процентов от но-минального первичного тока. Поэтому с большой степенью точности уравне-ние (1.5) можно записать

(1.8)

Обычно , поэтому 0 близок к 90.

При холостом ходе отношение первичного ко вторичному напряжению равно с большой точностью коэффициенту трансформации

(1.9)

Мощность Р0, потребляемая трансформатором в режиме ХХ, равна маг-нитным потерям (потери в стали), т.е. Р0  Рст.

2.2 Нагрузочный режим трансформатора

Под нагрузочным режимом трансформатора понимают такой режим ра-боты, когда вторичная обмотка замкнута на нагрузку Zн и по ней протекает ток I2.

Уравнения электрического состояния нагруженного трансформатора для первичной и вторичной цепей на основании второго закона Кирхгофа соответ-ственно будут иметь вид

(1. 10)

(1.11)

где R2 – активное сопротивление вторичной обмотки;

Х2 – реактивное сопротивление вторичной обмотки.

Из выражения (1.8) с учетом (1.4) следует, что при постоянном значении действующего напряжения сохраняется постоянной амплитуда потока Фm в магнитопроводе. Поэтому МДС первичной обмотки трансформатора при холо-стом ходе w1I10 должна быть равна сумме МДС обеих обмоток при нагрузке

(1.12)

После преобразования (1.12) получим

(1.13)

где — называют током вторичной обмотки, приведенным к числу витков первичной обмотки.

Составляющая тока первичной обмотки , создающая магнитный поток в трансформаторе при холстом ходе, постоянна. Составляющая тока , следо-вательно, и , зависит от нагрузки.

Основные свойства трансформатора определяются его рабочими харак-теристиками, представляющими зависимость первичного тока , выходного напряжения U2, к. п.д. и коэффициента мощности cos  в функции тока нагруз-ки. Эти характеристики получают из опытных данных или расчетным путем из анализа схемы замещения трансформатора. Параметры схемы замещения опре-деляют из опытов холостого хода и короткого замыкания (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3

На схеме замещения параметры вторичной цепи «приводятся» к первич-ной в соответствии с выражениями :

Е2 = kZ2; U2 = kU2; Zн = k2Zн; R2 = k2R2 ; X2 = k2X2.

2.3 Опыт короткого замыкания

Различают опыт короткого замыкания и режим аварийного короткого за-мыкания трансформатора.

Под опытом короткого замыкания трансформатора понимается такой режим, при котором его вторичная обмотка при испытании замкнута накорот-ко, а к первичной обмотке подводится пониженное напряжение, которое назы-вается напряжением короткого замыкания U1к, при этом в обмотках протекают номинальные токи I1н и I2н.

Опыт короткого замыкания проводится для определения напряжения U1к, электрических потерь в обмотках Робм, параметров схемы замещения

Rк = R1 + R2, Xк = Х1 + X2.

Мощность, измеряемая в первичной цепи в режиме короткого замыка-ния, равна приближенно электрическим потерям на нагрев обмоток трансфор-матора

Рк.з. = Робм.

Мощностью магнитных потерь в стали Рст можно пренебречь, так как U1 мало, следовательно, мал и рабочий магнитный поток, так как

U1 = 4,44f1Фm.

Конструкторско-технологические предложения по совершенствованию однофазного трансформатора с пластинчатым магнитопроводом Ставинского А.А., Цыганова А.М. :: ССРН

Электротехника и электромеханика, (6), 11–17, 2020 г., https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.6.02

7 страниц

Опубликовано: 22 апр 2021

Дата написания: 2020

Аннотация

Гол.Цель работы — анализ особенностей и обоснование преимуществ пространственной радиальной электромагнитной системы однофазного трансформатора с прямоугольными сечениями стержней заряженного магнитопровода. Методология. Усовершенствование однофазных трансформаторов возможно путем конструктивно-геометрических преобразований активных элементов. Обоснование преимуществ таких преобразований достигается методом инвариантных целевых функций с безразмерными компонентами оптимизации и универсальными относительными управляемыми переменными.Результаты. Замена прямоугольных контуров вариантов плоского магнитопровода на шестигранный приводит к уменьшению объема стали и потере трех угловых зон изменения направления магнитного потока относительно текстуры по сравнению с плоскими аналогами. Разделение обмоток на секции с расположением на трех стержнях приводит к уменьшению средней длины катушки. Оригинальность. Трехжильный магнитопровод может состоять из стержневых и яремно-угловых параллелограммных пластин из анизотропной и изотропной электротехнической стали.Комбинацию сталей целесообразно комбинировать методом сварки заготовок в сборе с последующим разделением на шевронные яремно-стержневые элементы. Призванным методом разработаны математические модели массо-стоимостных потерь и потерь активной мощности вариантов однофазной электромагнитной системы трансформатора со стержневыми и броневыми планарными и пространственными радиальными трехжильными магнитопроводами. Практическая значимость. Установлено, что снижение экстремумов массо-стоимостных показателей, а также расчетное снижение, при условии равенства коэффициентов дополнительных потерь, экстремумов потерь однофазной радиальной трехстержневой системы трансформатора относительно планарного аналога со стержневым запасом магнитопровода из анизотропной стали соответственно 13,0-12,3 %, 15,3-10,1 % и 15,1-18,1 % с медными обмотками и 10 ,8-10,2 %, 12,8-13,7 % и 12,6-12,3 % с алюминиевыми обмотками.Основные показатели традиционных однофазных систем со стержневыми и броневыми магнитопроводами различаются незначительно, что согласуется с ранее известными данными оптимизации и расчета трансформаторов.

Ключевые слова: трансформатор однофазный , варианты электромагнитной системы, целевые функции, комбинация электротехнических сталей, масса, стоимость, потери

Рекомендуемое цитирование:
Рекомендуемая ссылка

Ставинский, А. А., Цыганов А. М. Конструкторско-технологические предложения по совершенствованию однофазного трансформатора с пластинчатым магнитопроводом (2020). Электротехника и электромеханика, (6), 11–17, 2020 г., https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.6.02, доступно в SSRN: https://ssrn.com/abstract=3824209