Трансформаторы. Классификация по назначению

1.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

2.

Принцип действия трансформатора
ψ1 = w1Ф
ψ2 = w2Ф

3.

электростанция
повышающий
трансформатор
линия
электропередач
потребители
линия
электропередач
понижающий
трансформатор

4.

УРОВНИ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ, ПЕРЕДАЧЕ И
РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ПРОИЗВОДСТВО
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
6…30 кВ
ТРАНСПОРТИРОВКА
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ПО ЛИНИЯМ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
110, 220, 330, 400, 500, 750, 1150 кВ
ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ПРЕДПРИЯТИЯМИ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
( 0,38 … 6 (10) кВ )
И ТРАНСПОРТА
(~25 кВ, =3 кВ)

5.

Классификация ПО НАЗНАЧЕНИЮ
силовые трансформаторы
мощность от 5 кВА до 1600 МВА
Силовой трансформатор 630 МВА 330 кВ
Самый мощный трансформатор в России
Трехфазный силовой
трансформатор 400 кВА
Для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем,
распределительных сетях и в электроустановках, предназначенных для
приема и использования электроэнергии.

6.

Классификация трансформаторов
ПО НАЗНАЧЕНИЮ (продолжение)
специальные
Преобразовательные
Измерительные
Тяговые
Печные
Сварочные
Трансформаторы радиоэлектронной аппаратуры

7.

Классификация трансформаторов
ПО ЧИСЛУ ФАЗ
однофазные
трехфазные

8.

однообмоточные
автотрансформаторы
двухобмоточные
Классификация
трансформаторов
ПО ЧИСЛУ ОБМОТОК
многообмоточные

9.

Автотрансформатор 750 кВ

10.

Классификация трансформаторов
ПО СПОСОБУ ОХЛАЖДЕНИЯ
масляные
сухие
Трансформатор с масляным
охлаждением и принудительной
циркуляцией воздуха

11.

Классификация трансформаторов
ПО ТИПУ СЕРДЕЧНИКА
броневые
стержневые

12.

Устройство однофазного стержневого (а) и броневого (б) трансформаторов

13.

Трехфазная трансформаторная группа
трехфазный трехстержневой трансформатор
бронестержневой трансформатор

14.

Сердечники трансформаторов
Поперечное сечение магнитопровода
Сборка сердечника
1-3 листы сердечника, 2-4 листы ярма
Сердечники маломощных трансформаторов

15.

16.

Типы обмоток трансформаторов
концентрические
дисковые
Концентрические
трехслойные

17.

Конструкция трансформатора

18.

Идеальный трансформатор
отсутствуют потери энергии
r1 = r2 = 0 pс = 0
С=1 – коэффициент электромагнитной связи обмоток трансформатора

19.

Электрические соотношения в идеальном
трансформаторе
Коэффициент трансформации

20.

Работа однофазного трансформатора в режиме холостого хода
u = Um sinωt
pc = 0
К определению реактивной составляющей тока
намагничивания
i0 = i0r
i0 = i0a + i0r
Гармонический состав кривой
тока намагничивания

21.

Трехфазный трансформатор с соединением обмоток Y/Д
Сдвиг по фазе для γ=1 будет 1200
ν =3
для γ=3 и кратной 3 сдвиг будет 3600, или 00

22.

Работа трехфазного трансформатора в режиме
холостого хода
Соединение
Д/У
Гармонический состав
кривой магнитного потока
Соединение
У/У
Магнитный поток
третьей гармоники
КОМПЕНСИРОВАН
Магнитный поток
третьей гармоники
НЕ КОМПЕНСИРОВАН
Форма кривой ЭДС и
напряжений,
результирующего потока
СИНУСОИДАЛЬНАЯ
Кривые ЭДС,
напряжений, потоков
НЕСИНУСОИДАЛЬНЫ
содержат третью
гармонику

23.

Влияние третьей гармоники потока
Если Ф3m = 10%Ф1m то Е3m = 30%Е1m
ПО ЭТОЙ ПРИЧИНЕ МОЩНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ СО СХЕМОЙ У/У
ПРИМЕНЯЮТСЯ КРАЙНЕ РЕДКО
Распределение магнитных потоков фаз третьей гармоники при различных
конструкциях сердечника

24.

Потоки рассеяния
Фσ1, Фσ2 – потоки рассеяния
Явление неполной
электромагнитной связи называется
электромагнитным рассеянием.

25.

Схема работы трансформатора
под нагрузкой
Фσ1
Еσ1
ФS
Фσ2
Е1
Е2
Еσ2

26.

Уравнения напряжения трансформатора
u1 + e1 +eσ1 = i1r1
e2 + eσ2 = i2r2 + u2
Xσ1 = ω Lσ1
Xσ2 = ω Lσ2
F0 = I0w1
Xσ1, Xσ2 – индуктивные сопротивления рассеяния

27.

Уравнения напряжений и намагничивающих
сил трансформатора:

28.

Приведение вторичной обмотки к первичной
Приведение ЭДС и напряжений вторичной обмотки к первичной
Приведение токов вторичной обмотки к первичной
E2 I2 = E2’ I2’
Приведение сопротивлений вторичной обмотки
I22r2 = I2’2r2’
Приведение сопротивлений нагрузки

29.

Приведенный трансформатор
или
Схема однофазного двухобмоточного
трансформатора
Схема замещения без учета магнитных
потерь

30.

Учет потерь в стали в схеме замещения
К учету магнитных потерь в
схеме замещения
Упрощенная схема замещения
Схема замещения без учета магнитных
потерь
Схема замещения с учетом
магнитных потерь

31.

при холостом ходе
при коротком замыкании

32.

Опыт холостого хода трансформатора
Схема испытаний для однофазного
трансформатора
Схема испытаний для трехфазного
трансформатора
P0 = pc
U2’= E2’
Io = I1

33.

Внешний вид характеристик холостого хода

34.

В трехстержневом трансформаторе в режиме холостого хода
действующее значение токов крайних фаз больше чем ток средней фазы

35.

Векторная диаграмма при холостом ходе

36.

Опыт короткого замыкания трансформатора
Схема испытаний для однофазного
трансформатора
Схема испытаний для трехфазного
трансформатора
P1к = pэл1 + pэл2
=0

37.

Внешний вид характеристик короткого замыкания

38.

=0
Напряжение короткого замыкания
uк = (5,5 – 15,0)%
Uк – напряжение при Iк = Iн

39.

Работа трансформатора под нагрузкой
Е1 = 4.44wfФ
U1 = const
Ф = const

40.

Векторная диаграмма трансформатора
активно-индуктивная
активно-емкостная нагрузка

41.

Упрощенная векторная диаграмма

42.

Внешние характеристики трансформатора
U1H const , f1 const , cos 2 const.
при
U 2 F ( I 2 ),
Большой и средней мощности
Малой мощности
Для силовых трансформаторов
U H 2...5%;

43.

Изменение напряжения трансформатора

44.

Способы регулирования напряжения на выходе
трансформатора

45.

Потери и КПД трансформатора
Энергетическая диаграмма трансформатора

46.

Зависимость КПД от коэффициента
нагрузки

47.

Схемы и группы соединений обмоток трансформаторов
Группы соединений однофазного
трансформатора

48.

Параллельная работа трансформаторов
Для достижения наилучших условий
параллельной работы трансформаторов
необходимо, чтобы общая нагрузка
распределялась между параллельно
работающими трансформаторами
пропорционально их номинальным мощностям
Ток нагрузки равен арифметической сумме
вторичных токов трансформаторов
При отсутствии нагрузки вторичные токи
трансформаторов также равны нулю
1.одинаковые группы соединения обмоток
2. равные коэффициенты трансформации
3. равные напряжения короткого замыкания

49.

Условие одинаковости групп соединений обмоток

50.

Условие равенства коэффициентов трансформации

51.

Параллельная работа при разных
сопротивлениях КЗ