88818

Обзор трансформаторов и их основных параметров

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми броневыми или тороидальными. Такие трансформаторы называются воздушными. Трансформаторы с двумя обмотками называются двухобмоточными. Изготовляются трансформаторы у которых имеются три или более электрически не связанных обмоток.

Русский

2015-05-04

714 KB

4 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1 Обзор исполнительных органов с индуктивно-связанными обмотками 4

1.1 Общие сведения о трансформаторах 4

1.2 Области применения трансформаторов 6

1.3 Обзор трансформаторов и их основных параметров 8

2 Обзор критериев оценки качества  15

3 Классификация по критериальным параметрам 21

4 Обоснование базового варианта блочного трансформатора                       23

Список использованных источников 28

 Приложение А                                                                                                      31


ВЕДЕНИЕ

Трансформатор представляет собой устройство, которое преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий ферромагнитный сердечник. Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

В трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть. Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки трансформатора стержневого типа расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также система охлаждения.


1 ОБЗОР ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННЫМИ ОБМОТКАМИ

1.1 Общие сведения о трансформаторах

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения. Это устройство чаще всего состоит из двух (а иногда и большего числа) взаимно неподвижных электрически не связанных между собой обмоток, расположенных на ферромагнитном магнитопроводе. Обмотки имеют между собой магнитную связь, осуществляемую переменным магнитным полем. Ферромагнитный магнитопровод предназначен для усиления магнитной связи между обмотками. Иногда в трансформаторах ферромагнитный сердечник может отсутствовать. Такие трансформаторы называются воздушными. Они применяются в специальных случаях при преобразовании переменных токов высокой частоты. Обмотка трансформатора, потребляющая энергию из сети, называется первичной обмоткой, они подключаются к сетям с разными напряжениями. Обмотка, предназначенная для присоединения к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а подсоединяемая к сети с меньшим напряжением, – обмоткой низшего напряжения (НН). Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше – повышающим. В зависимости от включения тех или иных обмоток к сети каждый трансформатор может быть как повышающим, так и понижающим. Трансформаторы с двумя обмотками называются двух-обмоточными. Изготовляются трансформаторы, у которых имеются три или более электрически не связанных обмоток. Такие трансформаторы называются трех– или многообмоточными. Многообмоточные трансформаторы имеют несколько вторичных или первичных обмоток. В зависимости от числа фаз трансформаторы подразделяются на однофазные, трехфазные и многофазные. Существует много разнообразных их типов, различающихся как по назначению, так и по выполнению. Здесь, в первую очередь, следует выделить группу силовых трансформаторов, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях. Установленные на электрических станциях генераторы вырабатывают электрическую энергию относительно невысокого напряжения (до 32 кВ). Для передачи ее к потребителям, расположенным на расстоянии в несколько сотен или даже тысяч километров, для уменьшения сечения проводов линии и потерь в ней целесообразно эту энергию преобразовать, уменьшив ток в линии путем соответствующего повышения напряжения. Напряжение в начале линии передачи принимают тем выше, чем больше длина линии и передаваемая мощность. В современных сетях энергия передается при напряжениях 500–750 кВ. Повышение напряжения на электростанциях осуществляется с помощью повышающих трансформаторов. В конце линии передачи устанавливаются трансформаторы, которые понижают напряжение, так как для распределения энергии по заводам, фабрикам, жилым домам и колхозам необходимы сравнительно низкие напряжения. При передаче электрической энергии от места ее производства до места потребления требуется многократная ее трансформация. Поэтому мощность всех трансформаторов, установленных в сети, в 7–8 раз и более превышает общую мощность генераторов. Мощность силовых трансформаторов колеблется от нескольких киловольт-ампер до сотен мегавольт-ампер. Применяются также для преобразования числа фаз и частоты. Трансформаторы небольших мощностей находят широкое применение в устройствах связи, радио, телевидения, системах автоматики и др.

1.2 Области применения трансформаторов

Трансформаторы широко используются для следующих целей:

1. Для передачи и распределения электрической энергии. В настоящие время для высоковольтных линий электропередач применяются силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 кВ, мощностью до 1200 1600 МВА.

2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на входе и выходе преобразователя. Трансформаторы, применяются для этой цели, называются преобразовательными. Их мощность достигает тысячи киловольт-ампер, напряжение 110 кВ они работают при частоте 50 Гц и более. Рассматриваемые трансформаторы выполняют одно трех- и многофазными с регулированием выходного напряжения в широких пределах и без регулирования.

3. Для различных технологических целей сварки сварочные трансформаторы, питание электротермических установок электропечные трансформаторы и др. Мощность их достигает десятков тысяч киловольт-ампер при напряжение до 10 кВ они работают обычно при частоте 50 Гц.

4. Для включение электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов, например реле, в электрические цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности. Трансформаторы, применяемые для этой цели, называются измерительными. Они имеют сравнительно большую мощность, определяемую мощность, потребляемой электроизмерительными  приборами, реле и др.

5. Для питания различных цепей радио- и телевизионной аппаратуры устройств связи, автоматики и телемеханики, электробытовых приборов для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств для согласования напряжений и т.п. Трансформаторы, используемые в этих устройствах, обычно имеют малую мощность от нескольких вольт-ампер до нескольких киловольт-ампер, невысокое напряжение, работают при частоте 50 Гц и более. Их выполняют двух трех- и многообмоточными условия работы, предъявляемые к ним требования и принципы проектирования весьма специфичны. Как правило, трансформаторы питания изготавливаются комбинированными, т.е. позволяющими снимать несколько напряжений при этом первичная обмотка сетевая может быть выполнена в виде одной обмотки с двумя отводами или двух одинаковых обмоток с одним отводом в каждом из них. Во втором варианте первичная обмотка на различные напряжения 110, 127 или 220 В переключается специальным сетевым переключателем. Повышающая обмотка трансформатора питания выполняется со средним выводом при использовании двухполупериодного выпрямителя на двух диодах и без среднего вывода для мостовой схемы выпрямителя.

1.3 Технические характеристики трансформаторов

1.3.1 Трансформатор типа ТДЦ-400000/500-У1.  Силовой понижающий трехфазный двухобмоточный масляный трансформатор ТДЦ-400000 на напряжение 500 кВ предназначен для передачи и преобразования электрической энергии переменного тока. Трансформатор имеет масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией воздуха и масла (вид охлаждения ДЦ). Для охлаждения используются четыре охлаждающих устройства с маслоохладителями. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.2 Трансформатор типа ТЦ- 630000/330-У1.  Трансформатор этого типа масляный силовой трехфазный двухобмоточный с принудительной циркуляцией воздуха и масла, с ненаправленным потоком масла предназначен для работы в блоках электростанций. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.3 Трансформатор типа АТДЦТН-63000/150/110-УХЛ1. Автотрансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в линии СН в диапазоне ± 8 х 1,5 %, с системой охлаждения вида «М», «Д», «ДЦ» предназначен для связи электрических сетей напряжением 154, 220 и 110 кВ и питания местных потребителей. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.4 Трансформатор типа АТДЦТН-250000/220/110-У1. Автотрансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в линии СН в диапазоне ± 6 х 2,0%, с системой охлаждения вида «М», «Д», «ДЦ» предназначен для связи электрических сетей напряжением 220 и 110 кВ и питания местных потребителей. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.5 Трансформатор типа АОДЦТН-267000/500/220-У1. Автотрансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне СН в диапазоне ± 6 х 2,0%, скомбинированной системой охлаждения вида «М/Д/ДЦ». Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.6 Трансформатор типа ТРДНС-63000/35-У1. Трансформатор стационарный силовой масляный трехфазный двух обмоточный для собственных нужд электростанций. Трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в диапазоне ± 8 х 1,5 % с системой охлаждения вида «Д» предназначен для работы в электрических сетях комплектных трансформаторных подстанций. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.7 Трансформатор типа ТДТН-16000/110-У1, УХЛ. Трансформатор трехобмоточный класса 110 кВ, который выпускает компания Тольяттинский Трансформатор. Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на нейтрали обмотки высокого напряжения в диапазоне 16 % 9 ступеней (± 14,24 % ± 8 ступеней) без регулирования напряжения на стороны СН с системой охлаждения вида «М», «Д», «ДЦ» предназначены для работы на электрических сетях с глухо заземлённой нейтралью. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.8 Трансформатор типа ТДЦП-25000/220-У1. Основные узлы трансформатора ТДЦП 25000: остов, обмотки, главная изоляция, бак с арматурой, монтаж расширителя, установка вводов, система охлаждения, измерительная, контрольная и сигнальная аппаратура, транспортер. Магнитная система остова шихтованная, трехстержневая, однорамная с косым стыком. Обмотки НН, ВН концентрически расположены на трех стержнях магнитопровода. Завод изготовитель ООО «Тольяттинский Трансформатор».

1.3.9 Трансформатор типа aTSE 692/10 и aTSE 832/10. Сухие трансформаторы ТСГЛ / aTSE пригодны для работы в закрытом пространстве. Высота над уровнем моря места их установки не должна превышать 1000 метров. Температура окружающего воздуха может находился в интервале температур от –45°С до +40°С, если среднесуточная температура не превысит +30°С, а среднегодовая температура +20°С. Сухие трансформаторы охлаждаются естественной циркуляцией воздуха (АN) и поэтому в процессе эксплуатации трансформаторы должны быть установлены так, чтобы было обеспечено их эффективное охлаждение. Завод изготовитель BEZ Transformatory (Словакия).

1.3.10 Трансформатор типа ТС-16/0,66-УХЛ4. Эти трансформаторы обладают следующими преимуществами: они могут работать в сетях, подверженным перепадам напряжения, функционируют на совершенно различных объектах, внутри помещений с регулируемым климатом. При работе и монтаже рекомендуется избегать повышенной вибрации и ударов. Трансформаторы не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки над уровнем моря не более 1000 м. Завод изготовитель «Минский электротехнический завод им. Козлова В. И.»

1.3.11 Трансформатор типа ТСЗ-100/0,66-УХЛ4. Трехфазные трансформаторы, одни из самых экономически выгодных на сегодняшний день. В конструкцию трансформаторов ТСЗ входит наружный защитный кожух. Эти сухие трансформаторы в обязательном порядке комплектуются всем необходимым, в том числе гарантией от производителя. Трансформаторы не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки над уровнем моря не более 1000 м. Завод изготовитель «Минский электротехнический завод им. Козлова В. И.»

1.3.12 Трансформатор типа ТСЛ 400-2500 кВА. Трехфазные сухие трансформаторы с литой изоляцией типа ТСЛ (без кожуха) и ТСЛЗ (с кожухом) мощностью 400-2500 кВА и класса напряжения 10 кВ предназначены для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях к которым предъявляют повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности , экологической чистоты. Завод изготовитель Кентауский трансформаторный завод.

1.3.13 Трансформатор типа ТСЛ(З)-1600. Трансформатор с изоляцией из литой смолы разработан для работы в тяжелейших климатических условиях окружающей среды. высокая устойчивость трансформаторов к самовозгоранию и низкому выделению токсичных газов как для класса F0, так и для класса F1 Естественное охлаждение, осуществляемое атмосферным воздухом. Завод изготовитель Уральский завод трансформаторных технологий.

1.3.14 Трансформатор типа ТСГЛ-250/6/0,4. Трансформатор силовой сухой ТСГЛ трехфазный с  литой изоляцией напряжением до 10 кВ, предназначен для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии переменного тока номинальной частоты 50 Гц. Завод изготовитель Уральский завод трансформаторных технологий.

1.3.15 Трансформатор типаТСЗ-25/10. Эти трансформаторы предназначены для работы в помещениях в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от плюс 40 до минус 45оС, влажностью до 80 % при температуре 25 оС. Окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недопустимых пределах. Предназначены для установки в промышленных помещениях и общественных зданиях, к которым предъявляются повышенные требования в части пожаробезопасности и экологической чистоты. Завод изготовитель «Минский электротехнический завод им. Козлова В. И.»

1.3.16 Трансформатор типа ТСЗ-100/10. Этот трансформатор относятся к понижающим трансформаторам, предназначены для преобразования электроэнергии и оснащены обмотками высокого и низкого напряжения. Такое оборудование имеет минимальные потери холостого хода и пониженный уровень шума. Превосходно переносит большие перепады температур – от +40 до -45ºС. Трансформаторы не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки над уровнем моря не более 1000 м. Завод изготовитель «Минский электротехнический завод им. Козлова В. И.»

1.3.17 Трансформатор типа ТСЗ-1000. Трансформатор ТСЗ-1000 используется во многих отраслях народного хозяйства, он предназначен для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц. Они устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, к которым представляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты, обмотки и изоляционные детали активной части трансформаторов выполнены из материалов, не поддерживающих горения. Трансформаторы имеют высокую надежность, требуют минимальных затрат на обслуживание, экономичны, просты в эксплуатации. Завод изготовитель «Минский электротехнический завод им. Козлова В. И.»

1.3.18 Трансформатор типа ОСМ-4,0. Однофазные сухие трансформаторы серии ОСМ многоцелевого, промышленного и бытового назначения применяются для питания цепей управления, электроавтоматики, сигнализации, а так же для местного освещения. Завод изготовитель ООО «Электротехнический завод» г. Калуга.

1.3.19 Трансформатор типа ТНЭЗ-160/10. Трансформаторы с литой и воздушно-барьерной изоляцией с возможностью защищенного исполнения. Трансформаторы силовые сухие серии ТС3, ТС в кожухе, – силовые понижающие трехфазные двухобмоточные общего назначения мощностью от 100 до 2500кВА напряжением до 10кВ. Соответствуют стандартам МЭК- 76, ГОСТ 30297. Используются во многих отраслях народного хозяйства, предназначены для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц. Устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, которым предъявляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты.

1.3.20 Трансформатор типа ТНЭЗ-400/10. ТНЭЗ используются в комплектных трансформаторных подстанциях КТП УЗТТ, 2КТП, БКТП, во встроенных трансформаторных подстанциях ТП мощностью от 16 до 2500 кВА, напряжением 10 ( 6 ) / 0,4 кВ и предназначены для преобразования электроэнергии в сетях энергосистем и потребителей электроэнергии.

1.3.21Трансформатор типа ТМЗ-1000. Трансформатор трехфазный масляный герметичный серии ТМЗ мощностью 250-2500 кВА класса напряжения до 10 кВ, производства ОАО «Кентауский трансформаторный завод»,  понижающий с естественным масляным охлаждением, с ПБВ, включаемые в электрическую сеть переменного тока частотой 50 Гц, с азотной подушкой, предназначен для комплектных трансформаторных подстанций, изготавливаемых для нужд народного хозяйства. Трансформатор изготавливается в соответствии с ГОСТ 16555.

Наиболее важные параметры трансформаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры трансформаторов

Тип

изделия

Масса, т

Габариты,

м

Объем, м3

Схема соедин. обмоток

Потери, Вт

ХХ\КЗ

Uном,

кВ

ВН\НН

Рном, кВт

Тип

охлаждения

1

2

3

4

5

6

7

8

ТДЦ-400000/500-У1

313

7.1х2.4х4

68.16

Yн/D-11

155\785

525\20

400000

Маслянное

Продолжение Таблицы 1

1

2

3

4

5

6

7

8

ТЦ- 630000/330-У1

365

11.3х3.5х4.7

185.88

Yн/D-11

420\

1210

347\20

630000

Маслянное

АТДЦТН-63000/150/110-УХЛ1

115

9.7х6.4х8.2

509.05

Yн авто/

D-О-11

20\165

154\11

63000

Маслянное

АТДЦТН-250000/220/110-У1

197

10х7.1х9.2

653.25

Yн авто/

D –О-11

60\420

230\10

250000

Маслянное

АОДЦТН-267000/500/220-У1

176

8.9х7.5х10.3

687.52

1 авто/1-0-0

62\380

295\11

267000

Маслянное

ТРДНС-63000/35-У1

86

6.9х4.4х5.9

179.12

D/D-D-0-0

32\250

20\6

63000

Маслянное

ТДТН-16000/

110-У1, УХЛ

1

48

6.6х4.2х6

166.32

Yн/D/D-11-11

16\90

115\11

16000

Маслянное

ТДЦП-25000/220-У1

72

24х3х3.6

259.21

Yн/D-11

30\120

220\27

25000

Маслянное

aTSE 692/10

0.6

1х0.5х1.1

0.55

Δ/Yn-11

250\

1500

6\0.4

63

Сухое

aTSE 832/10

5.4

2х1.2х2.1

5.04

Y/Y n-0

430\

1830

6\0.4

2500

Сухое

ТС-16/0,66-УХЛ4

0.145

0.6х0.4х0.66

0.15

Yn/Y-0

115\440

0.66\0.23

16

Сухое

ТСЗ-100/0,66-УХЛ4

0.46

0.9х0.5х1.1

0.49

Yn/Y-0

390\880

0.66\0.23

100

Сухое

Продолжение Таблицы 1

1

2

3

4

5

6

7

8

ТСЛ 400-2500 кВА

0.475

08.х0.4х0.9

0.28

Δ/Yn-11

100\190

6\10

50

Сухое

ТСЛ(З) -1600

1.6

1.4х0.8х1.4

1.56

Δ/Yn-11

2800\

12500

6\0.4

400

Сухое

ТСГЛ-250/6/

0,4

1.8

1.5х0.9х1.9

2.56

Δ/Yn-11

900\3000

6\0.4

250

Сухое

ТСЗ-25/10

0.27

0.8х0.6х0.1

0.05

Y/Yn-0

150\600

6\0.4

25

Сухое

ТСЗ-

100 /10

0.61

1.2х0.7х1.3

1.09

Y/Yn-0

400\1700

10\0.23

100

Сухое

ТСЗ-1000/6

2.7

1.9х1.1х2.3

4.81

Y/Yn-0

1900\

8500

10\0.4

1000

Сухое

ОСМ-4,0

0.03

0.3х0.2х1.9

0.11

Δ/Yn-11

52\130

6\0.23

4

Сухое

ТНЭЗ-160/10

1.2

1.5х0.8х1.5

1.81

Y/Yn-0

-\2280

-\231

160

Негорючим жидким диэлектриком

ТНЭЗ-400/10

1.6

1.7х0.9х1.5

2.29

Y/Yn-0

-\4500

-\377

400

Него-рючим жидким диэлек-триком

ТМЗ-1000

3.2

1.8х1.2х1.8

3.88

Y/Yn-0

1600\

10800

6\0.4

1000

Него-рючим жидким диэлек-триком

2 ОБЗОР КРИТЕРИЕВ КАЧЕСТВА

В данном пункте рассмотрим параметры влияющие на характеристики трансформатора.

  1.  КПД

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением мощности P2, отдаваемой трансформатором в нагрузку, к мощности Р1, потребляемой из сети:

η = P2 / P1

Коэффициент полезного действия характеризует эффективность преобразования напряжения в трансформаторе.

При практических расчетах коэффициент полезного действия трансформатора вычисляют по формуле

η = 1 - (∑P - (P2 + ∑P), где ∑P = Pэл + Pмг - полные потери в трансформаторе.

В современных трансформаторах КПД достаточно велик и колеблется в пределах 97-99.9%

2. Номинальное напряжение

Номинальные напряжения трансформаторов устанавливаются для первичной и вторичных его обмоток при холостом ходе. Первичная обмотка трансформатора является приемником электрической энергии и поэтому для повышающих трансформаторов ее номинальное напряжение равно номинальному напряжению генераторов, а для понижающих - номинальному напряжению сети.

Номинальное напряжение трансформатора влияет на выбор конструкции изоляции между витками, катушками и изоляции отдельных частей обмотки относительно других токоведущих и заземляемых частей трансформатора.

Номинальное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению сети, в которой он устанавливается. Наибольший возможный длительный ток установки должен быть по возможности ближе к номинальному току трансформатора для получения наименьшей погрешности. Класс точности трансформатора выбирается в соответствии с его назначением.

3. Схема соединения обмоток

На практике чаще всего встречаются следующие схемы соединений: Yy, Dy, Yd, Yz и Dz. Кроме того, обмотки, соединённые в звезду и зигзаг, имеют нейтральную точку, которая может быть выведена или скрыта.

3.1. Схема соединений обмоток Yy используется, в основном, в трансформаторах небольшой номинальной мощности, питающих симметричные трёхфазные электроприемники. Иногда данный вид соединений применяется в схемах большой номинальной мощности, в том случае если требуются заземление нейтральной точки звезды.

Схема неудобна, принимая во внимание необходимость ограничения негативного влияния высших гармоник ряда v=3n (n=1,3,7…) в токе холостого хода при питании от трёхпроводной сети. Кроме того, она невыгодна при асимметричной нагрузке (токи нулевой последовательности), когда выведена нейтральная точка звезды вторичных обмоток. Это вызывает необходимость дополнительной, так называемой компенсационной, обмотки, соединённой в треугольник.

3.2. Схема соединения обмоток Dy используется, в основном, в понижающих трансформаторах большой мощности. Трансформаторы с таким соединением обмоток работают в составе систем питания токораспределительных сетей низкого напряжения. Как правило, нейтральная точка звёзды заземляется, обеспечивая возможность использования как линейного, так и фазного напряжений. Данное соединение очень выгодно, принимая во внимание сокращение третьей гармоники тока и токов нулевой последовательности при ассиметричной нагрузке.

3.3. Схема соединений обмоток Yd используется, в основном, в повышающих трансформаторах. Трансформатор с такой схемой соединений удобен, если нейтральная точка звезды первичной обмотки должна быть глухо заземлена или заземлена через дроссель. Соединение обмоток в треугольник в первичной или вторичной обмотках очень выгодно, из-за того, что третья гармоника намагничивающего тока протекает по замкнутой цепи треугольника и магнитный поток третьей гармоники практически отсутствует.

3.4. Схема соединений обмоток Yz и Dz используется, в основном, в понижающих трансформаторах небольшой номинальной мощностью. При такой схеме нейтральная точка соединения обмоток в зигзаг выведена на клеммную колодку для того, чтобы иметь возможность использовать фазные напряжения. Данное решение применяется редко, прежде всего, из экономических соображений. Сравнивая, например, звезду и зигзаг, при одинаковом номинальном токе и одинаковом сечении проводов, можно сделать вывод, что количество витков зигзага при одинаковом наименьшем линейном напряжении в 2/√3 раза превышает количество витков звезды, отсюда стоимость меди в зигзаге более чем на 15% превышает стоимость меди в звезде. Поэтому использование таких схем ограничивается, прежде всего, питанием асимметричных потребителей (например, в случае большого количества однофазных потребителей), когда необходимо симметричное распределение фазных напряжений во вторичной части трансформатора

4. Потери холостого хода и короткого замыкания

Для снижения потерь холостого хода (XX) применяется не только сталь более высокого качества, но и более современная конструкция магнитопровода.

Кроме потерь XX существуют потери короткого замыкания потери короткого замыкания (КЗ). В работающем трансформаторе ток, как правило, не равен номинальному и вместо потерь КЗ имеют место так называемые нагрузочные потери, которые при номинальном токе равны потерям КЗ, а при других значениях тока получаются пересчетом пропорционально квадрату тока. Нагрузочные потери это тепловые потери в обмотках от протекания по ним токов нагрузки и добавочные потери в обмотках и в элементах конструкции трансформатора. Добавочные потери зависят в основном от напряженности магнитного поля рассеяния. Поток поля рассеяния характеризуется тем, что сцепляется не со всеми обмотками и замыкается не только через активную сталь, но и через канал между обмотками и через окружающее пространство.

Благодаря отклонению потока рассеяния от направления оси обмотки часть его пересекает витки обмотки в радиальном направлении. Радиальный поток проходит перпендикулярно большему размеру сечения провода витков, в проводе наводится существенная вихревая ЭДС, и возникает заметный вихревой ток, который вызывает дополнительный нагрев провода.  Особенно резко это выражено у крайних витков и катушек обмоток в ряде крупных трансформаторов старой конструкции. Расчетами показано, что в концевых катушках добавочные потери в ряде случаев могут превышать основные тепловые потери в 34  раза.

Вследствие того что обмотки низшего напряжения (НН), рассчитанные на больший ток, выполняются из многих параллельных проводников, отдельные проводники занимают в магнитном поле различное положение и имеют несколько различную длину. Поэтому в отдельных проводниках возникают неодинаковые ЭДС и, поскольку концы этих проводников соединены вместе, в параллельных проводниках возникают уравнительные циркулирующие токи, т.е. в одних проводниках ток будет меньше, чем в других, за счет большего их сопротивления. А так как выбор сечения проводников ведется из расчета одинаковой плотности тока, то в результате перераспределения тока в ряде проводников получается большая плотность тока и, следовательно, нагрев больше расчетного и больше местные тепловые потери.

Снижения потерь КЗ достигают за счет уменьшения добавочных потерь, так как снизить тепловые потери в обмотках за счет снижения плотности тока в силовых трансформаторах обычно невыгодно (повышается расход меди и т.п.), а в наиболее крупных трансформаторах увеличить сечение меди почти не удается из-за транспортных ограничений.

5. Габаритные размеры и масса

Габаритные размеры являются немаловажными параметрами в выборе трансформатора. От них будут зависеть размеры желаемой системы автоматизации.

6. Тип охлаждения

Существует три основных типа охлаждения трансформатором, сухое, масляное и негорючим жидким диэлектриком.

Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы устанавливают внутри помещений (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности.

Трансформаторы с масляным охлаждением. В трансформаторах с естественным масляным охлаждением магнитопровод с обмотками погружают в бак, наполненный тщательно очищенным минеральным (трансформаторным) маслом. Трансформаторное масло обладает более высокой теплопроводностью, чем воздух, и хорошо отводит теплоту от обмоток и магнитопровода трансформатора к стенкам бака, имеющего большую площадь охлаждения, чем трансформатор. Погружение трансформатора в бак со специальным маслом обеспечивает также повышение электрической прочности изоляции его обмоток и предотвращает ее увлажнение и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий.

Трансформаторы, охлаждаемые негорючим жидким диэлектриком. Трансформаторы с таким типом охлаждения выполняют с герметизированным баком, который заполняют негорючим жидким диэлектриком. Обычно применяют синтетические изоляционные материалы — совтол и др., которые имеют примерно такие же электроизоляционные свойства и теплопроводность, как и трансформаторное масло. Трансформаторы с охлаждением типов Н и НД пожаробезопасны и могут устанавливаться в закрытых помещениях. Их выпускают мощностью 160—2500 кВ·А при напряжении 6 и 10 кВ. Совтол представляет собой смесь полихлордифенила (совола) с трихлорбензолом, который добавляется для уменьшения вязкости и температуры застывания смеси. При использовании совтола в умеренном климате он содержит 65% полихлордифенила и 35% трихлорбензола; для тропических условий соответственно 90 и 10%. Он дороже трансформаторного масла, токсичен, что требует тщательной герметизации системы охлаждения.


3 КЛАССИФИКАЦИЯ ПО КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРАМ

В этом пункте будут рассмотрены трансформаторы по различным критериальным параметрам. 

В ходе дипломного проекта по этому анализу выбран подходящий трансформатор с индуктивно-связанной обмоткой.

1. Классификация трансформаторов по массе

Классификация трансформаторов по массе представлена графически на рисунке 4.

Рисунок 4 – Гистограммы массы в зависимости от типа трансформаторов.

  1.  Классификация трансформаторов по объёму представлена графически на рисунке 5.

Рисунок 5 – Гистограммы объёма в зависимости от типа трансформаторов.

3. Классификация трансформаторов по мощности

Классификация трансформаторов по мощности представлена графически на рисунке 6.

Рисунок 6 – Гистограммы мощности в зависимости от типа                                         трансформаторов.

4. Классификация трансформаторов по потерям холостого хода

Классификация трансформаторов по потерям холостого хода представлена графически на рисунке 7.

Рисунок 7- Гистограммы потерь холостого хода в зависимости от типа трансформаторов.

5. Классификация трансформаторов по потерям короткого замыкания

Классификация трансформаторов по потерям короткого замыкания представлена графически на рисунке 8.

Рисунок 8- Гистограммы потерь короткого замыкания в зависимости от типа трансформаторов.

6. Классификация трансформаторов по номинальному напряжению ВН

Классификация трансформаторов по номинальной мощности представлена графически на рисунке 9.

Рисунок 9- Гистограммы номинального напряжения ВН в зависимости от типа трансформаторов

7. Классификация трансформаторов по номинальное напряжение НН

Классификация трансформаторов по номинальному напряжению НН представлена графически на рисунке 10.

Рисунок 10- Гистограммы номинального напряжения НН в зависимости от типа трансформаторов

4 ОБОСНОВАНИЕ БАЗОВОГО ВАРИАНТА БЛОЧНОГО ТРАНСФОР-                         МАТОРА

Для анализа сравним все трансформаторы по парам критериев, причем за базовый  критерий выберем один-мощность. Для этого составляются гистограммы характеристик попарно. Для каждой пары выбирается девиация критериев по типо ряду (ширина проекции на ось типов)

Рисунок 11- Сравнение трансформаторов по мощности и массе

Рисунок 12 – Сравнение трансформаторов по мощности и объему

Рисунок 13 – Сравнение трансформаторов по мощности и потерям ХХ

Рисунок 14 – Сравнение трансформаторов по мощности и потерям КЗ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Кислицын А. Л., Тарнопольский А.В. Трансформаторы. -, 2001.  – 13с.

2. Быстрицкий, Г.Ф., Кудрин, Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов/Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин.- М.: Техническая литература, 2003.- 176с.

3. Кацман, М.М. Электрические машины/М.М. Кацман.- М.: Высшая школа, 2004.- 464с.

4. Могузов, В.Ф. Обслуживание силовых трансформаторов/В. Ф. Могузов.- М.: Энергоиздат, 1998.-192с.

5. Перемутер, Н.М., Электромонтер – обмотчик и изолировщик по ремонту электрических машин и трансформаторов: Учебник/Н.М. Перельмутер.- М.: Высшая школа, 1994.- 328с.

6. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С.П. Лизунова, А.К. Лоханина.- М.: Энергоиздат, 2004.-616с.

7. Соколова, Е.М. Электрическое и электромагнитное оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника/Е.М. Соколова.- М.: Академия, 2006.- 224с.

8. Хренников, А Силовые трансформаторы. Проблема электродинамической стабильности/А. Хренников//Новости электротехники.- 2008.- №6.- с. 14-18.

9. Щеховцов В.П., Электрическое и электромеханическое оборудование/В.П. Шеховцов.- М.: Издательство «Профессиональное образование», 2004.- 407с.

10. Лавров В.М. «Электротехника и электроника»: Конспект лекций. – Оренбург: ГОУ ОГУ,2004. – 98 с.

11. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания РЭА. М., «Энергоатомиздат», 1990

12. Китаев В.Е. Трансформаторы. Москва, «Высшая школа», 1999

13. Кацман М.А. Электрические машины. - М.: Высшая школа, 2000.

14. Гапонов А.В. Сухие трансформаторы. –СПб, 2011. – 37 с.

15. Вовин В.Н. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1996

16. Кибель В.М. Трансформаторы напряжения. М.: Энергия 1995.

17. Куневич А. В., Сидоров И. Н. Трансформаторы для бытовой и офисной аппаратуры. – М.: Горячая линия-Телеком, 2009. – 250с.

18. Соколова, Е.М. Электрическое и электромагнитное оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника/Е.М. Соколова.- М.: Академия, 2006.- 224с.

19. Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов. — М., 1986.-154с.

20. Бойко Г.М. Нормоконтроль оформления дипломного (курсового) проекта (работы) / Власова В.К. – Балаково: Балаковский институт Бизнеса и Управления, 2007. – 52с.

21. Справочник по электротехническим материалам под ред. Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тарееца. М.: Энергия, 1994. – 245 с.

22. Калитенков М. М., Лазарев В. Н., Гринберг Е. П. Аттестация уровня технологии на трансформаторных заводах. — Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения. Трансформаторы. Силовые конденсаторы, 1994, № 6(35), с. 24—25.

23. Лизунов С.Д., Лоханин А.К. Силовые трансформаторы. – М. : Энергоиздат, 2004. - 616 с.

24. Копылов И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. М.: Высш. шк., 2004. - 607 с.

25. Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., Акимова Н.А. Электрические  машины:  Трансформаторы. М.: Высш. шк., 1998. – 303 с.

26. Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: учебник для вузов / Ф.М. Юферов. – М.: Высшая школа, 1986. – 416 с.

27. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учебник для вузов / А.В. Иванов-Смоленский. – М.: Энергия, 1980. – 928 с.

28. ГОСТ 1516.1-76. Электрооборудование и электрические установки переметного тока на напряжение 3 кВ и выше. Нормы испытательных напряжении изоляции.

28. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

29. Уральский завод трансформаторных технологий: http://www.uztt.ru/

30. Тольяттинский трансформатор: http://transformator.com.ru/

31. Википедия: http://ru.wikipedia.org


Приложение А

(обязательное)

Графическая часть

1 Классификация трансформаторов                                                                32

2 Классификация по критериальным параметрам                                         33


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

56257. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И АНАЛИТИЧЕСКИЕ ЖАНРЫ РАДИОЖУРНАЛИСТИКИ 1 MB
  В передачах же, ставящих своей целью эмоциональную подачу материала, стоящих где-то на грани между радиоинформацией и радиоисследованием, необходимо говорить о публицистическом методе. Этот метод, как известно, охватывает основные элементы радиожурналистики...
56258. We Study English 51 KB
  Познайомити з дитячою культурою народу, мову якого вивчаємо. Формувати вміння спілкуватися іноземною мовою підготовлено та непідготовлено. Розвивати інтерес до вивчення англійської мови. Виховувати культурних та ввічливих дітей які знають правила поведінки та вміють застосовувати їх на практиці.
56260. Das Aussehen 48.5 KB
  Мета: практична: активізувати граматичні навички з тем «Відмінювання прикметників» та «Ступені порівняння прикметників», відробити надані раніш ЛО...
56261. Висловлення побажань; вживання Subjonctif présent 28.58 KB
  Bonjour, chers élèves! Aujourd’hui on va systématiser nos connaissances du subjonctif. On va aussi pratiquer les manières d’exprimer nos souhaits. Par quels moyens peut-on exprimer nos souhaits: par e-mail, par lettre, coup de téléphone, pendant l’entretien personnel?
56262. Сучасний урок української мови в школі. Навчально-методичний посібник для студентів педагогічних університетів і вчителів 1.79 MB
  Сучасний урок української мови в школі. Урок як основна форма організації навчальної діяльності учнів з української мови. Мета уроку української мови як системне утворення та шляхи її реалізації. Мотиваційне забезпечення навчальної діяльності на уроках української мови.
56263. Спектакль «Суд над Ядерною Енергією» 71.5 KB
  Вступне слово. Сьогодні завершується тиждень безпеки життєдіяльності. І ми зібралися з вами на останньому заході, що проводиться в рамках цього тижня й присвяченій найбільшій та найстрашнішій загрозі для всього людства – використанню ядерної енергії.
56265. Сума кутів трикутника 50 KB
  Обладнання: набір креслярського приладдя; таблиця Сума кутів трикутникамультимедійний проектор комп’ютеркомп’ютерна презентація. Учитель ставить проблему: що учні знають про кути трикутника Один з варіантів відповіді...