Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává"

Michal Janda
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Transformátory Mění napětí, frevence zůstává

2 Princip funce Maxwell-Faradayův záon o induovaném napětí e u i d dt N d dt

3 Jednofázový transformátor Vstupní vinutí Magneticý obvod Φ h0 u u i0 N i 0 N u i0 u 0 Výstupní vinutí

4 Záladní rovnice transformátoru L σ h h u u i L σ i u i u u u R i L di dt N d i R i L di dt N dt d R i R i L di dt L u di dt u i dt i

5 ^ U u = U max cos(ωt + φ u ) Soustava se sinusovým napětím ω = πf Komplexní napětí U sinusově závislé na čase j( tu ) j( tu ) U max e U e ^ V Gaussově rovině se toto napětí nahrazuje časovým vetorem fázorem = U U o veliosti U (efetivní hodnota), terý se otáčí ruhovou frevencí ω

6 Spotřebitelsý systém

7 Spotřebitelsý systém

8 Sutečný transformátor v soustavě se sinusovým napájením X σ h U U i X σ Î U i U Î U R I j X I U i U R I j X I U i

9 Induované napětí U i ve vinutí Φ h = Φ hm. sin ωt u i = N. dφ /dt = N.Φ hm. ω. cos ωt U U m ω = πf pro sinusový průběh U i N max 4,44 U i = 4,44 f N Φ μmax U i = 4,44 f N Φ μmax p N N U U i i Pozor! U i efetivní hodnota Φ μmax maximální hodnota

10 Náhradní schéma transformátoru

11 Náhradní schéma transformátoru R X σ X σ R X h U U i= U i U I μ = I - I I I

12 U 0 R I U0 U i 0 0 jx Chod naprázdno U i 0 Φ σ Φ h i (5 0 0)% I 0 R U ( X 0 X h ) U X 0 h I

13 Časový průběh proudu naprázdno

14 Ztráty v železe transformátoru ΔP Fe P Fe p 0 B f,6 Ztráty se v náhradním schématu vyjadřují vhodně umístěným náhradním fitivním odporem R Fe. P0 PFe0 I0 I IFe

15 Úplné náhradní schéma transformátoru ^ U i I I 0 I

16 Fázorový diagram transformátoru při zatížení Úhel je dán charaterem zátěže U Î

17 Fázorový diagram transformátoru při zatížení jx Î Z napěťové rovnice vstupu: I U Ui RI jx U R Î U i Î I

18 Fázorový diagram transformátoru při zatížení jx Î U Ui RI jx I U R Î I0 I IFe I I 0 I U i Î Î Î 0 I Fe Î

19 Fázorový diagram transformátoru při zatížení jx Î U Ui RI jx I U U R I jx I i U U i R Î jx R Î Î U Î Î Î 0 I Fe Î

20 Fázorový diagram transformátoru při zatížení Náhradní schéma, Napěťové rovnice Fázorový diagram Musí vzájemně souhlasit, jsou to tři způsoby vyjádření téhož U U i jx Î R Î jx R U Î Î U Ui RI jx Î Î I U U R I jx I i Î 0 I Fe Î

21 Úplné náhradní schéma transformátoru - zjednodušené h Fe h Fe jx R jx R Z 0 jx R Z X j R Z 0 0 I Z I Z U 0 0 I Z I Z U

22 Chod naráto I = I N Poměrné napětí naráto: N u z UN UN ZN u U Z I (0,04 u z Z 0,3) 50 %

23 Chod naráto Ustálený proud naráto při jmenovitém napětí: N N N N N N u I z I Z Z Z U Z U I I N I ) 5 (8

24 Chod naráto Z = R + jx R = R + R I = I N X = X σ + X σ Poměrné ztráty naráto Δp N : r R R N ZN ZN IN I PN Pj N Pj N P S N N P p Celové ztráty naráto při jmenovitém proudu: dn N R Z cos X Z sin Přídavné ztráty od rozptylových toů v onstruci a nádobě. (ΔP Fe zanedbáváme)

25 Ztráty a účinnost Ztráty při zatížení: Účinnost: P PFe Pj Pj P0 P P P p P P P 0 P P0 P P P P 0 Pro poměrné zatížení i : P P 0 N i SN cos P0 i i P N

26 Ztráty a účinnost Maximální účinnost při zatížení se určí z podmíny : d 0 di i P N P P 0 Maximum η - dyž se ztráty ve vinutí rovnají ztrátám naprázdno. i P 0 P N P N 4P Pro častou hodnotu ztrát 0 je maximální účinnost při poměrném zatížení i 0,5

27 Ztráty a účinnost Typicý průběh účinnosti transformátoru η P N P

28 Úbyte napětí při zatížení aritmeticý rozdíl výstupního napětí při chodu naprázdno a při daném zatěžovacím proudu I a cos φ. N N I I x r U I X I R u sin cos sin cos (Platí přibližně pro z < 4 %)

29 Trojfázový transformátor s nezávislým magneticým systémem

30 Souměrný trojfázový systém i a i b i c i a + i b + i c = 0 Φ a + Φ b + Φ c = 0

31 Trojfázový transformátor se závislým magneticým systémem

32 Magneticý obvod trojfázového transformátoru

33 Spojení do hvězdy U uv U 3 UV U U

34 Spojení do trojúhelníu I 3 UV I U

35 Spojení do lomené hvězdy U UZ U U U V cos30 UU 0, U U

36 Hodinový úhel (Fázový posun odpovídajících si napětí) Y y

37 Hodinový úhel

38 Hodinový úhel Y d

39 Hodinový úhel

40 Paralelní chod transformátorů Požadave: vyrovnávací proud I = 0 U 0

41 Paralelní chod transformátorů Podmíny paralelní spolupráce transformátorů při chodu naprázdno:. Stejná jmenovitá napětí. Stejný převod 3. Stejné úhly natočení fází (hodinové úhly) 4. Stejný úbyte napětí způsobený proudem naprázdno

42 Paralelní chod transformátorů Podmíny paralelní spolupráce transformátorů při zatížení:. Stejná jmenovitá napětí. Stejný převod 3. Stejné úhly natočení fází (hodinové úhly) 4. Stejný úbyte napětí způsobený proudem naprázdno 5. Stejný úbyte napětí při zatížení Z I Z I

43 Paralelní chod 3 transformátorů 3 3 I Z I Z I Z 3 3 i z i z i z 5. Stejný úbyte napětí při zatížení 3 z z z 3 u u u

44 Autotransformátor Část vinutí společná, menší hmotnost, nálady, ztráty, I 0. Galvanicé spojení vstup výstup.

45 Autotransformátor U Pro p U Proud I protéá vinutím jen v částí Aa Ve společné části vinutí protéá menší proud I I I Pro normální transformátor platí: N I N I I p I F Proud ve společné části vinutí autotransformátoru: 0 0 p I p I I

46 Autotransformátor U Pro p U Průchozí výon S U I U I se na výstup přenáší formou: Typového výonu: (magneticý přenos) U U I U I U I S p S Eletricého výonu: (galvanicý přenos) S el S S S p

47 Měřicí transformátor proudu Zatížení: ampérmetr ~ naráto Rozsah: 5 A Měřicí transformátor proudu se nesmí na výstupní straně rozpojit!

48 Měřicí transformátor napětí Zatížení: voltmetr ~ naprázdno Rozsah: 00 V Měřicí transformátor napětí se nesmí na výstupní straně spojit naráto!

49 Řešení: Připojení transformátoru naprázdno síti Předpolad: u R i Záladní napěťová rovnice: d dt d u R i R i N N L d, u Umax dt sin t max pa: sin t max N cos L Ustálený magneticý to dt U N R R t L L t e cos zbe Stejnosměrná složa magneticého tou Remanentní to t

50 Připojení transformátoru naprázdno síti ) ; zb 0 max cost max sin t

51 Připojení transformátoru naprázdno síti ) 0 ; zb 0 max R L ( cos t e t ) α

52 Připojení transformátoru naprázdno síti ) 0 ; zb 0 max R L ( cos t e t ) α

53 Připojení transformátoru naprázdno síti ) 0 ; zb 0 max R L ( cos t e t ) α

54 Připojení transformátoru naprázdno síti φ mez,5 φ max Největší proud při připojení.

55 Zrat na transformátoru z ustáleného chodu naprázdno Záladní napěťová rovnice: u R i Řešení pro i = 0 při t = 0 i I sin L di dt Úhel α je určen oamžiem zratu. Mezní případy: ) α = φ ) α = φ + π/ U max sin t t sin e R L t

56 Mezní případy zratu Řešením je ustálený proud naráto i I sin t

57 Mezní případy zratu i I.cost φ

58 Mezní případy zratu i I sin cos t i I i e e R L L t t

59 Mezní případy zratu i I.cost i i i U I mez e Z R X i.. e I R L t

60 Mezní proud naráto R e X U I mez Z U velých transformátorů:,7,8 I tj. 30 I N I mez 40 U malých transformátorů:,,3 I tj. 5 I N I mez 0

61 Mechanicé namáhání transformátorů Síly ~ I I resp. I Při zratu ZKRATOVÉ SÍLY

62 Mechanicé namáhání transformátorů

63 Mechanicé namáhání transformátorů

64 630 VA 6 / 0,4 V

65 500 VA /,5 V

66 400 VA / 0,4 V

67 000 VA / 0,4 V

68 VA V

69 5 MVA 0 ± 8 x % / 3 V

70 VA 35 V

71 50 MVA 400 / 8 V

Podobné dokumenty

7. TRANSFORMÁTORY. 7.1 Štítkové údaje. 7.2 Měření odporů vinutí. 7.3 Měření naprázdno

7. TRANSFORMÁTORY. 7.1 Štítkové údaje. 7.2 Měření odporů vinutí. 7.3 Měření naprázdno 7. TRANSFORMÁTORY Pro zjednodušení budeme měření provádět na jednofázovém transformátoru. Na trojfázovém transformátoru provedeme pouze ontrolu jeho zapojení měřením hodinových úhlů. 7.1 Štítové údaje