Transformátory Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TO atedra elektrotechniky www.fei.vsb.cz fei.vsb.cz/kat45 TZB III Fakulta stavební
Elektrotechnické značky transformátorů v jednopólových schématech Značky ve schématech Elektrotechnická t ká značka transformátoru používaná ve schématech
Dfii Definice: Transformátory jsou elektrické netočivé stroje, které umožňují změnu velikosti (transformaci) střídavého napětí při konstantní frekvenci Podle počtu fází je rozdělujeme na jednofázové a trojfázové
. Princip činnosti ideálního transformátoru Magnetický obvod b d I Φ n Podmínky: - nulový rozptyl: ~ I Φ σ Φ σ primární vinutí Φ σ 0 - nulové ztráty: ΣΔ P 0, R R 0, Převodový poměr: sekundární vinutí ind ind Obr. Jednofázový transformátor s železným jádrem Indukovaná napětí v jednotlivých vinutích: ind 4,44. f. Φ m. ind 4,44. f. Φ m.
. Princip činnosti skutečného transformátoru Skutečné ztráty - ΔP > 0 R > 0, R > 0 Rozptylové toky kolem vinutí Φ σ >0 Φ σ >0 Skutečné napětí sekundárního vinutí ind - Δ Δ I. Z k
3. Pracovní stavy transformátoru Transformátor naprázdno ~ I o I I 0 I 0 0 primární vinutí sekundární vinutí Převod transformátoru 0 Příkon odebíraný transformátorem ze sítě slouží ke krytí ztrát naprázdno, které jsou - železném jádře - Δ P Fe - ve vinutí - Δ P Cu.
3. Pracovní stavy transformátoru Transformátor nakrátko Z ~ I k ~ I Z 0 0 I k primární vinutí Obr, áhradní schéma 0 sekundární vinutí Z Z u I u Z R + j X R + R + j( X + X ο ο ο Příkon odebíraný transformátorem ze sítě ě slouží ke krytí ztrát nakrátko, které jsou ve vinutí. )
Pracovní stav transformátoru: nakrátko Poměrné napětí nakrátko u, u % Při stavu transformátoru nakrátko se sníží primární napětí na hodnotu, při které proud odebíraný ze sítě má hodnotu Z ~ I u I u % Obr, áhradní schéma I Z Z Proud nakrátko I I I Z 00 Z u I I % Z Z 00 00
Transformátor při zatížení Jsou všechny ostatní pracovní stavy transformátoru, (vyjma stavů naprázdno a nakrátko). Vzájemné fázové poměry napětí a proudů lze zobrazit v tzv. fázorových diagramech a přibližně závisí na charakteru a velikosti zatěžovací impedance Z, ( 0 < Z < ) a parametrech vinutí (R a X). ~ Z Z. I. -. 0 Zatěžovací charakteristika ik transformátoru rozptylové transformátory napětí naprázdno síťové transformátory Obr, Zjednodušené náhradní schéma I I I
Účinnost transformátorů η P P Δ P Δ P P P P 00 ΔP ΔP Fe + ΔP Cu (W)... ztráty v transformátoru P. I. cosϕ (W)... činný příkon transformátoru P. I. cosϕ (W)... činný výkon transformátoru. V praxi se dosahuje účinnosti 85 až 99 % ( transformátory větších výkonů mají vyšší účinnost). Účinnost je závislá na velikosti zatížení a klesá úměrně s velikostí zatížení.
4. onstrukce a provedení transformátorů magnetický obvod (jádro) - transformátorové izolované plechy, tloušťky 0,5 a 0,35 mm - ferit systém chlazení - vzduch - olej vinutí - materiál : měď, hliník - počet vinutí : dvou a vícevinuťové
5. Autotransformátory I I b b - I. a I a ind I I. II. I + I ind II. I + I c c a) pro snižování napětí b) pro zvyšování napětí Obr.9 - Zapojení autotransformátoru Výhody: Tvrdý chod, nízké pořizovací náklady evýhody: Bezpečnost osob při poruše
6. Měřící (přístrojové) transformátory - Měřící transformátor napětí (MT) Měřené napětí (např. vn) M primár > m sekundár n V R iv >> 0 iv Jmenovité sekundární napětí transformátoru (na straně voltmetru) bývá obvykle 00 V. Obr. 0 - MT
6. Měřící (přístrojové) transformátory - Měřící transformátor proudu (MTP) I k I A R i 0 Obr. Zapojení MTP L l zkratovač ind ind I I I I > Jmenovitý sekundární proud transformátoru (na straně ampérmetru) I bývá obvykle 5 A ( A).
7. Speciální transformátory Pecní transformátory - odporové, - obloukové, - indukční Svařovací transformátory
onstrukce chlazení 3f transformátoru Suchý a vyčištěný transformátor (např. při výrobě nebo po opravě) je umístěn v nádobě z vlnitého ocelového plechu. ádoba je naplněna transformátorovým olejem a hermeticky uzavřena. Vinutí jsou vyvedeny y přes izolační půchodky ven. Chladící olej cirkuluje a odvádí ztrátami vzniklé teplo od vinutí a jader do radiátorů. 3f transformátory Přívody nižšího napětí Přívody vyššího napětí Ř 3f t f át Řez 3f transformátorem s olejovým chlazením
3f transformátory - Výroba suchých typů transformátorů Suchý transformátor vn, 6 MVA Montáž vinutí 6 kv,,5 MVA Suchý transformátor vn, 300 kva Suchý transformátor pro nn