Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY

Podobné dokumenty
Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA JEDNOFÁZOVÉM TRANSFORMÁTORU.

Základy elektrotechniky

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Transformátory. Teorie - přehled

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

7 Měření transformátoru nakrátko

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, transformátory a jejich vlastnosti

21ZEL2 Transformátory

9 Měření na jednofázovém transformátoru při různé činné zátěži

NÁVRH TRANSFORMÁTORU. Postup školního výpočtu distribučního transformátoru

Měření na 3fázovém transformátoru

Měření transformátoru naprázdno a nakrátko

Pracovní sešit. Školní rok : 2005 / Transformátory

Základy elektrotechniky

6 Měření transformátoru naprázdno

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Ele 1 základní pojmy, požadavky a parametry, transformátory - jejich význam. princip činnosti transformátoru, zvláštní transformátory

1.1 Měření parametrů transformátorů

Transformátor trojfázový

Ing. Drahomíra Picmausová. Transformátory

1.1 Měření hodinového úhlu transformátorů

Asynchronní stroje. Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TUO. Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Katedra elektrotechniky.

Energetická bilance elektrických strojů

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Transformátory. Mění napětí, frekvence zůstává

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

Transformátory. Produkt: Zavádění cizojazyčné terminologie do výuky odborných předmětů a do laboratorních cvičení

1 primární vinutí 2 sekundární vinutí 3 magnetický obvod (jádro)

Vítězslav Stýskala TÉMA 1. Oddíly 1-3. Sylabus tématu

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření na elektrických strojích - transformátor, část 3-2-4

Elektrotechnické znač Elektrotechnické zna k č y k transformátor ů v jednopólových schématech Značky ve schématech El kt e ro kt t h ec ni k c á kká

Digitální učební materiál

Měření hodinového úhlu transformátoru (Distribuce elektrické energie - BDEE)

AS jako asynchronní generátor má Výkonový ýštítek stroje ojedinělé použití, jako typický je použití ve větrných elektrárnách, apod.

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

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Autoři textu: doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. Ing.

Návrh toroidního generátoru

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

1 ELEKTRICKÉ STROJE - ZÁKLADNÍ POJMY. 1.1 Vytvoření točivého magnetického pole

Střídavý proud, trojfázový proud, transformátory

Vítězslav Stýskala, Jan Dudek. Určeno pro studenty komb. formy FBI předmětu / 06 Elektrotechnika

1.1 Paralelní spolupráce transformátorů stejného nebo rozdílného výkonu

Ele 1 Synchronní stroje, rozdělení, význam, princip činnosti

Studijní opory předmětu Elektrotechnika

TRANSFORMÁTORY. 4. Konstrukce a provedení transformátor 5. Autotransformátory 6. Mící transformátory 7. Speciální transformátory

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření na elektrických strojích - transformátor, část 3-2-3

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

ELEKTRICKÉ STROJE. Laboratorní cvičení LS 2013/2014. Měření ztrát 3f transformátoru

2.6. Vedení pro střídavý proud

5. POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Elektromagnetismus 163

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II. Vítězslav Stýskala, Jan Dudek únor Elektrické stroje

Zdroje napětí - usměrňovače

princip činnosti synchronních motorů (generátoru), paralelní provoz synchronních generátorů, kompenzace sítě synchronním generátorem,

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

Pokusy s transformátorem. Věra Koudelková, KDF MFF UK, Praha

Trojfázový transformátor

1. Pracovníci poučení dle 4 Vyhlášky 50/1978 (1bod):

FYZIKA II. Petr Praus 10. Přednáška Elektromagnetické kmity a střídavé proudy (pokračování)

L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y

Rozdělení transformátorů

VÝPOČET JEDNOFÁZOVÉHO TRANSFORMÁTORU

Elektrické stroje. stroje Úvod Asynchronní motory

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Proudový chránič. Definice, značka. Konstrukce

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

1 JEDNOFÁZOVÝ INDUKČNÍ MOTOR

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Střídavé motory. Název: Téma:

musí být odolný vůči krátkodobým zkratům při zkratovém přenosu kovu obloukem,

3. Střídavé třífázové obvody

3-f Transformátor Laboratorní cvičení č. V-3

METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK řešené příklady

Základy elektrotechniky

Ele 1 asynchronní stroje, rozdělení, princip činnosti, trojfázový a jednofázový asynchronní motor

Vznik střídavého proudu Obvod střídavého proudu Výkon Střídavý proud v energetice

Základy elektrotechniky

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Trojfázová soustava TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Elektrický výkon v obvodu se střídavým proudem. Účinnost, účinník, činný a jalový proud

Měření na 1-fázovém transformátoru. Schéma zapojení:

Stupeň Datum ZKRATOVÉ POMĚRY Číslo přílohy 10

Transkript:

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - T Ostrava 8. TRANSFORMÁTORY 8. Princip činnosti 8. Provozní stavy skutečného transformátoru 8.. Transformátor naprázdno 8.. Transformátor nakrátko 8..3 Transformátor při zatížení 8.3 Účinnost transformátoru 8.4 Konstrukce a provedení transformátorů 8.5 Autotransformátory ng. Vítězslav Stýskala, Ph. D., ng. Ctirad Koudelka Září 004

TRANSFORMÁTORY J s o u elektrické netočivé stroje, které umožňují změnu velikosti ( t r a nsformaci) střídavého napětí při konstantní frekvenci. Rozdělujeme je především podle počtu fází na jednofázové a trojfázové 8. Princip činnosti Vysvětlíme si ho na nákresu ideálního jednofázového transformátoru. Φ n mag.obvod ~ N Φ σ primární vinutí Φ σ Z N sekundární vinutí Obr. - Nákres jednofázového transformátoru s železným jádrem Pro ideální transformátor platí zjednodušení reálného stavu :. Σ P = 0, R = 0, R = 0, tj. celkové ztráty a činné odpory vinutí jsou nulové.. Rozptyl je nulový ( Φ σ + Φ σ = 0 ). 3. Celý magnetický tok Φ h prochází všemi závity primárního a sekundárního vinutí.

Střídavý proud v primárním vinutí vybudí střídavý magnetický Φ, který svou změnou indukuje ve vinutích transformátoru indukované napětí ind, závislé na velikosti frekvence primárního proudu f a magnetického toku Φ m. ind = 4,44. f.φ m (V) a pro jednotlivá vinutí pak ind = 4,44. f. Φ m. N, ind = 4,44. f. Φ m. N Poměr indukovaných napětí je převod transformátoru K. N = = K = () N ind ind Z předchozího vztahu pro ideální transformátor vyplývá, že velikosti indukovaných napětí jsou přímo úměrné počtům závitů jednotlivých vinutí a odpovídají poměru svorkových napětí a. Při předpokladu rovnosti příkonu P a výkonu P ( cos ϕ =, P d = 0) platí: P = P. =. N = = = K N deální transformátor je charakterizován jediným parametrem - převodem K. 8. Princip činnosti skutečného transformátoru Připojením zdroje harmonického napětí na primární vinutí (vinutí napájené ze zdroje napětí), jím začne protékat harmonický proud. Ten vytvoří střídavý hlavní magnetický tok Φ h, který se uzavírá jádrem a rozptylové toky Φ σ a Φ σ, které se uzavírají vzduchem. 8.. Transformátor naprázdno Je to takový provozní stav, kdy primární vinutí je připojeno k jmenovitému napětí N a svorky sekundárního vinutí jsou rozpojeny ( Z = = 0 ), transformátor nedodává výkon ( P = 0 ). Příkon, který transformátor odebírá ze sítě, slouží ke krytí ztrát naprázdno. 3

P 0 = P Fe + R. 0 (W) Ztráty v primárním vinutí jsou díky malé velikosti proudu naprázdno 0 malé (cca až 0 % N ) a v praktických výpočtech je zanedbáváme a uvažujeme, že P 0 = P Fe Měřením napětí při stavu naprázdno se určuje převod. K = 0 (W) () Úhel ϕ 0, který svírající fázory 0 a je velký, tzn. že, cosϕ 0 = P0 0 Fe = = 0, je nízký 0 skutečných transformátorů jsou velikosti R, R, Xσ, Xσ poměrně malé, naproti tomu hodnoty X h a R Fe jsou velké - fázorový diagram (obr.4) není v měřítku ( ve skutečnosti 0 ) 8.. Transformátor nakrátko J e nejnepříznivější stav transformátoru. Sekundární vinutí je spojeno nakrátko bezimpedanční spojku ( Z = 0 = 0, P = 0). Velikost impedance nakrátko Z K se určuje: Z K = Z N. u K% =( N / N ). u K% (Ω) Celková impedance nakrátko Z K je malá, proto je proud K mnohonásobně větší než N (7 až 35 krát) a je pro transformátor velice nebezpečný. Celý příkon nakrátko P K, se mění opět v činné ztráty P, přičemž ztráty P Fe jsou zanedbatelné. Ztráty jsou hlavně dány Jouleovými ztrátami ve vinutí P Cu a přídavnými ztrátami P d. Procentní napětí nakrátko u K% Důležitý parametr, udávající zk r a t o v o u odolnost transformátorů. 4

Při jeho zjišťování měřením se postupuje tak, že se sníží primární napětí na hodnotu K, při niž proud je K = N (transformátor se nepoškodí). u K K ZK % = 00 = 00 (%) Z Pomocí u K% určíme velikost skutečného ustáleného zkratového proudu. K N N N = 00 (A) u Jouleovy ztráty rostou s druhou mocninou proudu K, proto trvalý zkratový proud působí na transformátor destruktivními účinky, kterým zabraňujeme rychlým odpojením transformátoru od sítě. K% 8..3 Transformátor při zatížení Jsou teoreticky všechny ostatní stavy, vyjma stavu naprázdno a nakrátko. Vzájemné fázové poměry napětí a proudů ve fázorových diagramech závisí na charakteru a velikosti zatěžovací impedance Z, ( 0 < Z < ). 8.3 Účinnost transformátorů Je jedním z nejdůležitějších parametrů elektrických strojů. dává se vztahem: P P P P η = = = 00 (, resp. %) P P P kde P = P Fe + P Cu (W), P = N.. cosϕ (W) V technické praxi se dosahuje účinnosti 85 až 99 % (transformátory větších výkonů mají i vyšší účinnost). Účinnost ale rychle klesá, blíží-li se zatížení stavu naprázdno. 5

8.4 Konstrukce a provedení transformátorů Základními funkčními částmi jsou magnetický obvod, vinutí a systém chlazení. Typ jádrový - vinutí obklopuje jádro. Typ plášťový - jádro obklopuje vinutí. Φ h / Φ h / Φ h Obr. - Plášťové a jádrové magnetické uspořádání transformátoru Jádro bývá složeno z transformátorových plechů, tloušťky 0,5 a 0,35 mm (pro f = 50 Hz), k zamezení ztrát vířivými proudy jsou plechy navzájem izolovány lakem nebo nevodivou oxidační vrstvou. Ke snížení hysterezních ztrát se používají ocelové plechy s přídavkem 3,5 4,5% křemíku, válcované za studena. Veškeré ztráty vznikající v transformátoru se mění v teplo, které je třeba odvádět chladit. Chlazení se zpravidla provádí vzduchem nebo olejem, u větších a velkých výkonů s nucenou cirkulací. nejnáročnějších aplikací pak elektronegativním plynem SF 6 (fluorid sírový), který má vynikající izolační a antioxidační účinky. K jeho použití je však nutné hermeticky zapouzdřených chladících systémů. V energetických soustavách se pro rozvod elektrické energie používají trojfázové transformátory, které bývají často z hlediska konstrukčního, bezpečnostního a ekonomického rozděleny do několik výkonových jednotek (např. místo jednoho transformátoru se použijí dva s polovičním výkonem, a při poruše jednoho z nich, druhý zajišťuje provoz). Transformátorové jednotky jsou zapojovány paralelně. 8.5 Autotransformátory Mají pouze jedno vinutí, jehož část je společná pro primární i sekundární obvod. Oba obvody, na rozdíl od běžných transformátorů, jsou spojeny nejen magnetickou, ale i elektrickou vazbou. Proto se autotransformátor nesmí použít mezi vysokým a nízkým napětím, nebo nízkým a malým napětím Používají se k řízení napětí jako snižovací nebo zvyšovací v jednofázovém i trojfázovém provedení. Účinky zkratových proudů jsou větší než u normálního transformátoru. 6

b. - a. + c Obr. 3 - Princip autotransformátoru Řiditelné transformátory - tímto pojmem se označují ty transformátory, které jsou schopny měnit napětí po stupních nebo plynule, při zatížení. 7