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



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

Transformátor trojfázový

TRANSFORMÁTORY Ing. Eva Navrátilová

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

rozdělení napětí značka napětí napěťové hladiny v ČR

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

NÁVRH TRANSFORMÁTORU. Postup školního výpočtu distribučního transformátoru

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

Ing. Drahomíra Picmausová. Transformátory

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

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

MDT TECHNICKÁ NORMA ŽELEZNIC Schválena: TRANSFORMÁTORY PRO ŽELEZNIČNÍ ZABEZPEČOVACÍ ZAŘÍZENÍ ÚVODNÍ USTANOVENÍ

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Osnova kurzu. Rozvod elektrické energie. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Měření hodinového úhlu transformátoru (Distribuce elektrické energie - BDEE)

Elektroenergetika 1. Přenosová a distribuční soustava

Elektřina a magnetizmus rozvod elektrické energie

21ZEL2 Transformátory

Rozdělení transformátorů

Měření na 3fázovém transformátoru

Konstrukce suchých zalévaných transformátorů

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

2.6. Vedení pro střídavý proud

5. POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Výkonové transformátory. SUCHÉ s litou izolací. typ POWERCAST

Základy elektrotechniky

Ochrany v distribučním systému

C L ~ 5. ZDROJE A ŠÍŘENÍ HARMONICKÝCH. 5.1 Vznik neharmonického napětí. Vznik harmonického signálu Oscilátor příklad jednoduchého LC obvodu:

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

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

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

1.1 Měření hodinového úhlu transformátorů

9 Měření na jednofázovém transformátoru při různé činné zátěži

Transformátory. Teorie - přehled

Mgr. Ladislav Blahuta

PODNIKOVÉ NORMY ENERGETIKY PNE PRO ROZVOD ELEKTRICKÉ ENERGIE

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

Základy elektrotechniky

Střídavý proud, trojfázový proud, transformátory

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

Stupeň Datum ZKRATOVÉ POMĚRY Číslo přílohy 10

Pracovní sešit. Školní rok : 2005 / Transformátory

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

Projection, completation and realisation. MVH Vertikální odstředivá kondenzátní článková čerpadla

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

METODICKÝ LIST Z ELEKTROENERGETIKY PRO 3. ROČNÍK řešené příklady

FEROREZONANCE. Jev, který vzniká při přesycení jádra induktoru v RLC obvodu s nelineární indukčností (induktor s feromagnetickým jádrem).

Základy elektrotechniky

Měření a automatizace

Synchronní stroj je točivý elektrický stroj na střídavý proud. Otáčky stroje jsou synchronní vůči točivému magnetickému poli.

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

DRŽÁKY PŘÍPOJNIC. Počet přípojnic na fázi. Kód výrobku

Zdroje napětí - usměrňovače

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEI NAVÍJENÍ CÍVEK

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

VÝZKUMNÝ MODEL ČÁSTI DISTRIBUČNÍ SÍTĚ VYSOKÉHO NAPĚTÍ. Příručka s popisem

MS - polovodičové měniče POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Energetická bilance elektrických strojů

TWG II. CAG Electric Machinery. Trojfázové synchronní generátory v bezkartáčovém provedení. Úvod: Hlavní ukazatele: Požadavky na prostředí:

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_355

Průmyslová zapouzdření

Synchronní stroje Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D., únor 2006

Relé elektronické (SSR) A

Rok Tradice, spolehlivost, kvalita od roku 1921

České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Katedra elektroenergetiky. Komunikace po silových vedeních Úvod do problematiky

Studijní opory předmětu Elektrotechnika

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Synchronní stroje 1FC4

1.1 Měření parametrů transformátorů

Řada 77 - Relé elektronické (SSR) A

Řešení rozváděčů VN společnosti Eaton bez použití plynu SF 6

Elektrické stanice ČEPS

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

Vnitřní a venkovní rozvodny VVN, schéma stanic

Elektrotechnika. Václav Vrána Jan Dudek

Rozvaděče vn D D s odpínači H27 a vypínači ISM/TEL jmenovité napětí 12 a 25 kv jmenovitý proud 630 A

Průmyslová zapouzdření

Chladiče a příslušenství

Odporové topné články. Elektrické odporové pece

Magnetických plovákových spínačů Model RSM a HIF

Elektrické stanice a vedení (MESV)

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Měření závislosti indukčnosti cívky (Distribuce elektrické energie - BDEE)

IN-EL, spol. s r. o., Gorkého 2573, Pardubice. ČÁST I: JIŠTĚNÍ ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ 15 Úvod 15

Provozování distribučních soustav

Vazební mechanismy přenosu rušivých signálů. Jiří Dřínovský UREL, FEKT, VUT v Brně

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

TOPNÁ TĚLESA PRO OHŘEV KAPALIN výkon 500W W ohřev vody a podobných kapalin

TROJFÁZOVÁ SOUSTAVA ZÁKLADNÍ POJMY

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

HYDRAULICKÉ AGREGÁTY HA

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

Účinky měničů na elektrickou síť

MO ceník náhradní díly drtiče platný od 1.7. do

B Testy pro písemnou část zkoušky RT EZ z ochrany před úrazem elektrickým proudem

VĚTRACÍ JEDNOTKY N-RVJ-C

Relé do patice / do PS, 6-10 A

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

Calculation of the short-circuit currents and power in three-phase electrification system

Transkript:

Stýskala, 2002 L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y Vitězslav Stýskala TÉMA 5 Oddíl 1 10/19/04 Transformátory 1

Přednáška 1 10/19/04 Transformátory 2

Úvod Transformátory Přenos el. energie se neobejde bez zařízení, která umožňují zvyšovat, popř. snižovat v rozvodné síti elektrické napětí. Takovým to velmi důležitým zařízením je dle ČSN elektrický netočivý stroj - transformátor. Def: Transformátor mění střídavé napětí jedné hodnoty na hodnotu jinou při stejném kmitočtu. Tím, při přenosu přibližně stejného výkonu z primárního do sekundárního obvodu se mění i hodnoty proudů. To umožňuje v energetických soustavách přenášet (distribuovat) el. energii velmi velkých výkonů na velké vzdálenosti z elektráren ke spotřebiteli při přijatelných energetických ztrátách. Ztráty na vedení ( P v ) jsou tím menší (a také potřebné průřezy vodičů), čím jsou menší proudy, tzn. čím vyšší je hodnota napětí. K této činnosti se používají zpravidla jenom trojfázové transformátory velkého výkonu 10/19/04 Transformátory 3

Transformátory Použití! ke změně hodnot střídavých napětí! k elektrickému oddělení obvodů Provedení! vzduchové! s železným jádrem (nejčastěji používané v elektroenergetice)! s feritovým jádrem (vf technika, zdroje menších výkonů) 10/19/04 Transformátory 4

Transformátory Úvod Přenos el. energie se neobejde bez zařízení, která umožňují zvyšovat, popř. snižovat v rozvodné síti elektrické napětí. Takovýmto velmi důležitým zařízením je dle ČSN elektrický netočivý stroj - transformátor. Def: Transformátor mění střídavé napětí jedné hodnoty na hodnotu jinou při stejném kmitočtu. Tím, při přenosu přibližně stejného výkonu z primárního do sekundárního obvodu se mění i hodnoty proudů. To umožňuje v energetických soustavách přenášet (distribuovat) el. energii velmi velkých výkonů na velké vzdálenosti z elektráren ke spotřebiteli při přijatelných energetických ztrátách. Ztráty na vedení ( P v ) jsou tím menší (a také potřebné průřezy vodičů), čím jsou menší proudy, tzn. čím vyšší je hodnota napětí. 10/19/04 Transformátory 5

Transformátory Konstrukce jednofázového transformátoru (nebo jedné sekce - fáze třífázového) Na obrázku je řez jednofázovým distribučním transformátorem s chlazením. Těleso transformátoru je umístěno v ocelové nádobě s transformátorovým olejem. Izolované elektrotechnické plechy jsou staženy dohromady izolovanými šrouby a rámem. Vinutí jsou navzájem izolačně oddělena kostrami z izolačního materiálu, zpravidla trubkového tvaru. Musí být zajištěny chladící otvory pro cirkulaci oleje mezi nn a vn vinutím. Zvedací smyčka - závěs Spojovací ocelový profil - traverza Stavitelná stahovací deska s izolací Chladící otvory Izolační trubková kostra vinutí Izolované spojovací šroubytřmeny Pevné vymezovací izolační podložky Dolní spojková traverza rámu Středící kolík Stahovací izolované šrouby Stahovací izolační kroužek Vinutí nn Vinutí vn Izolační bariéra Zajišťovací úhelník Magnetic ké jádro Stahovací izolované šrouby Small single phase oil transformer 10/19/04 Transformátory 6

Transformátory Konstrukce magnetického obvodu Mag. obvod je složen z tenkých, za studena válcovaných, oboustranně izolovaných elektrotechnických plechů, legovaných cca 2 3,8 % Si. Izolace plechů je zpravidla tvořena oxidační vrstvou, nanesenou během tepelného zpracování pásů. Plechy jsou pak stříhány a skládány proloženě tak, aby každý další stupeň byl zmenšen a zmenšila se tak vzduchová mezera mezi jádrem a kruhovým vinutím lepší využití větší průřez mag. obvodu Jádro je ztaženo dohromady se jhy Jho Sloupek jádra jádro vinutí 10/19/04 Transformátory 7

Transformátory Konstrukce vinutí Vinutí malých transformátorů Vinutí je z měděných nebo hliníkových vodičů, izolovaných lakem. Cívky vinutí a vinutí jsou dále odizolovány papírem nebo syntetickými izolanty. Vinutí je složeno z několika jednotlivých cívek, mezi nimiž i mezi jednotlivými vinutími je izolace. Primární i sekundární vinutí odizolováno od všech částí speciálním papírem. Vinutí s vyšším napětím Vinutí s nižším napětím Jádro z izolovaných transformátorových plechů Vinutí s nižším napětím Vinutí s vyšším napětím Vinutí se vysušuje ve vakuu a impregnuje k zabránění navlhání a tím snížení izolační schopnosti. Jádrový typ Plášťový typ 10/19/04 Transformátory 8

Transformátory Úvod Přenos el. energie se neobejde bez zařízení, která umožňují zvyšovat, popř. snižovat v rozvodné síti elektrické napětí. Takovýmto velmi důležitým zařízením je dle ČSN elektrický netočivý stroj - transformátor. Def: Transformátor mění střídavé napětí jedné hodnoty na hodnotu jinou při stejném kmitočtu. Tím, při přenosu přibližně stejného výkonu z primárního do sekundárního obvodu se mění i hodnoty proudů. To umožňuje v energetických soustavách přenášet (distribuovat) el. energii velmi velkých výkonů na velké vzdálenosti z elektráren ke spotřebiteli při přijatelných energetických ztrátách. Ztráty na vedení ( P v ) jsou tím menší (a také potřebné průřezy vodičů), čím jsou menší proudy, tzn. čím vyšší je hodnota napětí. 10/19/04 Transformátory 9

Transformátory Trojfázové transformátory - úvod Bývají stavěny buď: s vzájemným propojením vinutí tří jednofázových transformátorů s využitím společného magnetického obvodu se třemi sloupky Používají se následná spojení vinutí třífázových transformátorů: hvězda / hvězda zřídka používané, problém navyvážené 3. harmonické hvězda / trojůhelník často používané ve snižovacích transformovnách (400kV/110kV) troj. / troj. používané u vn (10kV) troj. / hvězda zvyšovací transformátory v elektrárnách Ve většině případů je uzel vinutí (N) uzeměn. 10/19/04 Transformátory 10

Třífázový transformátor Transformátory Rozbor zapojení vinutí hvězda / trojúhelník (Y/D) 1U 1V 1W U 1U U 1V U 1W U 2U U 2V U 2W 2U 2V 2W N Každá fáze má vlastní primární a sekundární vinutí. Vinutí příslušné fáze jsou na stejném sloupku jádra. Fázové primární napětí (např. U 1U ), je u tohoto zapojení příčinou sekundárního sdruženého napětí (U 2U ). Tato napětí jsou ve fázi. 10/19/04 Transformátory 11

Transformátory Třífázový transformátor Rozbor často používaného zap. vinutí hvězda / trojúhelník (Y/D) Viz. Náhradní schéma vinutí a fázory proudů: 1U I 1U I 2UW I S2U 2U I 1U I1V I 1W N I 2UV 1W I 1W I 2WU I S2V 2V 1V 2W I 1V I S2W 10/19/04 Transformátory 12

Třífázový transformátor Transformátory Rozbor často používaného zap. vinutí hvězda / trojůhelník (Y/D) Viz. Náhradní schéma vinutí a fázory napětí: 1U U 2UW 2U U 1U U 1V U 1UW U1VU U 1W N U 2VU U 2UW U 2VU 1W U 2VW 2V 1V U 1WV U 2WV 2W 10/19/04 Transformátory 13

Transformátory Třífázový transformátor Fázory napětí v zapojení transformátoru hvězda / trojúhelník Ukázka na příkladu, viz. fázorový diagram na obr. Fázorový diagram napětí transformátoru Primární sdružené napětí U 1UV vymezuje a určuje poměry ve fázorovém diagramu. U 2VW + j Mezi velikostmi sdruženého a fázového napětí primárního platí vztah: U 1UV U 1V U = -j 1UV 3 U1U e o 30 Referenční úroveň ( 0 ) U 1W 0 120 30 o U 1U U 1WU U 2WU Velikost U 1U +1 U 2UV U 1VW Velikost U 1UV 10/19/04 Transformátory 14

Transformátory Tři jednotlivé fáze transformátoru vytvoří vzájemným spojením třífázový blok. Vzhledem k napájecí síti se jedná o induktivní zátěž. Používají se tato spojení vinutí: hvězda / hvězda hvězda / trojúhelník trojúhelník / hvězda trojúhelník / trojúhelník 10/19/04 Transformátory 15

Transformátory Příklad k samostatnému řešení: Vypočtěte primární a sekundární proudy a napětí 3f transformárorů, jsou- li zapojeny všech spojení (viz. str. 8.). Parametry jedné fáze transformátoru jsou: S (1) = 100 kv A, U 1 = 6 kv, U 2 = 230 V Parametry spotřebiče - zátěže jsou: P xx = 240 kw, cosϕ = 0,8 (induktivní) Pozn. Každá fáze transformátoru je zatížena rovnoměrně 1/3 zátěže. 10/19/04 Transformátory 16

Přednáška 2 10/19/04 Transformátory 17

Konstrukce magnetického obvodu 3f transformátory 3f transfomátor má magnetický obvod tvořen třemi jádry-sloupky. Vinutí příslušnéfázejsouumístěna na jednom sloupku. Vinutí s vyšším napětím je od vinutí s napětím nižším odděleno kvalitní izolací. Vinutí vyššího napětí je umístěno vně od sloupku, aby se zabránilo riziku el. průrazu vyššího napětí na uzeměný magnetický obvod. Magnetický obvod a vinutí 3f transformátoru (v řezu) U V W Konstrukce transformátorů velkých výkonů je ukázána na dalších stránkách prezentace. 10/19/04 Transformátory 18

3f transformátory Přívody nižšího napětí Konstrukce chlazení 3f transformátoru Přívody vyššího napětí Suchý a vyčištěný transformátor (např. při výrobě nebo po opravě) je umístěn v nádobě z vlnitého ocelového plechu. Nádoba je naplněna transformátorovým olejem a hermeticky uzavřena. Vinutí jsou vyvedeny přes izolační půchodky ven. Chladící olej cirkuluje a odvádí ztrátami vzniklé teplo od vinutí a jader do radiátorů. Řez 3f transformátorem s olejovým chlazením 10/19/04 Transformátory 19

3f transformátory - konstrukce nádob Jelikož olej chladí lépe než vzduch, lépe také izoluje a zabraňuje přístupu vlhkosti do izolace vinutí, používá se jako chladící medium v nádržích olejových transformátorů. Rozlišují se nádoby z vlnitého ocelového plechu, nádrže s víceřadým trubkovým chladičem a nádrže ve tvaru radiátoru, jehož chladící žebra zvětšují plochu styku s chladícím okolním vzduchem. Moderní transformátory do 2,5 MVA nemají expanzní nádrž, ale elastickou konstrukci. Většího výkonu cca nad 30 MVA mají oddělené olejové chladiče. Významným bezpečnostním prvkem olejových transformátorů je Buchholzova ochrana, která odpojí např. při zkratu vinutí transformátor od napájení, reaguje i na únik oleje. 10/19/04 Transformátory 20

3f transformátory Konstrukce chlazení Transformátory velmi velkých výkonů (nad 30 MVA) mají oddělené olejové chladiče, nucenou cirkulaci oleje přes radiátory a ventilační chlazení. Chladící ventilátory jsou umístěny pod radiátory. Vinutí jsou spojena s elektrickým systémem dlouhými průchodkami. Z důvodů předcházení poruch se sleduje se teplota, tlak a kvalita oleje. 3f transformátor s olejovým chlazením velkého výkonu 10/19/04 Transformátory 21

3f transformátory Moderní 3f vn transformátor 50 MVA, s olejovým a ventilátorovým chlazením. 10/19/04 Transformátory 22

3f transformátory Konstrukce vinutí Suché typy transformátorů (zpravidla zalévané pryskyřicí) se používají pro střední a nízké úrovně napětí. Sestavovaný transformátor je tvářen v epoxidové pryskyřici, která odděluje a izoluje obě vinutí navzájem i od jádra. Vinutí jsou před tvarováním vysušována a vakuována. Na obrázku je ukázka vinutí suchého typu transformátoru na 7,2 kv. 10/19/04 Transformátory 23

3f transformátory - Výroba suchých typů transformátorů pro nízké napětí (nn), vysoké napětí (vn) a velmi vysoké napětí (vvn) Suchý transformátor vvn, 16 MVA Montáž vinutí 6 kv (vn), 1,5 MVA Suchý transformátor vvn, 300 kva Suchý transformátor pro nn 10/19/04 Transformátory 24

3f transformátory - použití suchých typů 3f transformátory, tzv. suché typy se používají všude tam, kde např. z hlediska nebezpečí požárů, nelze použít olejový transformátor. Bývá to zpravidla v budovách, výrobních halách, v prostorách s velkou přítomností osob, apod. 10/19/04 Transformátory 25

Transformátory Konstrukce příslušenství Transformátorová průchodka je tvořena dutým porcelánovým izolátorem (tělem) Plocha jeho povrchu je zvětšená zvlněním a glazurovaná z důvodů zvýšení odolnosti proti průsaku proudu a také zvětšením vzdálenosti proti napěťovým přeskokům a výbojům vlivem např. nepříznivého počasí Na hliníkové trubce je našroubováno izolační těleso z porcelánu. Prostor mezi trubkou a izolátorem je naplněn transformátorovým olejem, který zajišťuje a zvyšuje izolační schopnost průchodky. Transformátorová průchodka pro vn Víko olejového filtru Porcelánové, vodě odolné tělo Olejový kanál Štítek Těsnící podpěrný kroužek Podložka pod spodní částí Podložka nad svazkem pružnic Svazek pružnic Postříbřené vývody Jeden segment porcelánového těla zabraňující plynulému stékání vody po povrchu Přítlačný kroužek Šestihranný ocelový šroub s pružnou podložkou Opěrná příruba Podložka dna Zajištění podložky maticí Přípojná deska k transformátoru 10/19/04 Transformátory 26

Transformátory Otázky k samostatnému uvažování 1.? Proč vynález transformátorů urychlil rozvoj a použití elektrické energie?? Jaký problém se vyskytuje při paralelním spojení (chodu) transformátorů při napájení velkých zátěží?? Proč magnetizace nebo ztráty v železe závisí na frekvenci napájecího napětí?? Proč se vyskytuje větší počet poruch transformátorů právě v zimním období? 10/19/04 Transformátory 27

Transformátory Otázky k samostatnému uvažování 2.? Proč je nutné chladit transformátory?? Co zlepšuje transformátorový olej?? Jaký je důvod pro to, že vinutí nižšího napětí jsou umístěna blíže jádru?? Kde a proč se používají tzv. suché typy transformátorů? 10/19/04 Transformátory 28

KONEC PREZENTACE Téma 5 oddíl 1 Přeji hodně úspěchů ve studiu autor 10/19/04 Transformátory 29