Реферати українською » Физика » Технічне обслуговування і ремонт трансформаторів


Реферат Технічне обслуговування і ремонт трансформаторів

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Запровадження

Одне з найважливіших переваг змінного струму перед постійним є легкість і простота, з якою можна перетворити перемінний струм одного напруги в перемінний струм іншого напруги. Досягають цього у вигляді простого і дотепного устрою – трансформатора, створеного 1876 р. чудовим російським ученим Павлом МиколайовичемЯблочковим.

>П.Н. Яблочков запропонував спосіб “роздрібнення світла” на свої свічок з допомогою трансформатора. Надалі конструкцію трансформаторів розробляв інший російський винахідник І.Ф.Усагин, який запропонував застосовувати трансформатори для харчування як свічокЯблочкова, а й інших приймачів.

Важлива роль розвитку електротехніки належитьМ.О.Доливо-Добровольскому. Він розробив основи теоріїмногофазних і зокрема, трифазних змінних струмів і перші трифазні електричні машини та трансформатори.Трехфазний трансформатор сучасної форми з паралельними стрижнями, розташованими одноплощинно, був сконструйовано їм у 1891 р. З того часу відбувалося подальше конструктивне вдосконалення трансформаторів, зменшувалася їх маса кафе і габарити, підвищувалася економічність. Основні становища теорії трансформаторів розробив працях Є. Арнольда і М.Видмара.

Мета випускний роботи залежить від вивченні трансформаторів, їх застосування, ремонту й експлуатації.


Глава 1. Загальні інформацію про трансформаторах

1.1  Призначення трансформаторів

>Трансформатором називається статичний електромагнітний апарат, перетворюючий перемінний струм одного напруги в перемінний струм іншого напруги тієї ж частоти. Трансформатори дозволяють значно підвищити напруга, що виробляється джерелами змінного струму, встановленими на електричних станціях, і зробити передачу електроенергії на великі відстані при високих напругах (110, 220, 500, 750 і 1150 кВ). Завдяки цьому сильно зменшуються втрати енергії в проводах і забезпечується можливість значного зменшення площі перерізу дротів ліній електропередач.

У місцях споживання електроенергії високу напругу, подаване від високовольтних ліній електропередач, знову знижується трансформаторами до порівняно невеликих значень (127, 220, 380 і 660 У), у яких працюють електричні споживачі, встановлені на фабриках, заводах, в депо і житлових будинках. На е. п. з. змінного струму трансформатори застосовують зменшення напруги, подаваного з контактної мережі до тяговим двигунам і допоміжним ланцюгах.

Крім трансформаторів, застосовуваних системах передачі й розподілу електроенергії, промисловістю випускаються трансформатори: тягові (для е. п. з), длявипрямительних установок, лабораторні з регулюванням напруги, для харчування радіоапаратури та інших. Всі ці трансформатори називають силовими.

Трансформатори використовують також і включення електровимірювальних приладів у ланцюга високої напруги (їх називають вимірювальними), для електрозварювання - та іншого.


>Рис. 1. Схема включення однофазного трансформатора

1.2  Пристрій трансформаторів

Трансформатори залежно від конфігураціїмагнитопровода поділяють на стрижневі, броньові ітороидальние.

Устержневом трансформаторі (рис. 2, а) обмотки 2 охоплюють стрижнімагнитопровода 1; в броньовому (рис.2,б), навпаки,магнитопровод 1 охоплює частково обмотки 2 і як бронює їх; второидальном (рис. 2, в) обмотки 2 намотані намагнитопровод 1 рівномірно у всій окружності.

>Рис. 2. Пристрій стрижневого (а), броньового (б) ітороидального (в) трансформаторів

Трансформатори великий і середній потужності зазвичай виконують стрижневими. Їх конструкція простіша і дозволяє легше здійснювати ізоляцію і ремонт обмоток. Перевагою їх є також кращі економічні умови охолодження, тому вони вимагають меншої витрати обмотувальних дротів.Однофазние трансформатори малої потужності найчастіше виконують броньовими ітороидальними, оскільки вони теж мають меншу масу чуток і вартість порівняно з стрижневими трансформаторами через меншої кількості котушок і спрощення процесу складання і виготовлення.Тяговие трансформатори з регулюванням напруги за нижчого напруги — стрижневого типу, і з регулюванням за вищого напруги — броньового типу.

>Рис. 3.Магнитопроводи однофазного тягового (чи силового трифазного (б) трансформаторів: 1 — стрижень; 2 —ярмовие балки; 3 —стяжние шпильки; 4 — основу установки котушок; 5 — ярмо

>Магнитопроводи трансформаторів (рис. 3) зменшення збитків вихрових струмів складають із аркушів електротехнічній стали завтовшки 0,35 чи 0,5 мм. Зазвичай застосовують гарячекатану сталь із високим вмістом кремнію чи холоднокатану сталь.Листи ізолюють одне одного тонкої папером чи лаком. Стрижнімагнитопровода трансформатора середньої потужності мають квадратне чикрестовидное перетин, а й у потужніших трансформаторів — поетапне, формою дедалі ближчий до кола (рис.4, а). Під час такої формі забезпечується мінімальний периметр стрижня при заданої площі поперечного перерізу, що дозволяє зменшити довжину витків обмоток, отже, і витрати обмотувальних дротів. У потужних трансформаторах між окремими сталевими пакетами у тому числі збираються стрижні, влаштовують канали шириною 5—6 мм для циркуляції охолодного олії.Ярмо, з'єднуюче стрижні, має зазвичай прямокутне перетин, площа якого на 10—15% більше площі перерізу стрижнів. Це нагрів сталі і потужності ній.

У силових трансформаторахмагнитопровод збирають із прямокутних аркушів.Сочленение стрижнів і ярма зазвичай виконують з взаємним перекриттям їх аркушіввнахлестку. І тому листи у двох суміжних шарах сердечника мають, як показано на рис. 4, б, р, т. е. листи стрижнів 1, 3 і ярма 2, 4 кожного наступного шару перекривають стик у аркушах попереднього шару, істотно зменшуючи магнітне опір на місці зчленування. Остаточну складаннямагнитопровода здійснюють після установки котушок на стрижні (рис. 4, в).

У трансформаторах малої потужностімагнитопроводи збирають із штампованих аркушів П- іШ-образной форми, чи з штампованих кілець (рис. 5,а—в).

>Рис. 4. Форми поперечного перерізу (чи послідовність складаннямагнитопровода (б — р)

Велике торгівлі поширення набули такожмагнитопроводи (рис.5,г—ж),навитие із вузької стрічки електротехнічній стали (зазвичай з холоднокатаної стали) або з спеціальнихжелезо-никелевих сплавів.

>Рис. 5.Сердечники однофазних трансформаторів малої потужності, зібрані з штампованих аркушів (про, б), кілець (у і сталевої стрічки (>г—ж)


>Обмотки. Первинну і вторинну обмотки для кращої магнітної зв'язку мають якнайближче друг до друга: кожному стрижні1магнитопровода розміщують або обидві обмотки 2 і трьох концентрично одну поверх інший (>рис.6,а), або обмотки 2 і трьох виконують у вигляді які чергуються дискових секцій — котушок (>рис.6,б). У першому випадку обмотки називають концентричними, у другому —чередующимися, чи дисковими. У силових трансформаторах зазвичай застосовують концентричні обмотки, причому ближчі один достержням зазвичай мають обмотку нижчого напруги, що вимагає меншою ізоляції щодомагнито-провода трансформатора, зовні — обмотку вищого напруги.

У трансформаторах броньового типу іноді застосовують дискові обмотки. Скраю стрижня встановлюють котушки, належать обмотці нижчого напруги. Окремі котушки з'єднують послідовно чи паралельно. У трансформаторах е. п. з, які мають вторинна обмотка має низку висновків зміни напруги, подаваного до тяговим двигунам, кожному стрижні мають по три концентричних обмотки (див. мал.6, в). Ближче до стрижню розміщують нерегульовану частину 4 вторинної обмотки, у середині — первинну обмотку 5 вищого напруження і поверх неї — регульовану частина 6 вторинної обмотки. Розміщення регульованої частину цієї обмотки зовні спрощує виконання висновків від її витків.

У трансформаторах малої потужності використовують багатошарові обмотки з дроти круглого перерізу з емалевої чи бавовняною ізоляцією, який намотують на каркас зелектрокартона; між верствами дротів прокладають ізоляцію з спеціального документа чи тканини, просякнутої лаком.


>Рис. 6. Розташування концентричних (а), дискових (б) і концентричнихтрехслойних (в) обмоток трансформатора

>Непреривную спіральну обмотку використовують як первинної (вищого напруги) і регульованої частини вторинної обмотки (нижчого напруги). Ця обмотка складається з низки послідовно з'єднаних пласких котушок, мають однакові розміри.Катушки розташовані друг над іншому. Між ними встановлюють прокладки і рейки зелектрокартона, що утворюють горизонтальні і вертикальні канали для проходу охолоджувальної рідини (олії).

На підвищення електричної міцності при вплив атмосферних напруг два перших і останні котушки первинної (високовольтної) обмотки зазвичай виконують з посиленою ізоляцією. Посилення ізоляції погіршує охолодження, тому площа перерізу дротів цих котушок беруть більшої, ніж інших котушок первинної обмотки.

>Винтовую паралельну обмотку використовують як нерегульованої частини вторинної обмотки. Її витки намотують по гвинтовій лінії в осьовому напрямі подібно різьбленні гвинта.Обмотку виконують з кількох паралельних дротів прямокутного перерізу, прилеглих друг до друга в радіальному напрямі. Між окремими витками і групами дротів мають канали для проходу охолоджувальної рідини.


>Рис. 7.Непреривная спіральна (чи гвинтова (б) обмотки потужних трансформаторів електричного рухомого складу: 1 — висновки; 2,6 — канали для проходу охолоджувальної рідини; 3 — котушки; 4 — опорні кільця; 5 — рейки; 7 —бакелитовий циліндр; 8 — провідники обмотки

1.3  Принцип роботи трансформаторів

Принцип роботи трансформатора пов'язані з принципом електромагнітної індукції. Струм що надходить на первинну обмотку створює вмагнитопроводе магнітний потік.

Робота трансформатора полягає в явище електромагнітної індукції. На жодну з обмоток, звану первинної обмоткою подається напруга від зовнішнього джерела.Протекающий по первинної обмотці перемінний струм створює перемінний магнітний потік вмагнитопроводе, зрушений за фазою, присинусоидальном струмі, на 90° стосовно току в первинної обмотці. Через війну електромагнітної індукції, перемінний магнітний потік вмагнитопроводе створює переважають у всіх обмотках, зокрема й у первинної,ЭДС індукції пропорційну першої похідною магнітного потоку, присинусоидальном струмі зрушеної на 90° стосовно магнітному потоку. Коли вторинні обмотки нічого не підключені (режим холостого ходу),ЭДС індукції в первинної обмотці практично цілком компенсує напруга джерела харчування, тому струм через первинну обмотку невеликий, й переважно її індуктивним опором. Напруга індукції на вторинних обмотках як холостого ходу визначається ставленням числа витків відповідної обмоткиw2 до витків первинної обмоткиw1:U2=U1w2/w1.

При підключенні вторинної обмотки до навантаження, за нею починає текти струм. Цей струм також створює магнітний потік вмагнитопроводе, причому він спрямований протилежно магнітному потоку, створюваному первинної обмоткою. Через війну, в первинної обмотці порушується компенсаціяЭДС індукції іЭДС джерела харчування, що зумовлює збільшення струму в первинної обмотці, до того часу, поки магнітний потік не досягне практично колишнього значення. У цьому вся режимі ставлення струмів первинної і вторинної обмотки одно зворотному відношенню числа витків обмоток (>I1=I2w2/w1,) ставлення напруг у першому наближенні також залишається колишнім.

Схематично, вище сказане можна зобразити так:

>U1 >I1 >I1w1 > Ф >2 >I2.

>Магнитний потік вмагнитопроводе трансформатора зрушать за фазою стосовно току в первинної обмотці на 90°.ЭДС у вторинної обмотці пропорційна першої похідною від магнітного потоку. Длясинусоидальних сигналів першої похідною відсинуса є косинус, зрушення фази міжсинусом ікосинусом становить 90°. Через війну, при згодному включенні обмоток, трансформатор зрушує фазу приблизно на 180°. При зустрічному включенні обмоток додається додатковий зрушення фази на 180° і сумарний зрушення фази трансформатором становить приблизно 360°.


1.4  Досвід холостого ходу

 

Для випробування трансформатора служить досвід холостого ходу і фаховий досвід короткого замикання.

При досвіді холостого ходу трансформатора його вторинна обмотка розімкнута і струму у цій обмотці немає (/2—0).

Якщо первинну обмотку трансформатора включити до мережі джерела електричної енергії змінного струму, то цієї обмотці буде протікати струм холостого ходуI0, що є малу величину проти номінальним струмом трансформатора. У трансформаторах великих потужностей струм холостого ходу може становити значень порядку 5— 10% номінального струму. У трансформаторах малих потужностей цей струм сягає значення 25—30% номінального струму. Струм холостого ходуI0 створює магнітний потік вмагнитопроводе трансформатора. Для порушення магнітного потоку трансформатор споживає реактивну потужність із електромережі. Що ж до активної потужності, споживаної трансформатором при холостому ході, вона витрачається покриття втрат потужностімагнитопроводе, обумовленихгистерезисом і вихровими струмами.

Оскільки реактивна потужність при холостому ході трансформатора значно більше активної потужності, то коефіцієнт потужностіcos його дуже малий, і зазвичай дорівнює 0,2-0,3.

За даними досвіду холостого ходу трансформатора визначається сила струму холостого ходуI0, втрати у стали сердечникаРст і коефіцієнт трансформації До.

Силу струму холостого ходуI0 вимірює амперметр, включений у ланцюг первинної обмотки трансформатора.

При випробуванні трифазного трансформатора визначається фазний струм холостого ходу.

Про втрати в стали сердечникаPст судять за показникамиваттметра, включеного в ланцюг первинної обмотки трансформатора.

Коефіцієнт трансформації трансформатора дорівнює відношенню показань вольтметрів, включених в ланцюг первинної і вторинної обмоток.

1.5  Схема трансформатора на холостому ходу

>Рис. 8. – Схема однофазного трансформатора

>Холостим ходом трансформатора називається режим роботи, коли до первинної обмотки трансформатора докладено напруга, а вторинна обмотка перебуває у розімкнутому стані, отже, струм в первинної обмотці єнамагничивающим, у своїй величина його незначна і як 5–8% від величини номінального струму. При холостому ході трансформатора, не звертаючи увагу падіння напруги в первинної обмотці трансформатораI01·z1, можна взяти, щое.д.с. на обох обмотках трансформатора чисельно рівні напругам з їхньої затисках:

>E1 U01 іE2 U02.

>Разделиме.д.с. первинної обмотки нае.д.с. вторинної обмотки, одержимо:

>E1/E2=W1/W2, отже,е.д.с.,индуктируемие в обмотках трансформатора, пропорційні числам витків обмоток.

Бо за холостому ходіE1 U01 іE2 U02, можна записати:

>E1/E2 U01/U02=W1/W2.

Отже, і непередбачуване напруження на первинної боціU1, в тому числі на вторинної боці U2 трансформатора пропорційні числам витків обмоток трансформатора.

1.6  Досвід холостого короткого замикання трансформатора

При короткому замиканні вторинної обмотки опір трансформатора обмаль і струм короткого замикання в багато разів більше номінального. Такий великий струм викликає сильний нагрівання обмоток трансформатора і призводить до виходу його з експлуатації. Тому трансформатори забезпечуються захистом, яка відключає його за коротких замиканнях.

При досвіді короткого замикання вторинна обмотка трансформатора замкнутанакоротко, т. е. напруга на затисках вторинної обмотки одно нулю. Первинна обмотка входить у мережу з такою зниженим напругою, у якому струми в обмотках рівні номінальним. Таке знижений напруга називається напругою короткого замикання і звичайно одно 5,5% від номінального значення.

За даними досвіду короткого замикання визначають величину втрат надходжень у мідіЯм, т. е. втрат на нагрівання обмоток. Частіше проводять досвід трифазного короткого замикання, у якомуподводимое напруга знижується до 10—20% від Uном для електродвигунів зфазнимротором і по 20—30% для електродвигунів з коротко- замкнутимротором. Можна ще проводити досвід короткого замикання приоднофазном струмі, підбиваючи напруга по черзі до двох висновківстаторной обмотки (ротор заторможено).

Під час проведення досвіду однофазного короткого замикання уфазних двигунів ротор

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація