wtorek, 29 listopada 2005

kliknij tutaj,aby zobaczyc większy obrazek

Transformator jest urządzeniem elektrycznym przeznaczonym do zamiany układu napięć i prądów przemiennych na układ napięć i prądów o innych z reguły wartościach, lecz o takiej samej częstotliwości. Zamiana ta odbywa się za pośrednictwem pola magnetycznego. Ze względu zastosowania transformatory można podzielić na trzy podstawowe grupy:

  • transformatory energetyczne
  • transformatory małej mocy
  • transformatory specjalne

Transformatory energetyczne

ze względu na rodzaj czynnika chłodzącego można podzielić na dwie podstawowe grupy:
  • transformatory powietrzne (chłodzenie powietrzem ) tzw. suche;
  • transformatory olejowe ( chłodzone olejem).
Transformatory powietrzne najczęściej są chłodzone w obiegu otwartym , tzn. takim, w którym powietrze chłodzące jest pobierane bezpośrednio z otoczenia transformatora. Transformatory takie są stosowane przeważnie w pomieszczeniach zagrożonych pożarem - nie ma oleju, zmniejsza się więc niebezpieczeństwo pożaru.

Transformatory olejowe Są umieszczone w tzw. Kadzi, wypełnionej olejem transformatorowym. Kadź transformatora jest wykonana z blachy, przy czym dno i pokrywa są zawsze grubsze od ścianek. Olej oddaje ciepło do otoczenia przez ścianki kadzi. Wypełnia on kanały chłodzące w rdzeniu i między uzwojeniami, spełniając jednocześnie rolę czynnika chłodzącego i izolacyjnego. Nagrzany olej ma mniejszą gęstość i ulega ruchowi konwekcyjnemu w górę, a następnie wzdłuż ścianek kadzi lub wewnątrz rurek chłodzących, wychodząc na zewnątrz, opada w kierunku dna w miarę obniżania się temperatury.

Olej w transformatorze spełnia dwa zadania: jest czynnikiem chłodzącym i izolującym, jego właściwości fizykochemiczne muszą spełniać wysokie wymagania. Stąd gospodarka olejowa stanowi niezwykle ważny element eksploatacji transformatorów.

W transformatorach dużej mocy Stosuje się chłodzenie olejowe z przewietrzaniem wymuszonym za pomocą wentylatorów powietrznych, wzmagających ruch powietrza, a więc przyspieszających odbieranie ciepła od kadzi. W transformatorach największej mocy, współpracujących w elektrowniach z blokami energetycznymi, stosuje się chłodzenie wodno-olejowe, przy którym olej jest przetłaczany przez znajdującą się na zewnątrz chłodnicę wodną.

Transformatory buduje się jako jednofazowy i trójfazowe. Transformatory jednofazowy buduje się jako różniące się kształtem obwodu magnetycznego (rdzenia) jako: rdzeniowe i płaszczowe. Część rdzenia, na których są umieszczone uzwojenia nazywamy kolumnami lub słupami, a części łączące kolumny jarzmami. Przestrzeń zawartą między kolumną a jarzmem nazywa się oknem. W jednofazowym transformatorze rdzeniowym uzwojenie pierwotne i wtórne są dzielone na połówki i umieszczone na obu kolumnach, pola przekrojów i jarzm są wówczas jednakowe. W transformatorze płaszczowym uzwojenie pierwotne są umieszczone tylko na kolumnie środkowej. Pole przekroju tej kolumny jest około dwukrotnie większe niż pola przekrojów kolumn zewnętrznych i jarzm. Wynika to stąd, że kolumna środkowa przewodzi strumień dwukrotnie większy niż jarzma i słupy skrajne.

W energetyce przy wytwarzaniu, przesyłaniu i rozdziale energii elektrycznej zasadnicza role spełniają układy trójfazowe napięć i prądów. Znaczenie układów trójfazowych wynika z możliwości ekonomicznego wytwarzania, transformowania oraz przesyłania energii elektrycznej, a także z możliwości łatwego wytworzenia pól wirujących w maszynach elektrycznych trójfazowych prądu przemiennego. Do transformowania układów trójfazowych napięć i prądów wykorzystuje się transformatory trójfazowe.

Trójfazowy układ transformacji można utworzyć przez zestawienie i odpowiednie połączenie ze sobą trzech transformatorów jednofazowych złożonych w symetryczną gwiazdę. Otrzymuje się wówczas transformator trójfazowy symetryczny o czterech kolumnach. Jednak w obwodach trójfazowych suma wartości strumieni fazowych jest równa zeru, dlatego kolumna środkowa nie jest potrzebna i można ją usunąć uzyskując w ten sposób symetryczny transformator trójfazowy, w którym każda kolumna jest przyporządkowana jednej fazie. Jednak w produkcji wszystkie trzy kolumny umieszcza się w jednej płaszczyźnie. Układ ten nie jest symetryczny, gdyż poszczególne strumienie mają różne drogi w kolumnach. Asymetrycznym rdzeniem jest również rdzeń płaszczowy złożony z pięciu kolumn. Na kolumnach skrajnych nie umieszcza się uzwojenia. Strumień w kolumnie środkowej ma krótsza drogę, a strumienie w kolumnach skrajnych dłuższą. Asymetria ta w praktyce nie odgrywa większej roli.

Transformatory małej mocy

W transformatorach małej mocy wystarcza chłodzenie naturalne oleju, które intensyfikuje się poprzez zwiększenie zewnętrznej powierzchni kadzi (użeberkowanie, rurki chłodzące, radiatory itp.).

Rdzenie transformatorów małej mocy wykonuje się z materiałów magnetycznych miękkich, które można podzielić na trzy podstawowe grupy:

  • blachy żelazokrzemowe walcowane na zimno i na gorąco,
  • blachy ze stopów żelazoniklowych lub żelazokobaltowych,
  • ferryt - najczęściej manganowo-cynkowe lub niklowo-cynkowe.

Transformatory specjalne

Autotransformator jest odmiana konstrukcyjną transformatora: ma on tylko jedno uzwojenie. kliknij tutaj,aby zobaczyc większy obrazek

W autotransformatorze część uzwojenia jest wspólna zarówno dla pierwotnego, jak i wtórnego napięcia. Z rysunku widać że obie strony - zasilania i odbiornikowa - są połączone galwanicznie. Autotransformatory mogą być wykonywane:

  • stałej liczbie uzwojenia wtórnego,
  • zmiennej skokowo liczbie zwojów uzwojenia wtórnego (za pomocą odczepów)'
  • zmiennej płynnie liczbie zwojów uzwojenia wtórnego (za pomocą suwaka)
kliknij tutaj,aby zobaczyc większy obrazek

Autotransformator jest też znacznie mniejszy i lżejszy, ma mniejsze straty i większą sprawność (z tego względu niekiedy autotransformator nazywany jest transformatorem oszczędnym) - są to niewątpliwie jego zalety. Do wad należy zaliczyć to, że wszelkiego rodzaju zaburzenia powstałe po stronie wtórnej przenoszą się bezpośrednio (galwanicznie, a nie za pomocą sprzężeń magnetycznych), na stronę pierwotną i odwrotnie. Przenoszenie to stwarza poważne niebezpieczeństwo dla odbiorców lub obsługi autotransformatora. Druga wada to duży prąd zwarciowy strony wtórnej.

Stosuje się zarówno autotransformatory jednofazowe, jak i trójfazowe. Autotransformatory jednofazowe są stosowane w technice laboratoryjnej do regulacji napiecia w szerokim zakresie. Autotransformatory trójfazowe stosuje się niekiedy do rozruchu silników indukcyjnych lub asynchronicznych, do regulacji napięcia w liniach energetycznych, a także jako tzw. Transformatory sprzęgające do połączenia sieci wysokich napięć o niezbyt różniących się napięciach.

Transformator trójuzwojeniowy Transformator trójuzwojeniowy ma po trzy uzwojenia na każdej kolumnie. Są to: uzwojenie górnego napięcia (GN), średniego napięcia (SN) i dolnego napięcia (DN). Dzięki transformatorowi trójuzwojeniowemu można zasilać dwie sieci odbiorcze za pomocą jednego transformatora. W schematach elektroenergetycznych transformator trójuzwojeniowy jest oznaczany symbolem podanym niżej. W zależności od potrzeb, każde z uzwojeń może spełniać rolę uzwojenia pierwotnego lub wtórnego.

kliknij tutaj,aby zobaczyc większy obrazek

Transformatory trójfazowe trójuzwojeniowe stosowane w energetyce mają zazwyczaj jedno uzwojenie połączone w trójkąt dla stłumienia trzeciej harmonicznej strumienia. Moce znamionowe wszystkich stron są jednakowe lub moc jednego lub obu uzwojeń wtórnych wynosi 2/3 mocy uzwojenia pierwotnego (zasilanego). W takim przypadku mocą znamionową transformatora trójuzwojeniowego nazywa się najwiekszą z mocy pozornych jego uzwojeń. Transformatory trójuzwojeniowe stosuje się w elektrowniach, gdzie trzecie uzwojenie (wtórne) zasila sieć elektryczną urządzeń potrzeb własnych elektrownii. Mogą być również stosowane w dużych zakładach przemysłowych, wówczas trzecie uzwojenie może być obicążone kompensatorem synchronicznym. Transformatory takie stosuje się również w rozdzielniach wiążących sieci przesyłowe o trzech napięciach. Oprócz zastosowań w energetyce, transformatory trójuzwojeniowe i wielouzwojeniowe stosuje się też w automatyce, teletechnice i urządzeniach elektronicznych. Są to najczęściej transformatory jednofazowe małej mocy, od kilkunastu do kilkuset watów.

Przekładnikami są nazywane transformatory specjalne, stosowane w celu obniżenia wartości prądu lub napięcia dla dokonania pomiarów lub dla galwanicznego oddzielenia obwodu pomiarowego od sieci wysokiego napięcia.

Przekładniki stosuje się przy pomiarach prądów i napięć, mocy i energii elektrycznej, a także w układach zabezpieczeń elektroenergetycznych, sterownia, regulacji i sygnalizacji w sieciach elektrycznych. Bezpośrednie włączenie przyrządów pomiarowych w obwody wysokiego napięcia jest niemożliwe, gdyż wykonanie przyrządów pomiarowych wysokiego napięcia jest bardzo trudne lub wręcz nierealne. Niebagatelną sprawą jest także bezpieczeństwo ludzi obsługujących przyrządy pomiarowe. Z tych względów do zalet stosowania przekładników należą:

  • możliwość pomiaru dużych prądów i napięć,
  • odizolowanie układu pomiarowego lub innych urządzeń od wysokiego napięcia po stronie pierwotnej przekładnika;
  • możliwość standaryzacji przyrządów pomiarowych i innych urządzeń zasilanych z przekładników, dzięki znormalizowaniu napięć i prądów strony wtórnej.

Rozróżnia się dwa rodzaje przekładników:

  • napięciowe;
  • prądowe.
kliknij tutaj,aby zobaczyc większy obrazek

Niezależnie od wartości parametrów pierwotnych, które obejmują zakres od kilkuset kilowoltów i od dziesiątek amperów do dziesiątek kiloamperów, znamionowym napięciem wtórnym przekładnika napięciowego jest 100V (lub 110V), znamionowym prądem wtórnym przekładnika prądowego jest 5A (lub 1A dla celów specjalnych).

Przekładnik napięciowy jest transformatorem dwuuzwojeniowym pracującym praktycznie w stanie jałowym (duża impedancja włączonych przyrządów pomiarowych). Strona wyższego napięcia jest włączona do sieci, której napięcie mierzymy. Po stronie wtórnej przyłącza się równolegle woltomierz i ewentualnie cewki napięciowe watomierzy i liczników. Ze względu na przeznaczenie rozróżnia się przekładniki pomiarowe (klasy dokładności 0,1-3) oraz przekładniki zabezpieczeniowe, służące do zasilania uzwojeń przekaźników (klasy 3-6).

Przekładnik prądowy jest to transformator dwuuzwojeniowy pracujący w warunkach normalnych w stanie zwarcia (małe impedancje załączonych do obwodu przyrządów). Po stronie pierwotnej jest on zasilany prądem mierzonym (przy czym dla dużych prądów mierzonych obwód pierwotny stanowi wprost szyna wiodąca prąd), a po stronie wtórnej ma odpowiednio większą liczbę zwojów, dobraną ze względu na wartość znamionową prądu strony wtórnej (na ogół 5A).

Ze względu na przeznaczenie - podobnie, jak w przypadku przekładników napięciowych - rozróżnia się przekładniki pomiarowe (klasa 0,1 - 0,5) oraz zabezpieczeniowe (klasa 5 oraz 10). Różnią się one budową i działaniem (różnie reagują na przetężenia i zwarcia). Przekładniki pomiarowe przy przeteżeniach i zwarciach szybko się nasycają i chronią układy pomiarowe od zbyt dużych wartości prądów po stronie wtórnej. Przekładniki zabezpieczeniowe natomiast ulegają nasyceniu w mniejszym stopniu i transformują prądy przeciążeniowe i zwarciowe do urządzeń zabezpieczjących.

| < Wrzesień 2017 > |
Pn Wt Śr Cz Pt So N
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30  
Katalog Stron Gwiazdor
Porady elektroniczne - Gwiazdor
Google